对桥梁裂缝原因及控制技术的讨论

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摘要：桥梁裂缝产生的原因复杂、种类繁多，如果不对裂缝进行系统全面的分析和研究，就很难提示出桥梁病害产生的内涵和机理。本文首先分析桥梁裂缝原因，并就其施工控制技术进行了探讨。

关键词：桥梁工程；裂缝；原因；控制

Abstract: the reasons of the bridge crack complex and various kinds, if not crack system comprehensive analysis and research, it will be difficult to prompt the connotation of the bridge diseases produce and mechanism. This paper first analyzes bridge crack reasons, and the construction control technology were discussed.

Keywords: bridge engineering; Crack; Reason; control

中图分类号：[TU997]文献标识码：A 文章编号：

在混凝土结构中，会经常出现裂缝的现象。随着时间的推移和外界的影响，混凝土的内部构造会不断发生变化，加上钢筋的锈蚀，混凝土的碳化等影响，小裂缝会逐渐演变成大裂缝，最终严重威胁人们生命财产的安全。因此，要准确分析好裂缝的产生原因，研究防治方法，保证桥梁的质量，从而确保人们的生命财产安全，在给人们带来方便的同时，更是促进了建筑业的发展。

一、桥梁裂缝的几个主要原因

（一）温度变化引起的裂缝桥梁结构能够观察到的严重裂缝损害，很多都是由于温度引起的内应力和约束应力所造成的。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形受到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。以下情况易产生温度裂缝：薄、厚构件的连接处易发生裂缝：在箱形桥梁中，当桥面板的温度与底板的温度有较大差别时，箱形梁腹板处容易开裂；浇注大体积混凝土时，由于产生水化热，致使混凝土内外温度差过大，使得混凝土表面开裂；混凝土在降温收缩时受到约束，内部产生拉应力，混凝土也容易开裂。此外，蒸汽养护或冬季施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，也易导致裂缝的产生。

（二）荷载引起的裂缝1、桥梁直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的原因有：（1）设计计算阶段，结构计算时荷载少算或部分漏算；结构受力假设与实际受力不符；内力与配筋计算错误；结构设计时与施工的脱节；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。（2）施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算；混凝土未达到强度要求时就进行上部施工等。（3）使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。2、桥梁次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：（1）在设计外荷载作用下，由于结构物实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。（2）桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，应力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，而在锚头断面附近经常可以看到裂缝。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。（三）钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2-4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈蚀渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其他形式的裂缝，加据钢筋锈蚀，导致结构破坏。（四）施工方法及材料质量引起的裂缝1、冬季施工时，采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌合水中掺入防冻剂；但不宜使用氯盐，可保证混凝土在低温或负温条件下硬化，以减小混凝土冻胀裂缝的可能性。2、在桥梁下部结构施工中，常采用对拉螺栓来固定模板。对拉螺栓下表面常形成一道贯穿性的毛细孔，这种毛细孔在外部水压力作用下，将产生渗水现象，也即为发生冻胀裂缝提供了条件。

二、桥梁裂缝的施工控制技术（一）温度的控制为了防止裂缝，减轻温度应力重点是要控制温度和改善约束条件。具体措施如下：1、降低混凝土的浇筑温度可以在拌合混凝土时用冷水将碎石冷却。2、利用浇筑层面散热在夏天进行浇筑混凝土时可以减少浇筑的厚度。3、进行内部降温可以在混凝土中埋设水管，并通入冷水。4、要控制好混凝土的入模温度。在春秋之际，一般的大体积桥梁的混凝土浇筑会选在此时施工，因为此时的温度最适合进行混凝土的浇筑。如果在夏季须进行施工则须要采取有措施来降低入模温度，且在浇筑混凝土时不宜让混凝土受到太阳的暴晒。5、控制好拆模时间。例如，在气温骤降时要进行表面保温措施，避免混凝土表面产生急剧的温度差。当混凝土温度高于外界气温时可以适时的考虑拆模时间，来防止混凝土表面的早期裂缝。

（二）材料的控制混凝土构件质量的优劣关键在于具体的施工工艺。这不仅要求具体操作过程必须根据相关规范进行，还需严格的检验施工的原材料。根据混凝土需要进行配比试验，例如，在高温环境下或是雨后对砂、碎石应进行含水量实验,在发现问题的同时不断调整材料的配比,这样才能保证材料的准确无误，最终才能确保混凝土的施工质量。

严格控制混凝土原材料的质量，特别注意控制骨料的含泥量，含泥量的增加会大大降低混凝土的抗拉强度。应注意振捣，在施工条件的允许下宜进行二次振捣，以提高混凝土的抗裂性，同时还可有效防止塑性裂缝。采用合理的养护措施，如采用冷却水管进行外蓄内散综合养护措施，实行信息化自动控制。（三）质量的控制1、在水泥的选用和用量上须把握好为使水泥用量减少就可以优先选用525R,425R普通水泥等高标号水泥；要想减少水化热，就选用低热水泥；为延缓峰值可以尽量选用后期强度大的水泥。2、在骨料级配和含泥量上须控制好在混凝土的配料中千万不能使用海砂，不能参混有机质的杂杂质。须选用10～40mm的连续级配碎石,细度模数为2.80-3.00的中砂,并且砂、石的含泥量要控制在1％以内。3、在外加剂的选用和用量上须斟酌好在混凝土中掺加一定用量的外加剂来进行缓凝、改善塑性,例如增加一定量的防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。4、适当的增加预埋件在混凝土易开裂部位埋设一些预埋件，例如可以在其加上应力应变传感片,这样的传感片可以直接测试拉应力,从而可以更好的控制混凝土，防止裂缝的产生；还可以在基础面筋上可加设铁丝网或小直径的钢筋网,以提高混凝土的表面抗裂性。（四）施工过程的控制1、加强钢筋施工质量控制，钢筋间距应均匀，合理布置钢筋接头位置，保护层采用统一垫块，垫块位置、间距应合理，并有效固定，应根据负筋直径设置足够的钢筋马蹬，以防止负筋踩下不能上提复位。2、加强支架、模板专项方案审核，支架、模板应满足刚度、强度、稳定性要求，模板接缝严密，不准漏浆。3、在浇筑立柱、箱梁顶腹板、桥面铺装混凝土前，在侧模、顶板等一切可能做标记的位置标出标高点，以确保混凝土截面高度及平整度。4、浇筑混凝土前，应对支架、模板、钢筋、预埋件认真进行检查，符合设计要求后方可浇筑。同时应检查混凝土的均匀性和坍落度。5、浇筑混凝土期间，应设专人检查支架、模板、钢筋等稳固情况，当发现有松动、变形、移位时，应及时处理。施工中加强对钢筋、模板的质量控制检查，确保结构钢筋位置，防止发生应力裂缝。6、规范混凝土浇筑施工工艺，混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。上下层同时浇筑时，层间前后浇筑距离应保持1.5m以上。对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止，密实标志是混凝土停止下沉、不再冒出气泡、表面呈现平坦、泛浆，做到不漏振、不过振。在初凝后、终凝前应对混凝土面及时进行修理、平、压实，并用铁抹子压抹三遍，再后根据要求将表面拉毛，以增强混凝土密实度，减少收缩裂缝出现。