桥梁裂缝产生的原因浅析

曹仁良

摘 要：文章以桥梁为主题，探讨其发生裂缝的各项因素。首先结合在县公路管理局的工作经验与实际的工程实践经验对其进行了简要概述；主要分析了引起裂缝的荷载应力、次应力、温度变化、收缩、地基基础变形、钢筋锈蚀、冻胀、施工材料质量与施工工艺各因素，以及相关的特征表现，在最后提出了一些总结性的建议。希望通过本文的初步论述，可以引起更多的关注与更广泛的交流，为该方面的理论研究工作、防治实践工作提供一些有价值的信息，以供参考。

关键词：桥梁；裂缝；原因

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）09-0157-02

伴随我国现代化进程的加快，交通行业也在如火如荼的发展，但通过近些年的实际运营，也暴露出了一些问题，一方面建筑市场的高额利润使得大量企业不顾其现实状况与战略部署，纷纷涌入，造成了市场的鱼龙混杂，也在利益的驱动下，对于桥梁施工方面的材料质量带来了诸多隐患；另一方面由于受到传统粗放型管理模式与思维的影响，给施工本身造成重大损失的同时，也使得其工程质量难以保障，又增加了管理方面的困难，以下就从桥梁裂缝产生的相关因素方面展开具体阐述。

1 概 述

近年来，我国道路桥梁工程建设得到了迅猛发展，同时也在使用中暴露出诸多问题，从实际情况来评估以裂缝问题为多，其原因集中体现在混凝土浇筑路面施工材料与工艺技术方面，但是由于现代公路基础工程建设规模庞大、技术越来越趋于复杂化，加上投资成本高、路线设计考虑因素多，以促进公路、经济之间的关联性为主，加之多路段同时施工、地质地理条件复杂，而且南北气候差异大，其间季节更替、天气变化等都在一定程度上增加了道路桥梁工程的难度，所以，总的来讲，道路桥梁工程建设与管理中需要按照具体情况，分类分型加以讨论，并对其间的各种可能性因素加以细致分析，从而构建起一个系统的治理体系与防治体系，促进桥梁工程的健全发展。

2 桥梁裂缝产生的原因分析

2.1 从种类分析

从上面的概述可以了解到在桥梁工程中以混凝土结构为主，易发生裂缝现象，造成此原因的因素较多，从种类上看，有物理因素、环境因素、人为因素，技术因素等，因此按照相关专业知识可以将其科学合理的划分为荷载应力、次应力、温度变化、收缩、地基基础变形、钢筋锈蚀、冻胀、施工材料质量与施工工艺等因素。以上诸因素与桥梁工程施工及技术相关，也会因对其控制、管理不力而造成质量问题，所以本文就从这些方面进行分析与讨论。

2.2 各因素对桥梁裂缝的影响

首先，从荷载应力方面看，有直接应力、次应力引起的裂缝；前者以外荷载引起的直接应力为主，造成裂缝，主要原因在于设计计算阶段对结构计算时发生漏算、模型计算不合理、结构受力假设不科学、内力和配筋计算不符，从而造成结构安全系数不精准；而从施工阶段看，因施工机械设备分布、材料应用不合理或人为更改结构施工顺序，造成了结构受力模式发生偏移或缺乏对结构进行振动下的强度验算，加上使用阶段的流通车辆数量、频率以及其它碰撞、恶劣天气、爆炸、地震等造成严重毁损造成桥梁发生裂缝，严重者会引发坍塌事故；而在次应力方面，虽然皆由外荷载引发之力，但造成裂缝的原因与直接应力存在差别，具体而论，设计外荷载作用时，若存在对结构物实际工作与运营常规运算不精准或考虑不周时即会引发结构开裂，导致外在的裂缝现象发生，还有诸如开洞、设置牛腿、图式变更等造成孔洞附近应力过于集中，以此引发锚固断面周围出现开裂或结构转角等地方因突变受力造成开裂。为了更好的理解荷载裂缝，可以对其特征加以讨论，比如，当荷载作用力存在不科学设置时，就会造成中心受力、中心受压、受弯变形、大偏心与小偏心受压或受剪、受冲切、受扭、局部受压等，引发各方面的裂缝问题，专业知识方面的细分可以参考桥梁建设相关标准，皆属常规性问题处理不当所引发。

其次，从温度变化的情况分析，年温差、日照、骤然降温、水热化、蒸汽养护、冬季施工养护、预制T梁间横隔板安装与连接都是需要考虑的温度变化相关因素，它们所引起的裂缝问题可以细述如下：年温差的影响体现在桥梁的纵向位移方面，当其受限而发挥不了协调作用时，即会造成力的互相撕扯而引发裂缝问题，常见于拱桥、钢架桥；而日光对桥面板、主梁、桥墩侧进行曝晒后，因温度的非线形梯度分布、桥梁结构自身约束力两大因素就会造成局部交拉应力的增加，导致开裂发生，同样的道理，一旦狂负暴雨来袭，结构内部与表面温差增大，急剧的变化也会引发裂缝结构温度裂缝发生；混凝土材料由水泥、水、砂石、添加剂共同构成，浇筑后会产生放热效应，内部温急剧升高、若外在环境温与其差别较大，表面也会引发撕裂，出现裂缝；而在不同季节、气候环境下，施工后的养护也有所差别，以冬季较麻烦，如果保护措施不当，就会因温差造成裂缝；还有安装预制T梁时，对支座预埋钢板、调平钢板的连接采用焊接方式，如焊接不当或不精准或过度，也会因烧伤而引发混凝土后续浇筑完成造成开裂等。

