谈道路桥梁施工中桥梁裂缝的成因

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摘要：道路桥梁是我国基础设施建设工程，近些年来，道路桥梁建设需求不断增加，由于桥梁裂缝对道路桥梁的质量影响非常大，因此本文探讨分析了道路桥梁施工中桥梁裂缝产生的原因。

关键词：道路桥梁；桥梁裂缝；成因

中图分类号：U448文献标识码： A

引言

随着我国国民经济的飞速发展，道路桥梁工程取得了显著的成效。而混凝土是道路桥梁施工中重要的、必不可少的材料。它具有耐压程度高和不容易被自然环境破坏的优点，所以在道路桥梁中得到了大量使用。但是，在道路桥梁工程中仍然会出现混凝土裂缝问题，这严重的影响了道路桥梁的质量和正常的使用，同时也给人们的日常生活带来了麻烦，对人们的日常工作生活中的出行安全造成极大的威胁。因此，对桥梁施工中的裂缝产生原因的研究势在必行。道路桥梁工程施工中裂缝形成的主要原因如下。

1、混凝土原材料质量引起的裂缝

混凝土的组成主要包括：水泥、骨料以及外加剂和掺合料等组成，这些组成的材料的质量如果不符合要求，达不到标准，就会引发道路桥梁工程施工的过程中混凝土裂缝的形成。在混凝土的组成部分中如果骨料的质量不合格，那么，混凝土的强度会受到直接的影响，在搅拌的时候水量会增加或减少，最终会破坏混凝土的收缩性，导致道路桥梁工程施工的过程中混凝土出现裂缝。另外，我们还要想到，在混凝土的组成中，还有外加剂和掺合料的类别选择和质量选择，要预防它们和水或是骨料将结合后发生化学反应，进而发生混凝土裂缝现象。

2、荷载引起的裂缝

荷载引起的裂缝，这种裂缝又分为直接应力裂缝和次应力裂缝。

2.1外荷载直接应力引起

直接应力引起形成主要是因为在该工程的设计阶段有荷载漏预算或不完全预算的现象发生，所以形成了荷载预算不足，另外，在施工的时候，施工材料的堆积，形成了荷载超标从而引发混凝土裂缝的形成。

桥梁工程在施工建设过程中，时常会因为许多原因而导致桥梁裂缝的产生。裂缝的产生给桥梁的工程质量带来了严重的质量和安全隐患，不仅会影响桥梁的顺利施工，还会直接影响到桥梁的使用安全，在严重的情况下，可能导致桥梁的坍塌。而由于外荷载引起的桥梁施工裂缝，是常见的一种，也是危害极大的一种。通常对混凝土构建的桥梁由于常规的静荷载和动荷载引起的桥梁裂缝，以及外荷载次应力下产生的裂缝统称为荷载裂缝。外荷载裂缝的一种形式是直接应力裂缝，是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，对桥梁施工而言，它直接关系到桥梁的质量和安全。

直接应力裂缝产生的原因，首先，在桥梁工程的施工设计阶段，由于设计上的失误导致，同时，在内力与配筋计算上产生误差，造成两者调配不当，影响桥梁的实际质量，还有对结构安全系数把握不足，直接影响桥梁的质量，导致桥梁受外荷载力时产生裂缝。其次，在施工阶段，由于施工单位安全意识不够，对桥梁施工过程中可能造成裂缝的因素估计不足，或者是桥梁的现场施工人员素质不高，对施工过程中可能导致裂缝的各种情况没有了解，比如不加限制地在施工中的桥梁上，堆放各种重量过大的施工机械和各种施工材料。同时可能有部分现场施工人员，不按投资方与施工单位签订合同时所定下的设计图纸进行施工，为求速度或经济利益而更改结构施工顺序或者改变结构受力模式;在施工过程中没有注意物理现象，不对结构做施工机器运转而产生的振动下的疲劳强度的验算等。此外，由于施工现场人员操作不当而导致施工车辆的碰撞，以及自然因素如发生暴风雨雪及冰雹和地震、意外爆炸等也可能导致桥梁施工裂缝的产生。

