摘要：基于橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，從荷載、溫度、收縮、地基礎(chǔ)變形、鋼筋銹蝕、凍脹、施工等方面分析了橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，以更好地預(yù)防橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，保證橋梁工程的質(zhì)量，延長橋梁的使用壽命。

關(guān)鍵詞：橋梁；裂縫；荷載；溫度；施工

中圖分類號：N0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2011）13-0312-02

近年來，隨著中國鐵路、公路橋梁建設(shè)快速發(fā)展，在橋梁建造和使用過程中，因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，為提高認(rèn)識和預(yù)防橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生，作者結(jié)合橋梁工程施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，主要對橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫的種類及成因進(jìn)行論述。

一、橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫的成因

1.荷載和次應(yīng)力下引起的橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫?；炷翗蛄涸诔Ｒ?guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：（1）設(shè)計(jì)計(jì)算階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算；考慮問題不全面、理論與實(shí)際不相符引起的裂縫。（2）施工階段，不按規(guī)范要求施工，不按設(shè)計(jì)圖紙要求施工，造成裂縫的產(chǎn)生。（3）使用階段，受載超出設(shè)計(jì)荷載或自然災(zāi)害造成的裂縫。次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：（1）在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。（2）橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。若處理不當(dāng)，容易出現(xiàn)裂縫。

2.溫度變化引起的橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫。（1）年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào)，只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)才會引起溫度裂縫，例如拱橋、剛架橋等。（2）日照。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其他部位，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。（3）驟然降溫引起混凝土表面裂縫。（4）水化熱。出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土（厚度超過2m）澆筑之后由于水泥水化放熱，內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。（5）蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。

3.收縮引起的橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：（1）水泥品種、標(biāo)號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號越低、單位體積用量越大、磨細(xì)度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長。（2）骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大、收縮小，含水量越大收縮越大。（3）水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。（4）外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。（5）養(yǎng)護(hù)方法。良好的養(yǎng)護(hù)可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小。（6）外界環(huán)境。大氣中濕度小、空氣干燥、溫度高、風(fēng)速大，則混凝土水分蒸發(fā)越快，收縮越快。（7）振搗方式及時(shí)間。

4.地基礎(chǔ)變形引起的橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫。由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂?；A(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：（1）地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)。在沒有充分掌握地質(zhì)情況就設(shè)計(jì)、施工，這是造成地基不均勻沉降的主要原因。（2）地基地質(zhì)差異太大。地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降。（3）結(jié)構(gòu)荷載差異太大。在地質(zhì)情況比較一致的條件下，各部分基礎(chǔ)荷載差異太大時(shí)，有可能引起不均勻沉降。（4）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大，可能引起地基不均勻沉降。（5）分期建造的基礎(chǔ)可能對原有橋梁基礎(chǔ)造成較大沉降。（6）地基凍脹。地基的冰凍或融化均可造成不均勻沉降。（7）橋梁基礎(chǔ)置于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí)，可能造成不均勻沉降。（8）橋梁建成以后使用期間原有地基條件變化均可能造成不均勻沉降。對于拱橋等產(chǎn)生水平推力的結(jié)構(gòu)物，對地質(zhì)情況掌握不夠、設(shè)計(jì)不合理和施工時(shí)破壞了原有地質(zhì)條件是產(chǎn)生水平位移裂縫的主要原因。

5.鋼筋銹蝕引起的橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。要防止鋼筋銹蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護(hù)層厚度。

6.凍脹引起的橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫。溫度低于0℃ 和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件?；炷林泄橇峡障抖唷⑽詮?qiáng)；骨料中含泥土等雜質(zhì)過多；混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí)；養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。冬季施工時(shí)，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌合水中摻人防凍劑（但氯鹽不宜使用），可保證混凝土在低溫或負(fù)溫條件下硬化。

7.施工材料質(zhì)量引起的橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫。（1）水泥 。1）水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。2）水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強(qiáng)度不足，從而導(dǎo)致混凝土開裂。3）當(dāng)水泥含堿量較高（例如超過0.6%），同時(shí)又使用含有堿活性的骨料，可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。（2）砂、石骨料砂石的粒徑、級配、雜質(zhì)含量。砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌合水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。（3）拌合水及外加劑拌合水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應(yīng)有影響。

8.施工工藝質(zhì)量引起的橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫。（1）混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。（2）混凝土振搗不密實(shí)、不均勻。（3）混凝土澆筑過快，流動(dòng)性較低，引起塑性收縮裂縫。（4）混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長，引起混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。（5）混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。（6）用泵送混凝土施工時(shí)，為保證混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其他原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。（7）混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。（8）混凝土早期受凍，使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。（9）施工時(shí)模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。（10）施工時(shí)拆模過早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。（11）施工前對支架壓實(shí)不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。（12）裝配式結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí)，支承墊木不在一條垂直線上，或懸臂過長，或運(yùn)輸過程中劇烈顛撞；吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng)，T 梁等側(cè)向無可靠的加固措施等，均可能產(chǎn)生裂縫。（13）安裝順序不正確，對產(chǎn)生的后果認(rèn)識不足，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。（14）施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)，結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

二、橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫的治理

1.表面處理法。做法：沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。施工時(shí)先將混凝土表面用鋼絲刷打毛，清水洗凈干燥，將混凝土表面氣孔由油灰狀樹脂填平，然后在其上鋪設(shè)薄膜，如果單純以防水為目的，也可采用涂刷瀝青的方法。該法適用于縫較窄，漿材難以灌入，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫。

2.填充法。施工時(shí)，先將槽內(nèi)碎片清除，必要時(shí)涂底層結(jié)合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂輪或拋光機(jī)將表面磨光。該法一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫（0.2mm以上），作業(yè)簡單，費(fèi)用低。寬度小于0.2mm，深度較淺的裂縫，以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采用取開V形槽，然后作填充處理。

3.灌漿法。做法：先將結(jié)構(gòu)物的裂縫或孔隙與外界封閉，僅留進(jìn)漿口及排氣孔，然后將較低黏度的漿液通過壓漿泵以一定的壓力將漿液壓入縫隙內(nèi)并使其擴(kuò)散、膠凝固化，以達(dá)到恢復(fù)整體性、強(qiáng)度、耐久性及抗?jié)B性的目的。漿液主要有：水泥漿、環(huán)氧糠酮、聚氨脂等。此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

三、結(jié)束語

一座橋梁從建成到使用，牽涉到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營管理等各個(gè)方面。由上述分析可知，設(shè)計(jì)疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。

混凝土橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫幾乎是不可避免的，對于一些新建橋梁經(jīng)受荷載的考驗(yàn)和大自然氣溫的影響，都會逐漸產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。即使一般認(rèn)為對結(jié)構(gòu)受力沒有影響的細(xì)微裂縫，也會由于雨水慢慢地滲入，空氣中氧氣或其他氣體的作用，使鋼筋較生銹蝕膨脹，裂縫增大，混凝土材料性質(zhì)不斷變壞。為了改善混凝土橋梁的質(zhì)量，盡量減少橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫，必須找出橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，對其危害程度進(jìn)行有效控制。

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