摘要：對橋梁裂縫產生原因做了比較深入分析與探討，對橋梁裂縫預防和處理做了較為全面總結歸納，并對今后橋梁建設和管理提出了合理化建議和要求，以減少裂縫，達到防患于未然的目的。

　　關鍵詞：橋梁裂縫,原因,預防處理

　　在橋梁混凝土領域，一個相當普遍的質量問題就是結構裂縫問題，它已影響到正常的生活和生產，并困擾著大批工程技術人員和管理人員，是一個迫切需要解決的技術難題。雖然理論認為，結構裂縫是不可避免的現象，但通過施工中的技術管理措施，減少和控制裂縫是完全可能的。本文試就裂縫產生的原因進行分析，找出預防與處理裂縫的措施。

　　一、混凝土橋梁裂縫種類、成因

　　混凝土結構裂縫的成因復雜、繁多，主要有荷載、氣候因素、材料、施工工藝等因素影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要因素。混凝土橋梁裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分為如下幾種：

　　(一)荷載引起的裂縫

　　混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。

　　1.直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。裂縫產生的原因按照不同的階段分為三類：

　　一是設計計算階段，由于結構計算時不計算或部分漏算、計算模型不合理、結構受力假設與實際受力不符、荷載少算或漏算、內力與配筋計算錯誤、結構安全系數不夠、結構設計時不考慮施工的可能性、設計斷面不足、鋼筋設置偏少或布置錯誤、結構剛度不足、構造處理不當、設計圖紙交代不清等原因造成;

　　二是施工階段，由于不加限制地堆放施工機具材料、不了解預知結構受力特點;隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式;不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等造成;

　　三是使用階段，由于超出設計荷載的重型車輛過橋、受車輛撞擊、發生大風、大雪、地震、爆炸等災害性天氣等原因造成。

　　2.次應力裂縫是指由外荷載引起的次應力產生裂縫。裂縫產生的原因主要有兩個方面：

　　一是在設計外荷載作用下，由于結構物的實際工作狀態通常規計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂;

　　二是橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等，在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算，一般根據經驗設置受力鋼筋，而受力構件挖孔后，力流將產生繞射現象，在孔洞附近密集，產生巨大的應力集中。在長跨應力連續梁中，經常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束，設置錨頭，而在錨固斷面附近經常可以看到裂縫。因此，若處理不當，在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。

　　(二)溫度變化引起的裂縫

　　溫度裂縫區別于其他裂縫的最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要原因有：

　　1.年溫差。溫差對橋梁結構的影響主要是導致橋梁縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調，只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫。

　　2.日照。橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其他部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。

　　3.驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。

　　4.水化熱。在施工過程中，大體積混凝土澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現裂縫。

　　(三)收縮引起的裂縫

　　在實際生活中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮中類中，塑性收縮和縮水收縮是發生混凝土體積變形的主要原因。

　　1.塑性收縮。混凝土澆筑4-5小時左右后，因水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發，導致混凝土失水收縮。同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大，可達1%左右，在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。

　　2.縮水收縮。混凝土結硬后，隨著表層水分逐步蒸發，溫度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮。因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮、表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。

　　(四)地基基礎變形引起的裂縫

　　由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂。基礎不均勻沉降的主要原因有：

　　1.地質勘察精度不夠、試驗資料不準。在沒有充分掌握地質情況的前提下就進行設計施工是造成地基不均勻沉降的主要原因。

　　2.地基地質差異太大。建造在山區溝谷的橋梁，河溝處的地質與山坡處變化較大，河溝中甚至存在軟弱地基，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降。

　　3.結構荷載差異太大。在地質情況比較一致條件下，各部分基礎荷載差異太大時，有可能引起不均勻沉降。

　　4.結構基礎類型差別大。同一聯橋梁中，混凝土使用不同基礎如擴大基礎和樁基礎，或同時采用樁基礎但樁徑或樁長差別大時或同時采用擴大基礎但基底標高差異大時，也可能引起地基不均勻沉降。