2.2外荷载次应力引起

外荷载次应力引起的形成主要是因为在该工程的施工设计阶段没有合理的进行预算，忽视了在工程施工的过程中由于受到开洞、凿槽等原因，这些原因就会引起荷载变化，从而导致混凝土裂缝的产生。实际的桥梁工程施工过程中，次应力裂缝已经是产生荷载裂缝的常见原因之一。一般来说次应力裂缝多属于剪切、张拉、劈裂性质。在现代桥梁施工技术中，次应力裂缝被认为是由荷载引起，但是在目前的许多桥梁施工中，按行业的常规一般不做严格的计算，不过随着高科技在桥梁施工中的运用，现代计测手段的不断发展和完善，次应力裂缝的计算已经被各施工单位所重视，而且要对次应力裂缝进行科学合理的验算已经是可以实现的了。比如现在在桥梁的施工中对徐变和预应力等产生的二次应力的情况，通过平面杆系有限元程序均可正确的计算，这就减少了对二次应力产生的应力裂缝的问题有了一个好的应对方案。同时，在桥梁的设计上，必须注意结构突变或断面突变的情况出现，但是有些情况是不能预测或者避免的，不过这并不是就任由危险存在，而是在不能回避的时候，及时的根据相关原理和实际情况，在不危害大局的情况下，做局部的处理，如在转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞应当及时的在周边设置护边角钢，以防止裂变的危险。

3、温度变化引起的裂缝

当混凝土与环境之间的温度出现较大的差距时，就会使混凝土出现硬化的现象。在混凝土发生硬化的过程中，极其容易出现不均匀的收缩而产生温差裂缝。在混凝土浇筑前期，因为模板等隔离了混凝土构件，而水泥在液化过程中所生成的热量被紧紧地包裹其中，难以向外界传递，因此，在混凝土浇筑之初的24小时内，混凝土构件的温度会急剧升高。几天之后，混凝土中的热量渐渐地散发出去，混凝土也随着慢慢地冷却下来。在这个温度发生变化的过程中，混凝土将出现收缩的现象。混凝土在收缩时将遇到来自构件内部钢筋牵拉和外部模板阻挡的影响，从而导致混凝土出现开裂现象。在冬季进行混凝土施工时，由于混凝土表面的热量散发的速度较快，而内部受外界影响较小，热量散发得较慢，也容易出现温差裂缝。

4、收缩引起的裂缝

在混凝土裂缝的原因中，收缩和冻胀是常见的一种形成混凝土裂缝的因素，前者出现的裂缝主要是因为大体积的混凝土发生了变形。混凝土在硬化的过程中，由于水泥和水及其他物质，会发生化学反应，由此会产生许多新的化学物质，在这过程中，就有可能产生一些易挥发的物质，在接触空气比如水泥中的氢氧化钙会和空气中的二氧化碳直接发生化学反应，生成碳酸钙，而碳酸钙的体积却比氢氧化钙的体积小，因而可能产生收缩，或者在太阳的暴晒之下挥发，导致自身质量及体积的缩水，由此导致混凝土局部张力失衡，而产生裂变。同时，因为混凝土在硬化的整个过程中，只有很少的分水分参与化学反应，大部分的水会因为蒸发而消失，这就导致桥梁混凝土的体积发生了干缩变形，在水泥浆形成水泥石后，它的极限干缩将会达到3000微应变左右，这样造成的干缩效应，就会使不同程度的拉应力在混凝土的内部产生。而在混凝土的硬化初期，其抗拉强度小，在产生干缩拉应力超过其抗拉强度时，桥梁裂缝的情况就有可能会发生。

