关于桥梁混凝土裂缝成因和预防措施分析
【摘要】本文阐述了混凝土桥梁裂缝的种类，分析了混凝土桥梁裂缝的成因，提出了相应的预防措施，供大家参考。 【关键词】桥梁施工混凝土裂缝原因措施 1 前言 随着我国交通基础建设的发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，由于混凝土裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁坍塌的事例屡见不鲜。混凝土开裂是最常见的一种病害，并且已成为影响工程结构使用寿命的重要影响因素之一。要想控制桥梁混凝土裂缝的产生，就必须了解其成因。本文就桥梁裂缝的产生原因作一分析，供参考。 2 桥梁混凝土裂缝种类及其成因 2.1 荷载引起的裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝，分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。 直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：1）设计计算阶段的结构计算不合理，受力假设与实际受力不符，安全系数不够，不考虑施工的可能性，构造处理不当等。2）施工阶段中不加限制的堆放施工机具、材料;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等。3）使用阶段时超出设计荷载的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生地震、爆炸等。 次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生的裂缝。如桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，这些难以用准确的图式进行计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后力流将产生绕射现象，并在孔洞附近聚集产生巨大的应力集中。实际工程中次应力是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属于张拉、劈裂、剪切性质。在设计上，应尽量避免结构突变（或截面突变），当不能同时避免时，应做局部处理，如转角做成圆角或倒角，同时加强构造配筋，转角处配置斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。 2.2 温度变化引起的裂缝。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热升温和结构散热降温等各种温度的叠加之和，外界气温愈高，混凝土的结构温度也愈高，如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别是在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温差。 桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其他部位，温度分布呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和骤然降温是导致温度裂缝的最常见原因。3）骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但由于内部温度下降较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实际资??进行，混凝土弹性模量不考虑折减。4）水化热。出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2m）浇筑后由于水泥水化放热，使混凝土内部温度升高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。5）蒸汽养一护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。 2.3 收缩引起的裂缝塑性收缩：混凝土浇筑后4h～5h左右，水泥水化反应剧烈，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，同时骨科因自重下沉，而此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。在骨科下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝，在构件竖向变截面处如丁梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。 干缩：混凝土结硬以后，随着表面水分逐渐蒸发，温度逐渐降低，混凝土体积减小，称为干缩。因混凝土表面水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩快，内部收缩慢的不均匀收缩，致使混凝土表面承受拉力，产生收缩裂缝。 自生收缩：混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界温度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。 碳化收缩：大气中的二氧化碳与水泥中的水化物发生化学反应引起的收缩变形。 2.4 地基基础变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，导致结构开裂，基础不均?虺两档闹饕?原因有：1）地质勘探精度不够、试验资??不准。勘察报告不能充分反映实际地质情况是造成地基不均匀沉降的主要原因。2）结构荷载差异太大。在地质情况比较一致的情况下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降。3）结构基础类型差别大。同一联桥梁中混合使用不同基础，如扩大基础和桩基础，或虽采用同一基础，但基底标高差异太大，也可能引起地基不均?虺两怠?4）分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的高速公路左右半副桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。此外，还有地基冻胀和桥梁建成以后原有地基变化也可能引起构件裂缝产生。
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2.2施工防裂控制措施。 2.2.1钢筋绑扎：绑扎钢筋之前，首先应进行彻底的除锈上作以确保使用的钢筋质量。钢筋在加上场集，加上成型后运至现场进行安装，安装时严格把握钢筋的间距。钢筋规格、型号、数量、间距、几何尺寸、接头位置及质量等均应符合设计图纸和施工规范的要求，并严格做好原材料和接头试验。钢筋层间距对混凝土构件的受力性能影响显著，但钢筋保护层厚度不够却严重影响桥梁的使用寿命，尤其是在复杂恶劣的腐蚀环境下，因此，在钢筋层间应留有足够的间距，钢筋外层与模板间应设置具备一定厚度的混凝土垫块。 2.2.2模板的安装与拆除：针对具体工程，应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核，不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架（脚手架或其他火具）应牢固可靠，施工前必须对支架进行预压，以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。安装模板时应确保构造紧密、不漏浆、不渗水，形状规则，能保证混凝上的均匀性。模板及其支架的拆除顺序应按施工技术方案执行，未达到混凝土预定强度要求不得拆除。 2.2.3混凝土的浇筑：采用延缓温差梯度与降温梯度的措施，在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度及前后浇筑的搭接时间;控制混凝土入模温度并加强振捣。严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，保证振捣密实，严防漏振及过振。确保混凝土均匀密实;做好现场协调、组织管理，要有充足的人力、物力，保证施工按计划顺利进行，保证混凝土供应，确保不留冷缝;浇筑后对大体积混凝土表面较厚的水泥浆进行必要的处理（一般浇筑后3～4h内初步用水长刮尺刮平，初凝前用铁滚筒碾压两遍，再用木抹予搓平压实）以控制表面龟裂;混凝土浇灌完及拆模后，立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。 2.2.4混凝土的养护：混凝土终凝后应及时采用覆盖、洒水、喷雾或薄膜保湿等措施进行养护，避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力干扰等。对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7天，对于有抗渗要求或设计有明确要求的混凝土，养护时间不得少于14 天。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。 2.2.5其他措施：桥梁结构设计中考虑了施工顺序对内力的影响，施工中应严格按照制定的方案进行，不得随意更改施工顺序，以免引起不必要的附加应力导致结构开裂。施工技术方案中，应做好入模混凝土的温度控制、浇筑后混凝土温度控制、养护及拆除模板后的养护等措施，施工前做好施工技术交底，落实各项施工任务，分配专人进行技术指导和质量监督。 在桥梁施工过程中，只要严格控制好材料质量、施工工艺、以及现场的施工管理，根据现场条件，材料特点，气温等多种因素，采取合理的措施，就能有效地控制裂缝的产生，确保工程质量。 参考文献 1陈海英，混凝土裂缝的原因分析与预防措施[J].山西建筑，2008 2王增忠等.混凝土建筑物的裂缝分析及其防护和处理[.混凝土， 2001