　　5.分期建造的基礎。在原有橋梁基礎附近新建橋梁時，如分期修建的高速公路左右半幅橋梁，新建橋梁荷載或基礎處理時引起地基土重新固結，均可能對原有橋梁基礎造成較大沉降。

　　(五)施工材料質量引起的裂縫

　　1.水泥。水泥安定性不合格、氧化鈣含量超標、強度不足、含堿量過高等都可能導致裂縫產生。

　　2.砂、石骨料。砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大等都會導致水泥和拌合水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大造成裂縫產生。

　　(六)施工工藝質量引起的裂縫

　　在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，極易產生各種裂縫。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異，比較典型常見的有以下幾類：

　　1.混凝土保護層過厚或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

　　2.混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞。

　　3.混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，即塑性收縮裂縫。

　　4.混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫。

　　5.混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。

　　6.用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量或因其他原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現不規則裂縫。

　　7.混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。

　　8.混凝土早期受凍，使構件表面出現裂紋或局部剝落。

　　9.施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。

　　10.施工時拆模過早，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。

　　11.施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現裂縫。

　　二、施工中混凝土質量控制及裂縫防范措施

　　(1)控制施工材料

　　施工時要選擇合格的水泥，并合理控制水泥用量。要嚴格控制骨料級配和含泥量、黃砂的含泥量和細度模數，選擇適當的外加劑和合適的配合比，合理控制水灰比。

　　(2)嚴格施工過程

　　混凝土澆筑時應采取“分區定點、一個坡度、循序推進、一次到頂”的澆筑工藝，劃定澆筑區域，每臺泵車負責本區域的混凝土澆筑，澆筑時先在一個部位進行，直至達到設計標高，混凝土形成扇形向前流動，然后再其坡面上繼續澆筑，循序推進。同時要加強模板支設和混凝土振搗控制，當混凝土采用插入式振搗棒振搗時，要做到快拔慢搗，振搗時間也要控制在一定范圍內。對模板的支設則要把支架控制牢固，模板表面的污垢要清理干凈，模板與模板之間接縫要嚴密。

　　(3)合理控制溫度

　　施工過程中要合理控溫，拌合混凝土時可用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。夏季澆筑混凝土應減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱，也可在混凝土中埋設水管，通入冷水進行內部降溫。同時，要嚴格控制混凝土的入模溫度。

　　(4)做好養護工作

　　大量實踐證明，混凝土常見的裂縫大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成的，因此混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤為重要。混凝土澆筑完成后，暴露于大氣中的新澆筑混凝土表面應及時澆水或覆蓋濕麻袋、濕棉氈等進行養護。灑水養生應根據氣溫情況，掌握恰當的時間間隔，在養生期內保持表面濕潤。氣溫低于5°C時，應覆蓋保溫，不得灑水養生。采用蒸汽養生時，應事先經試驗確認，對于加入外加劑的混凝土構件，經蒸汽養生后確無有害影響，才能進行蒸汽養生。

　　三、混凝土橋梁裂縫處理措施

　　在工程實踐中，混凝土橋梁產生裂縫很常見，一旦發現裂縫，則應根據發生的原因、性質、大小、所處部位和結構重要程度區別情況及時治理。

　　(一)表面修補法

　　主要適用于對承載力無影響的表面裂縫和一些細小裂縫。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

　　(二)灌漿、嵌縫封堵法

　　主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補。它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。

　　(三)結構加固法

　　當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固主要采用在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固等方法。

　　(四)混凝土置換法

　　是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法。此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

　　(五)電化學防護法

　　是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優點是防護方法受環境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，也可用于已裂結構及新建結構。

　　混凝土橋梁裂縫原因是多方面的，在現場施工中，要根據不同的情況，通過施工過程的嚴格控制，盡可能地避免開裂或減少裂縫的數量，將裂縫有害程度控制在允許范圍內，保證橋梁結構的正常使用。

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