桥梁施工裂缝成因及防控措施探究

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摘要：随着现代化的发展，桥梁工程已经成为重点发展项目之一，而随着桥梁工程的飞速发展也呈现出各类问题，其中桥梁施工裂缝成为桥梁工程发展的重点问题。文章结合桥梁施工裂缝成因及防控措施探究几种常见的裂缝类型的成因，并且提出具有针对性的防控措施，以便今后在桥梁施工过程中对各个阶段进行预防控制，减少裂缝问题的发生。

关键词：桥梁施工；裂缝成因；防控措施；桥梁工程；桥梁结构 文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2017）11-0202-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.102

桥梁在施工过程中不可避免发生裂缝问题，其中梁体开裂导致空气中有害的气体进入到梁体内部，并且导致钢筋P蚀，从而影响整个桥梁结构的耐久性，使桥梁的质量以及使用寿命得不到保证。形成桥梁施工裂缝的原因主要有温度裂缝、收缩徐变过程中的裂缝、预应力估算不足导致的裂缝、设计以及施工不妥当导致的裂缝、桥梁高性能混凝土裂缝，下文进行详细分析。

1 桥梁施工裂缝成因分析

1.1 温度裂缝

混凝土自身具备热胀冷缩的特点，因此周围环境温度以及内部结构的温度产生变化时就会导致混凝土梁体出现变形的情况，一旦变形受到约束在梁体中就会产生拉应力，拉应力超过混凝土自身的抗拉强度时，混凝土就会产生开裂的现象，其中导致温度裂缝的主要原因有日照温差以及昼夜温差裂缝、季节性温差裂缝、水化热效应等，以下就是对这三种裂缝成因的具体分析：

1.1.1 日照温差以及昼夜温差裂缝。日照温差以及昼夜温差裂缝主要是指：混凝土梁体部分在受到太阳不同的辐射而形成的非线性温度场，再加上梁体各个部位的约束有所不同，因此导致局部的拉应力出现超限的情况，以此出现裂缝，而昼夜温差就是指在昼夜温度较大的区域，梁体周围的环境会出现温度骤降的现象，内部温差的变化较慢从而产生梁体开裂的情况。

1.1.2 季节性温差裂缝。季节性温差自身是一种均匀的温度作用，在超静定的结构中会引起此内力，同时此内力的大小以及分布情况与桥梁具体的结构有着直接的联系，一旦此内力超过梁体自身的强度时就会出现裂缝情况。

1.1.3 水化热效应导致的裂缝。水化热效应导致的裂缝是指梁体截面尺寸较大的建筑结构，由于水泥硬化期间会产生大量的水化热且不容易散失，在板厚中的温度较高，表面接触空气的部分较低时，板中会产生外侧受拉内部的受压应力，同时由于水化热容易引起表面的拉应力，从而可能会大于混凝土早期的强度，以此导致开裂的现象。

1.2 收缩徐变过程中的裂缝

收缩徐变过程中的裂缝主要是指混凝土在凝结以及硬化的过程中出现收缩的情况，因此当梁体自身结构受到约束时，就会产生裂缝的现象。裂缝现象产生后，由于混凝土自身的徐变特点以及作用，宽度会逐渐增加。导致混凝土收缩徐变裂缝的主要原因是材料的种类、水灰的比例、外加剂、外界的环境、养护方式、加载龄期等。影响混凝土收缩徐变过程中的裂缝的原因有很多，现有的理论并不能进行完整的解释或预测，因此预测模型的选择以及提高收缩徐变过程中的预测精度一直都是桥梁施工中技术人员的难题，因此在重大工程中对收缩徐变过程中的裂缝现象必须进行专项研究。

1.3 预应力估算不足导致的裂缝

预应力估算不足导致的裂缝是桥梁施工中最为常见的一种，其主要表现在竖向预应力方面。在施工中采用竖向预应力，其目的是能够将腹板的抗剪能力提高，但在现如今桥梁施工规范中并没有对竖向预应力弹性压缩以及徐变的损失进行针对性的说明，因此现有的竖向预应力损失的计算都是根据纵向预应力进行的，竖向预应力筋大多较短，在钢筋回缩已经锚具变形、垫板挤压的过程中造成的预应力损失过大，据相关调查表明其中损失高达50%，因此在近些年修建的大跨度的桥梁中箱梁腹板也相继出现不同程度的裂缝，导致专家以及施工单位对预应力估算产生质疑。

1.4 设计以及施工不妥当导致的裂缝

设计阶段是桥梁施工的关键，而在以往的施工设计过程中，往往结构计算模型不规范或是不周全，二期恒载以及活载的估计不足导致结构的安全系数降低，并且预应力的布置不恰当，配筋以及混凝土截面都产生不足，在施工的可行性方面施工设计过程中也没有进行考虑，局部构造处理方面也不得当等一系列问题，都会导致桥梁结构出现裂缝的情况。在施工的过程中，施工荷载常超过设计规范的要求，混凝土在振捣的过程中出现不密实以及不均匀的情况，预应力的张拉时间早以及顺序不恰当，混凝土养护过程中不重视以及模版的拆除时间尚早，都会引起混凝土桥梁的开裂情况发生。

1.5 桥梁高性能混凝土裂缝

桥梁高性能混凝土裂缝成因较为复杂，混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料，混凝土浇筑过程中应当测试混凝土拌和物适合模温度以及环境温度，桥梁高性能混凝土裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，使钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力降低的同时，严重影响建筑物的外观以及使用寿命，甚至更为严重的将威胁到人民的生命、财产安全。