第三，收缩现象引发裂缝问题，在这个方面可以分类为塑性收缩、缩水收缩、自生收缩、炭化收缩；在桥梁施工中，当完成混凝土浇筑4～5 h后，水泥因其物理、化学性质而产生放热，水分子蒸发快、造成失水性收缩，加上骨料下沉从而构成塑性收缩，由于量级大、钢筋阻力强，会引发沿钢筋路径的裂缝问题与顺腹板方向的开裂问题；缩水收缩亦称干缩，顾名思义，混凝土所含水分损失，外表快而内部慢，引发表面收缩、内部收缩一大一小，造成裂缝，往往以龟裂裂纹特征为表现形式；另一方面，又存在混凝土硬化现象，因而造成自生收缩现象，这是因为水泥往往是普通硅酸盐，或粉煤灰类，所以，正负型的遇水反应，虽与外界湿度无关，却会引发裂缝问题；当桥梁暴露在自然之中时，大气中的二氧化碳也会与水泥水化物发生化学反应造成收缩性变形，但由于受到50%的湿度条件限制，其发生的可能性约束性强，所以，影响力较小，通常会根据现实情况加以省略或忽略不计。

另外需要注意的事项在于，对水泥品种、标号、用量与骨料品种以及水灰比、外掺剂、外部环境、振捣方式时常等相关参数的控制与管理，如此有助于减少这方面的问题发生。

第四，从地基基础变形因素看，在桥梁施工工程中要以流程为主，先进行地质勘察、地基质量差异分析、结构荷载差异分析、结构基础类型差异分析、分期分段建设基础分析、地基受冻胀影响分析、不良地质影响分析、竣工后的地基条件变化分析，而这8大分析需要以地基为主体，然后进行对应的数据参数、地质变化、沉降、桥梁关联、土重结构、含水量与温度、地质灾害、地基回填与位移情况解析，当其中任何一项因素考虑不周或数据参数应力不准确时，便会发生各种不同情况下的裂缝，这一方面牵扯问题较为复杂，需细致探究，此文限于篇幅，仅简单说明不加以拓展讨论。

第五，由钢筋锈蚀引发的裂缝问题，主要是因混凝土材料质量、厚度不过关，造成二氧化碳的侵蚀使钢筋渐受氯化物介入影响，导致氧化膜被破坏引发锈蚀，减少了钢筋有效面面积的缩减，拉低结构承载力，最终造成结构性损坏而产生裂缝。

第六，冻胀引发的裂缝问题，冻胀在上面的温度变化因素方面已经提到，但是需要注意零度以下的大气气温情况，因为此时吸水饱和的混凝土会冰冻，而游离水转化为冰，从而导致材料体积膨胀，尤其是在-70～80 ℃时，会造成裂缝，根据实践经验看，初凝时的情况最为严重。

第七，施工材料与施工工艺引起的裂缝，众所周知在桥梁工程中材料会占据70%～80%的比重，是施工质量管理与控制的关键，也是对工程质量影响最大的因素，要求做好市场考察、材料选取与试验，并在评估后选择合适的材料作为施工取材，还需要对购进、入库加以科学管理、尤其是施工中的材料应用管理等，每一环节出现问题，都会给工程质量带来问题，其中以裂缝最为常见；另一方面，现代化的管理中，注重技术管理，而施工工艺与技术管理密切相关，但由于制度、思维模式、施工经验、数据撷取与分析等方面的短板，极易忽略相关因素，在具体的混凝土配料、受力试验管理、振捣、养护等方面，以及与之相伴的拆模工作、构件装配工作等协作程度不足或其它因素也会导致常见裂缝问题的发生。

3 建 议

本文重点讨论桥梁裂缝发生的原因，但在分析之后发现，诸因素的负面影响主要集中于材料质量控制、技术控制、管理控制方面，因此建议在发现问题后，按照类型划分裂缝成因找到治病根本，积极以此作为基础，提炼出重点、难点、次要点，展开分层分类治理措施的探讨，然后再将逐个问题进行攻克；另一方面，如上文所言，最好采用系统化思维，构建起一个治理与防治体系，做到治标治本、防微杜渐。另一方面，需要通过这些理解与认知，提高管理能力，争取在每一项新的工程中做到防患于未然，为桥梁工程施工质量提供保障，以此提升桥梁施工质量管理水平，推动我国县域经济向着更好的方向发展。

另外，应该认识到在各种新技术的发明，新型材料的应用以及施工工艺的改进事实背景下，在我国桥梁工程路面改造、维修、养护与建设工程中，仍需要加强相关理论的学习与研究，尽可能从实际上的施工过程与施工实践中提取新的应用经验，有助于我国道路桥梁施工工程的工艺改进，也有助于其全面的施工质量管理能力得到提高。

4 结 语

总而言之，在新的时代就要以可持续发展的理念为指导，坚持与时俱进、因时制宜、因地制宜。通过上面的分析，可以认识到桥梁工程由于受到各种外部环境因素、人为因素、物理因素等影响易发生裂缝现象，所以建议在公路管理方面注重对这些影响因素的分析与探讨，并对其各项特征与表现加以讨论，根据原因找到对应的解决办法。

参考文献：

[1] 刘金阁，袁跟房，曾翠花.混凝土桥梁裂缝种类、成因[J].中国西部科技，2009，（28）.

[2] 宋彩丽.桥梁裂缝产生原因及防治[J].黑龙江科技信息，2010，（28）.