桥梁混凝土结构裂缝的原因与对策

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摘要：桥梁混凝土裂缝已成为目前桥梁安全隐患的重要影响因素，因此研究其成因和对策十分有必要。笔者研究认为目前导致桥梁混凝土结构裂缝的主要原因有载荷、温度、混凝土收缩、地基变形及钢筋腐蚀等；并在桥梁混凝土结构裂缝的预防和修补措施方面提出了对策。

关键词：桥梁；凝土结构裂缝；原因；对策

Abstract: the concrete crack of bridge has become the important factors affect bridge safety hidden trouble, so the study of its causes and the countermeasures is very necessary. The author studies that led to the current load, temperature, shrinkage, foundation deformation and corrosion of steel and other major causes of cracks of concrete bridge structure; and put forward the countermeasure in the aspects of measures to prevent and repair of the cracks in concrete bridge structure.

Keywords: bridge; concrete structure cracks; reason; countermeasure

中图分类号： TV543文献标识码：A文章编号：1 前言

进入21世纪以来，随着我国经济的高速发展，公路桥梁事业也取得了丰硕的成绩，然而在建设大量桥梁的同时，又面临桥梁在功能上或安全性上的安全隐患，其中突出的难题就是桥梁结构性裂缝。现在服役的桥梁出现结构性裂缝的原因是多方面的。国内许多学者在不同层次上也进行了研究，如林新元[1]基于实验和有限模式分析，的除了裂缝度参数等，赵煜等[2]通过对使用中的桥梁裂缝进行外观统计分析，的除了箱梁截面有效刚度折减系数等；有的学者主张建立桥梁结构评估系统，如孙立军等[3]开发了公路桥梁管理系统对桥梁进行综合评估。本文意在综合目前研究，简要阐述桥梁混凝土结构裂缝的原因并提出对策，以便为大家提供综合借鉴。

2 桥梁混凝土结构裂缝的原因

2.1载荷引起的裂缝

载荷引起的裂缝可分为直接应力裂缝和次应力裂缝。直接应力裂缝主要是指桥梁外在载荷引起的直接应力所产生的地裂缝。产生原因可按阶段进行列举：在设计阶段，如结构计算时漏算、错算，计算模式不合理；预想结构受力载荷与实际受力不相符等。在施工阶段，不按图纸施工或擅自改动图纸施工，改变了桥梁结构受力；对预制结构受力特点不熟悉等。在使用阶段，超过设计载荷的重型车辆使用桥梁；外在物体撞击桥梁；地震、爆炸等引起桥梁结构性变化等。次应力裂缝主要是指桥梁外载荷引起的次生应力裂缝，如在设计外力载荷作用下，结构物地实际工作状态同常规计算有出入，引起局部次应力而导致结构开裂；在桥梁结构中，经常需要设计开糟槽、洞等，而这些在常规计算中很难准确地进行模拟计算，多是经验性的设置受力钢筋，因而经常会出现受力钢筋截断，这些地方经常出现裂缝。

2.2温度引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性质，因此，当内外环境发生变化时，混凝土内部会集聚其将变形的应力，当这种应力超过混凝土抗拉强度的时候就会使混凝土产生裂缝，即温度裂缝。温度性裂缝的显著特征是裂缝随温度变化而出现扩张和合拢。

2.3收缩引起的裂缝

在现实中，混凝土往往会因为塑性收缩、缩水收缩、自生收缩和碳化收缩等原因产生体积变形，进而引起裂缝。例如，塑性收缩发生在施工工程中，混凝土浇筑后4-5小时左右，此时水体水化反映激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩同时骨料因自重下沉。[4]这种情况下就会形成沿钢筋方向的裂缝；缩水收缩发生在混凝土结硬后，混凝土表层水封逐步蒸发，温度降低，体积减少，形成收缩状态，这种状态表面收缩大而内部收缩下，是一种不均匀收缩，当表面混凝土承受力超过抗拉强度时，就会产生裂缝。

2.4 地基变形引起的裂缝

由于桥梁地基发生竖向或横向位移，使桥梁结构产生附加应力，当超出混凝土结构的抗拉强度时，就会导致结构裂缝。桥梁地基变形的原因有很多，如初期地基勘察不准确、地基地质差异大、结构载荷差异大、分期建造地基、地基膨胀、地基滑坡等。

2.5钢筋锈蚀引起的裂缝

混凝土土质差或保护层结构不合理，往往会受二氧化碳的侵蚀而碳化影响钢筋表面，引起钢筋表面氯化膜破坏，钢筋中的铁离子与进入混凝土中的水分、氧气发生化学反应，产生的氢氧化铁体积就会膨胀，形成对混凝土的膨胀，当超过混凝土抗拉强度时，就会使混凝土产生开裂。混凝土开裂，钢筋与混凝土粘合力就会削弱，结构承载力就会降低，从而会引发其他形式的裂缝，加剧钢筋的锈蚀，导致结构破坏。[5]

3 桥梁混凝土结构裂缝的对策

3.1桥梁混凝土结构裂缝预防应加强科学勘探、设计和施工

混凝土桥梁施工设计应加强对地质地矿的勘察，了解土质结构以及周围自然环境状况，并依据自然条件和使用条件科学设计桥梁结构及承载负荷，避免单纯依靠经验进行笼统估算，应提高模拟结构模型检验，同时施工过程应严格按照设计图纸进行，做好施工管理与监督工作。

3.2桥梁混凝土结构裂缝后修补措施

3.2.1桥梁混凝土表层裂缝修补法

表层裂缝常用的处理方法有填缝、表面抹灰、表面喷浆。填缝法主要操作是将裂缝处理干净，并根据裂缝大小选用勾缝刀等工具进行操作，其中灰浆比采用1：3，不得低于砌筑灰浆的强度；表面抹灰法是用混杂材料涂抹在裂缝部位，其中混杂材料主要包含水泥浆、水泥砂浆及环氧砂浆等。不同的材料在操作方法上要体现差异性，例如水泥砂浆应现将裂缝附近凿毛，并使之平整，然后在涂抹砂浆。表面喷浆需要对裂缝表面进行凿毛处理，然后进行基层湿润，最后进行喷浆。其中根据裂缝的部位要求，可采用挂网喷浆、无筋素喷浆等。

3.2.2桥梁结构深层裂缝修补措施

深层修补措施主要是压力灌浆，指施加一定压力，将修补浆液注入混凝土内部裂缝中以达到修补裂缝、恢复结构强度，提高耐久度喝抗渗透性。压力灌浆依据材料可分为水泥、石灰、粘土灌浆，化学灌浆，沥青灌浆。较常用的是水泥灌浆。水泥灌浆首先钻孔，并用水冲洗各孔，使用压缩空气进行吹干。然后进行压水或压气试验，检查孔眼通畅状况和止浆效果。最后进行灌浆和封孔、检查质量。其中灌浆材料对混凝土所用水泥一般不能低于425号普通水泥，工程量较大时，采用灌浆机较为合适。

参考文献

[1]林新元.预应力混凝土变截面连续箱梁裂后受力性能研究[D].长安大学 2010.

[2]赵煜等.在役预应力混凝土箱梁开裂后承载力评估[J].同济大学学报，2010.

[3]孙立军，杨阳，孙小宁等.海市城市桥梁管理系统研究[J].华东公路，2000.

[4]郑建岚.现在混凝土结构技术[M].人民交通出版社.1999.

[5]申爱琴.水泥与水泥混凝土[M].人民交通出版社.2000.

作者简介：边云辉 男 1978年8月籍贯：吉林省长春市 单位：长春城市开发集团有限公司 职称：中级 学历：本科