桥涵砼构件裂缝的原因及处理探究

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摘要：桥涵砼构件的裂缝主要为荷载裂缝和变形裂缝.首先对梁板等砼构件在制作和使用过程中的荷载裂缝进行质量分析和处理，然后讨论了变形裂缝产生的原因、部位和预防措施。

关键词：荷载裂缝 变形裂缝 砼构件

1、引 言

砼因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可塑性好且不宜风化，成为当今桥涵结构中使用最广泛的建筑材料。然而砼有一个缺点，就是抗拉能力差，容易开裂。大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的砼构件都是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见，一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在；有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素作用下不断地产生和扩展，引起砼炭化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使砼的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害构件的正常使用，这就必须加以控制。我国现行“公路工程质量检验评定标准”（JTJ071-1998）采用限制构件裂缝宽度的方法来保障砼构件的正常使用。在公路桥涵结构中承受弯拉荷载的构件的裂缝对构件的使用影响较大，且产生裂缝的诱因较多，所以对产生裂缝的原因进行分析和处理方法进行研究，对实际施工有很大意义。

钢筋砼梁板的裂缝，可分为两大类。一类是荷载引起的裂缝；另一类是变形引起的裂缝。荷载引起的裂缝，多因受力不合理、受力过早或施加的预应力不符合设计或规范要求引起的；变形引起的裂缝，主要是施工时因温度、收缩、不均匀沉降或膨胀等变化产生应力引起的裂缝。

2、荷载裂缝的分析与处理

荷载引起的裂缝，建设单位往往难以接受，有时甚至做出报废的决定，但并不是说构件一产生裂缝就非报废不可，而应持科学的态度，进行具体问题具体分析，做出切合实际的结论，才能避免造成不应有的损失。

控制裂缝的目的无非是为了防止砼内钢筋锈蚀，以保证结构物的正常使用，保持结构物应有的强度、刚度和耐久性。因此，“公路工程质量检验评定标准”第61333条规定的裂缝宽度允许值是评价构件质量的重要标准，但不是惟一标准。当荷载裂缝超过规定的0.15mm界限时，若构件裂缝在使用中有缩小或闭和的趋势，这类构件就不要轻易报废，应根据裂缝的大小和构件使用条件，尽可能采取封闭或加固办法进行处理；若荷载裂缝是贯穿性的，使用阶段又有发展的趋势，那么，对这类构件就要认真对待，考虑其报废的可能。

在日常工作中，评价构件质量的另一个重要手段就是荷载试验，通过试验检验施工中因荷载引起构件裂缝是否降低了构件的承载能力。

3、变形裂缝的分析与处理

变形裂缝在施工中经常出现，人们依据“公路工程质量检验评定标准”（JTJ071-1998）的要求，通常对宽度大于0. 15mm的裂缝采用灌注环氧树脂等高黏结性、高强度胶体材料进行修补，构件即可使用。像盖板预制中板顶和侧立面因砼收缩产生的裂缝就是这样处理的。盖板、盖梁这些结构简单的实心构件变形裂缝容易控制，施工时控制好砼配比，成型后注意养生，裂缝就不会出现。但在箱梁这种薄壁、结构复杂、厚度不均匀、大跨度的结构中，则有较多诱发裂缝的因素，而且裂缝对构件质量的影响较大，所以我们重点讨论箱梁的变形裂缝问题。

3.1 常见的裂缝部位

（1）在箱梁中，当顶板的温度与底板的温度有较大差别时，箱梁在腹板处容易开裂，此时若底板较薄，则腹板上部比较危险，并且厚板比薄板更容易出现裂缝，因为它对底板温度变形具有更大的阻力。

