浅析混凝土桥梁裂缝成因及其防治措施

邱晓静　牛仁贵

【摘 要】混凝土裂缝是公路桥梁施工中常见的问题，然而，裂缝的产生对桥梁施工的质量和寿命的影响是巨大的。本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。

【关键词】公路工程；桥梁施工；混凝土裂缝

1.混凝土桥梁裂缝的种类和成因

混凝土桥梁因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易老化、养护费用低，成为当今世界桥梁结构中使用最广泛的建筑材料。近年来，在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。实际上，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几类：

1.1荷载引起的裂缝

荷载裂缝是指混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

1.1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，其产生原因：（1）设计方面，计算模型不合理；内力与配筋计算错误；设计断面或结构刚度不足等。（2）施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构结构受力特点，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，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。（3）使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。

1.1.2由外荷载引起的次生应力产生裂缝被称为次应力裂缝，其产生原因：（1）在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。（2）桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。

1.2环境因素引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。混凝土构件多次受冰冻—溶解循环作用，使混凝土中产生内应力，促进已有裂缝发展，结构疏松，表面龟裂，表层剥落或整体崩溃。

1.3收缩引起的裂缝

实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，它主要包括塑性收缩裂缝和干缩裂缝。塑性收缩裂缝主要发生在初凝开始，进行养护之前。此时水泥水化反应剧烈，会出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩。收缩时，表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约，使由软变硬的塑态混凝土产生拉应力，从而形成微裂缝。而干缩裂缝则多发生在混凝土硬化前后此时混凝土表层水分散发快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

1.4地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，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：地质勘察精度不够、试验资料不准；地基地质差异太大；结构荷载差异太大；结构基础类型差别太大；地基冻胀；桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。

1.5施工原因引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。

2.混凝土桥梁裂缝的防治措施

虽然混凝土桥梁很容易产生各种形式的裂缝，但如果采取有效的措施，很多裂缝是可以避免和控制的，常用的有以下几种措施：

2.1优化设计

避免结构性裂缝的产生在条件许可的情况下，设计者应尽量少用或不用非预应力结构。预应力结构锚垫板.螺旋筋的埋设必须符合设计图纸要求。对混凝土配合比设计，要根据设计和施工要求合理选择和控制水泥的品种标号和用量，同时选择合适的骨料品种，减少水灰比，并添加保水性好的外掺剂。其次，应按照相关要求对原材料进行严格的抽样检验，对混凝土配合比进行对比试验，高温或雨后施工要对砂.碎石进行含水量实验，及时调整施工配合比，确保混凝土的施工质量。

2.2采取有效的温度控制措施

采用适当温度控制措施也可有效地控制裂缝的产生。可通过防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度来防止表面裂缝的产生；为防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度，同时通过防止老混凝土过冷的方法来减少新老混凝土间的约束。

2.3施工工艺措施

（1）良好的施工方案与预防.控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量.施工缝间距.位置及构造.浇筑时间.运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉.剪.弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置应尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位。确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。

（2）在施工过程中要对施工工艺和质量进行严格的控制。首先钢筋的成型和模板安装位置要准确.牢固，以免施工中变形钢筋上的污物和氧化铁皮要清除，以免影响粘结力。其次是浇筑.振捣操作合理。浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振。提倡采用二次振捣.二次抹面技术，以排除泌水混凝土内部的水分和气泡。

2.4其他的防治措施

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。

3.结束语

混凝土结构裂缝的种类成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响。实践证明，只有从原材料、设计、施工等方面加强质量控制，才能最大限度的预防和控制混凝土裂缝的产生，才能最大限度的预防和控制混凝土裂缝的产生，才能保证建筑物混凝土结构安全、适用、可靠和耐久的要求，才能保障人们的生命和财产安全。

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