5、 桥梁其他因素引起的开裂

1) 基础变形引起的开裂

基础变形一般为基础空间不均匀沉降或水平方向位移，发生基础变形后，结构物中产生附加压力，超过结构物的抗拉强度时即产生裂缝，基础不均匀沉降的原因有，地质试验资料不准、地质差异大、荷载差别大、分期建造等。

2) 钢筋锈蚀引起的裂缝

当构件中钢筋的混凝土保护层不足，或混凝土质量较差时，二氧化碳侵蚀钢筋表面，使钢筋周围混凝土的碱度降低，钢筋表面容易被混凝土中的氧气和水锈蚀，使周围混凝土产生膨胀压力，使混凝土保护层开裂、剥落，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使混凝土有效面积减少，钢筋与混凝土的握裹力削弱，结构承载力下降，并诱发其他形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏，钢筋锈蚀是最后造成结构破坏的主要因素。

3) 冻胀引起的裂缝

温度低于零度时，混凝土出同冰冻，游离的水变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力，并导致裂缝出现。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强、骨料中含有杂质过多、水灰比偏大均导致混凝土冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。

4) 施工材料质量引起的裂缝

混凝土的材料合成为水泥、砂、骨料、拌合水以及外加剂，配制混凝土材料不合格，从而导致裂缝出现。砂石含量超标使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝，砂石的级配差常造成侧面裂缝，拌合水以及外加剂中杂质含中过高会对钢筋锈蚀产生影响等。当施工质量低，工艺不合格同样也会产生各种形式裂缝。

6、结语

综上所述，道路桥梁施工中产生裂缝的原因有很多，也比较复杂，但是只要对它们深入研究和调查，结合桥梁施工中出现的实际情况，根据桥梁自身的结构以及构造和建筑材料，是可以做出合理有效的防范措施的，在危险发生之后，也可以做出相应的对策。预防并控制桥梁施工裂缝的产生，是工程施工中必须要注意的重要问题，这直接影响到桥梁的质量和安全，不容马虎。因此，施工各方，应该在运用高科技支持的情况下，严格按照国家有关规定和技术标准进行施工，保证桥梁工程施工的合理科学合法，以此防止桥梁裂缝事件的出现。

参考文献：

[1]崔进强.浅谈桥梁施工裂缝的形成原因[J].科技咨询导报，2001，11.

[2]牛紫龙.混凝土施工中温度裂缝的分析与控制[J].工程建设，2006.

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法[J].施工技术，2000(5).

[4]杨彦中. 混凝土桥梁裂缝成因[J].黑龙江科技信息，2003，（9）.

[5]蔡开明.施工阶段钢筋混凝土裂缝的控制[J].陕西建筑，2000，（3）.

顾利军

【摘 要】本文在分析桥梁裂缝产生的机理和原因的基础上，从设计和施工两个方面提出了桥梁裂缝的具体控制措施，并给出了桥梁裂缝的处理对策，对实际工程具有一定的指导意义。

【关键词】桥梁裂缝 混凝土

中图分类号：TV331文献标识码： A

1、桥梁自身因素形成的裂缝

1.1 温度变化引起的裂缝

当混凝土结构外部环境和内部温度发生变化时，将发生变形，由于其约束，结构内部将产生应力，当应力超过其抗压强度时将产生裂缝。

1.2 收缩引起的裂缝

混凝土的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的，在混凝土内部呈现含水梯度，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，导致表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表面的混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土收缩主要有以下3种。

（1）塑性收缩。主要发生在混凝土浇筑初期。施工时，混凝土浇筑后，此时水泥水化反应激烈，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，此时收缩为塑收缩。在骨料下沉过程中受到钢筋阻挡，即形成沿钢筋方向裂缝。

（2）干缩。混凝土结硬后，随着表面水分逐步蒸发，温度逐渐降低，混凝土体积缩小，称为干缩。因混凝土表面水分损失快，内部损失慢，表面收缩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。