（2）薄构件与厚构件相连处易产生裂缝。这是因为薄构件比厚构件温度变化快，因而收缩也快，容易产生拉应力。

（3）连续梁在紧靠中间支座的下缘容易开裂。

（4）施工裂缝处因新老砼之间几乎不能承受拉力，故在锚固区的施工缝处容易产生粗裂缝。

（5）在力筋拼接处，由于砼的局部变形，容易出现裂缝，而且在相邻一段区域内也会出现裂缝。

3.2 施工预防措施

（1）加强对钢筋制作与安装的质量管理，使钢筋制作与安装符合设计要求。

（2）支架地基处理应规范，处理完毕后，应进行承载力试验，确保支架的沉降在允许范围内。

（3）浇注砼前，对支架进行1.2倍箱身重量的荷载预压，消除支架变形。

（4）浇注砼时采用电子计量设备，确保砼配比计量准确。对肋板与底板交界处、端横梁等部位加强振捣，确保砼密度，砼初凝后加强养生，防止收缩裂缝产生。

（5）在工期允许的情况下，拆架时间尽量延迟，拆架的顺序一定要注意.拆架时一定要先翼板后底板，并必须从跨中对称向两端拆，在拆架过程中，必须有工程技术人员跟班指挥与检查。多跨连续箱梁应同时从跨中对称拆架，如单跨拆架，需进行施工应力验算。

4、温度应力裂缝

混凝土砾化期间水泥放出大量水化热，使内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在温度降温过程中，由于受到自身强度的约束，又全在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也含在砼表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢。促表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，使表面干缩形变受到内部砼的约束，也往往导致裂缝。

4.1温度应力分析

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段早期：自从浇筑砼开始至水泥放热基本结束，一般约30天。该阶段水泥放出大量的水化热砼弹性模量的急剧变化。由于弹性模量变化，这一时期在混凝土内形成线条应力。

中期：水泥水化热基本结束时起至砼冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于砼的冷却及外界气温变化所引起的，这些应力与早期形成的线条应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。

晚期：混凝土完全冷却以后的运输时期。温度应力主要是外界气温变化所引起的，这些应力与前两种的线条应力相迭加。

4.2温度应力裂缝的防治措施：

为了防止裂缝减少温度应力可以控制温度和改善制约条件两个方面考虑。控制温度措施如下：

（1）采用改善骨料级配间干硬性砼掺混合料加引气剂或塑化剂等措施，以减少混凝土中水泥用量。

（2）拌和砼加水或用水将碎石冷却以降低砼的浇筑温度。

（3）热天浇筑砼时，减少浇筑厚度利用浇筑层面散热。

（4）在砼中埋设水管通入冷水降温。

（5）规定合理的拆模时间气温骤降时进行表面保温，以免砼表面发生急剧温度梯变。

（6）施工中长期暴露的砼浇筑块表面或薄壁结构在寒冷季节采取保温措施。

改善约束条件的措施是：合理的分缝分块；避免基础过大起伏；合理安排施工工序，避免过大高差和侧面长期暴露。

5、干缩裂缝

实践证明砼常见裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也管易形成裂缝。因此混凝土的保湿防止表面早期裂缝尤为重要。

5.1干缩裂缝原因分析

从理论上分析，新浇筑中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余，但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面砼最容易而是直接受到这种影响，因此砼浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

5.2干缩裂缝防治措施

（1）防止砼内外温度差及砼表面梯度防止表面裂缝；

（2）防止砼超冷应尽量设法使砼的施工期间温度不低于砼使用期温度温度；

（3）防止老砼过冷的减少新老砼间的约束。

砼早期养护主要目的在于保持适宜的温湿条件的达到两个方面效果方面使砼会受不和温湿变形的侵袭，防止有害的砼缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计强度和抗裂能力。适宜的温湿变条件是相互关联的砼的保湿措施常常也有保湿的效果。

6、结语

砼裂缝本身是一个较复杂的问题，它涉及砼的材料、性能、结构及施工环境等多方面的问题。一座桥梁从建成到使用牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各方面。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，总结施工经验，是防止裂缝产生，保证结构安全耐用的前提和基础。

参考文献：

[1]陈锡民.砼桥梁早期裂缝的成因与防治[J].桥梁建设，2000，4

[2] JTJ071-1998.公路工程质量检验评定标准[S].