2 桥梁施工裂缝防控措施

2.1 温度裂缝的防控措施

解决温度裂缝问题首先应当将日温差以及季节温差的变化在建模计算的过程中确保输入的参数都能够与实际桥梁的参数相符，并且能够将桥梁所在区域的实际情况进行充分的考虑，然后选择合理的温度梯度方式以及最大温差，还可以利用现场测试的方式进行数据的反馈以此修正模型的计算；其次，在混凝土中参入定量的粉煤灰也是降低水化热温度应力的有效措施。粉煤灰的作用能够减少最大温差，并且能够降低最大拉应力，对混凝土早期抗裂性能有所提高；最后，还可通过水热化效应分析的方式，找出温度应力较大的地区并且在初凝期间能够将其进行保温、洒水的养护处理，以此能够保证拆模的时间合理化，考虑到日气温的变化，拆模的时间不宜在气温骤降的过程中，能够防止混凝土表面出现温度冲击的情况导致的裂缝现象。在夏季施工过程中降低混凝土的入仓温度，在凌晨温度较低时进行浇筑。

2.2 收缩徐变裂缝的防控措施

收缩徐变裂缝的防控措施首先应当从徐变模型着手，在混凝土收缩徐变过程中，不同模型建立的机理完全不同，其中参数的选择也大不同，对于较为复杂材料的特性预测模型中的参数有限因此无法代表，导致混凝土收缩徐变预测过程中精度降低。在混凝土桥梁的设计过程中，尤其是在跨度较大的混凝土桥梁设计中，必须将混凝土收缩徐变的结构内力对混凝土桥梁的影响展开精密的分析，也可采用混凝土收缩徐变的研究以及适用方式，为混凝土设计计算中提供更为真实的材料以及环境的参数，以此修正预测模板的设计的同时对预测精度有所提高。另外，养护方式也是减少混凝土收缩徐变开裂现象的重点，因此应当做好浇筑工作以及洒水保湿工作。

2.3 预应力估算不足裂缝的防控措施

预应力估算不足而产生的损失直接导致腹板斜裂缝的产生。因此为了减少预应力估算不足而产生的裂缝现象，应当对钢筋的回缩量以及锚具的变形、垫板挤压变形等现象进行现场测算，从而在竖向预应力损失上能够更加准确的估算，预应力估算不足裂缝的现象是较为严重的施工质量现象，切忌竖向预应力的漏张以及欠张，应当有效利用设置竖弯预应力束的方式来抵抗斜截面的主拉应力问题。

2.4 设计以及施工不妥当裂缝的防控措施

设计以及施工不妥当裂缝现象是最为严重的桥梁施工裂缝问题，解决此类问题首先在设计上就要严格按照规范中的要求进行，设计模型要求与实际的结构符合，荷载的取值要准确，普通钢筋与预应力钢筋的配置要科学合理，局部结构处理过程中要得当，避免在钢筋断面处出现应力集中的情况，在增配钢筋的过程中要满足受力要求的同时还要对施工的可行性M行充分考虑，在施工图纸提交的过程中应当对图纸中的内容交代清楚，切忌含糊不清。施工单位应当严格按照图纸进行施工，施工机械以及施工材料等在堆放时也要按照相关标准严禁堆放超限的情况发生，模板搭设时也要严密，混凝土振捣要均匀且密实，杜绝空洞以及蜂窝的情况出现，在混凝土养护方面也要进行重视，确保良好养护，不能够为了提高施工进度而进行提早拆模。尤其是在冬季施工过程中，更是要做好保温的防护措施，防止由于温度变化较大而产生内外温度不均匀的情况。混凝土强度达到相关标准的允许值之后才能够进行预应力筋的张拉工作，以便能够防止混凝土的强度不足而导致裂缝的情况发生。对预应力筋张拉应当采用双控的形式，保证张拉过程中张拉值符合设计标准的同时还应当严格按照设计要求进行顺序分批张拉，在施工过程中严禁随意改变施工顺序。

2.5 桥梁高性能混凝土裂缝的防控措施

在桥梁高性能混凝土裂缝的防控中，高强混凝土必须是高性能混凝土，首先应当对原材料以及施工的工艺进行控制，要采用水化热比较低的水凝，以此达到混凝土的强度；其次还应当减少单方混凝土的水泥、水的用量，将混凝土自身的收缩性进行防控，施工中要避免粗骨料下沉现象以此保证混凝土内部结构，从而避免桥梁中部出现高性能混凝土裂缝，同时在桥梁施工的过程中对气候变化也要掌握，在气温较高时，其湿度低或风大的情况下应当采取覆盖措施以便减少水分蒸发，还可以根据水化热试验，采用单掺和复掺粉煤灰以及放热特征单掺和复掺粉煤灰、水化放热曲线和水化放热速率以及膨胀剂和减水剂对水泥水化温升的影响，全面减少桥梁高性能混凝土裂缝的发生。

3 结语

总而言之，在今后桥梁施工过程中要想杜绝裂缝的发生就要进行防控，主要需要对温度裂缝、收缩徐变裂缝、预应力估算不足裂缝、设计以及施工不妥当裂缝、桥梁高性能混凝土裂缝五个方面进行裂缝防控措施的实施，确保桥梁工程施工质量的同时还能够促进我国桥梁行业的发展。

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