（3）自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应生成新的物质而导致自身体积缩小。

2、道路桥梁裂缝的成因

现代道路桥梁主要采用钢筋混凝土建造，所出现的裂缝可以分为结构性裂缝与非结构性裂缝。从这两种分类中可以对其产生原因有所了解，下面将从荷载、 温度以及施工质量三个方面对道路桥梁出现裂缝的原因进行分析。

2.1 荷载造成的裂缝

荷载所造成的裂缝属于结构性裂缝。其产生的主要原因是在施工的过程中， 因为施工人员不根据道路桥梁的实际情况，将庞大的施工机具、施工材料进行随意堆放，导致对还未修建好的道路桥梁承受了外界的压力；或是对于道路桥梁的预制结构受力的特点不了解，从而对道路桥梁的部位进行随意扰动、随意起吊或安装。这种不按照设计图纸进行施工的方法，不仅会对道路桥梁结构施工的顺序造成影响，还会对道路桥梁的结构受力模式造成影响。

2.2 温度造成的裂缝

现阶段道路桥梁所使用的材料为钢筋混凝土材料，而混凝土在构建的过程中，会因为温度的变化而热胀冷缩，引起变形，进而在道路桥梁的结构内部产生一定的拉力。当道路桥梁中的拉力值超过了道路桥梁混凝土本身所具有的抗拉强度时， 就会导致道路桥梁产生裂缝。由于温度原因所导致的道路桥梁裂缝，区别于其他裂缝最为主要的一个特征是其会因为温度的高低进行扩张或合并。导致温度产生变化的原因主要包括以下两个方面。

（1） 水热化

在进行道路桥梁的施工时，混凝土浇筑厚度超过了2.0m时，因为混凝土中水泥在浇筑的过程中会进行水化放热，其内部温度就会升高，而外部温度远远低于内部，这就造成了内外温度差，从而导致道路桥梁的表面因温度应力差出现裂缝。

（2） 蒸汽养护

一般该种养护方式适用于道路桥梁冬季养护。在进行蒸汽养护时，由于混凝土在蒸汽养护时温度非常高，而一旦蒸汽养护停止了一段时间，冬天寒冷的空气就会导致混凝土温度骤然下降，从而容易造成裂缝。

2.3 施工工艺质量引起的裂缝

在对道路桥梁进行施工时，施工工艺质量也是产生混凝土裂缝的一个非常主要的原因。在道路桥梁施工的混凝土结构中，施工方法不正确，会使钢筋混凝土在各个方向上都出现裂缝，且其裂缝的宽度还会受到钢筋的不同走向以及不同因素的影响。例如道路桥梁混凝土的保护层超过了一定的厚度时，在该种情况下就会导致桥梁各个方向的钢筋保护层厚度不均，因此就会促使整个桥梁的构件混凝土构造不均匀， 那么就会导致构件表面出现裂缝。 如果在对混凝土进行振捣时， 振捣的工艺操作不合格， 那么就会出现荷载裂缝。 再加上混凝土本身流动性比较差，在硬化前如果不对其进行充足的搅拌和沉实， 那么在混凝土硬化之后就会因为沉实得不够均匀， 从而引起裂缝。

3、道路桥梁裂缝预防与控制措施

针对道路桥梁施工中产生的裂缝，找出其原因，在施工前可以对其进行预防， 在施工中可以对其进行控制，保证施工后道路桥梁的安全与美观。

3.1 预防对策

如前所述，道路桥梁在施工中出现裂缝主要有荷载、温度以及施工工艺等方面的原因。那么在施工前就首先应从设计阶段入手，针对不同原因产生的裂缝进行预防，主要包括以下方面。

（1）荷载原因产生的裂缝

为了避免出现因为荷载而产生裂缝的情况，那么就需要多在结构方面进行考虑，尽量避免结构出现突变或是断面出现突变的情况。

（2）温度原因产生的裂缝

如果在客观条件的限制下，结构突变没有办法避免，那么就需要对道路桥梁的细节部分进行设计，将结构突变的部位改为渐变的形式，并同时对构造配筋与斜向钢筋进行加强，通过该种方式提高混凝土的抗裂性，防止混凝土出现由温度变化而产生裂缝的现象。

（3）施工工艺产生的裂缝

在施工中会因为多种施工工艺的原因导致道路桥梁出现裂缝，只有严格按照设计规范进行控制与实施，才能够在最大程度上避免施工工艺造成的裂缝。

3.2 控制措施

在施工中一旦出现了道路桥梁裂缝的情况，那么就需要采取适当的措施进行控制，尽量将危害降到最小，甚至没有。

（1）内部灌浆修补

内部灌浆法修补道路桥梁裂缝是一种比较普遍的方法，大小裂缝都能够采用该种方法进行补救，并且采用该种方法进行修补后的效果比较明显。在内部灌浆进行修补控制时，为了能够加强修补的效果，还可以边修补，边结合灌浆、嵌缝以及修堵。一旦桥面出现裂缝，那么可以首先进行注浆，在裂缝填补后采用涂抹的方式将裂缝口封闭。

（2）针对道路桥梁中比较细小的裂缝，一般的浆材比较难进行填补，因此出现该种情况时，首先需要对其表面进行处理，之后采用混凝土对其表面进行贴补，达到防水堵漏的目的。

（3）由于荷载导致道路桥梁出现裂缝时，如果不对其进行处理将会降低道路桥梁的耐久性，并且在外界因素的影响下，还会影响道路桥梁的整体强度。针对该种情况，首先需要对其结构进行加固，加固的方法有锚固补充法、预应力法， 可以采用压水或是压气的方式测试处理效果，从而保证道路桥梁修补后的效果。

4、在构造设计上对桥梁裂缝采取防裂措施

（1）设计合理的结构形式，可以减少工程数量，减低水化热。如可根据悬索桥锚碇受力特点，设计挖空非关键受力部分混凝土体积，利用土方压重方案，来减少混凝土结构体积。

（2）充分利用混凝土在基坑有侧限条件，在混凝土中掺加微膨胀剂，使其在基坑约束下形成一定的预压力，补偿混凝土内部温度，收缩产生的拉应力，从而有效的避免混凝土裂缝的产生。

（3）大体积混凝土体积庞大，施工周期一般较长，依据结构受力情况可合理地确定混凝土评定验收龄期，打破正常标准28d的评定验收龄期，改为60d或更多天，评定验收龄期充分考虑混凝土的后期强度，从而减低设计标号，达到减少混凝土水泥用量减低水化热的目的。

（4）由于边界存在约束才会产生温度应力，采用改善边界约束的构造设计，如遇有约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层等时，可在接触面上设滑动层来减少温度应力，在外约束的接触面上全部设滑动层，则可大大减弱外约束。

（5）还应重视合理有益作用，可采取增配构造钢筋，配筋应尽可能采用小直径、小间距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之间，在混凝土表面增设金属扩张网等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

5、结语

在对道路桥梁进行修建时，会出现各种各样的问题，而道路桥梁裂缝是一个比较显著的问题，其不仅会影响道路桥梁修建后的美观，还会影响道路桥梁的安全性。本文主要针对道路桥梁出现裂缝的不同类型、原因进行分析，引起道路桥梁出现裂缝的原因主要有荷载、 温度以及施工工艺等方面， 可以通过预防与事后修补进行控制，从而将造成的损失降到最低。

参考文献：

[1]杨彦中. 混凝土桥梁裂缝成因[J].黑龙江科技信息，2003，（9）.

[2]蔡开明.施工阶段钢筋混凝土裂缝的控制[J].陕西建筑，2000，（3）.

[3] 杨文渊. 桥梁维修与加固[M]. 人民交通出版社，1994.