鋼筋混凝土橋梁裂縫成因綜述

周遵能

(貴州畢節公路工程處)

鋼筋混凝土橋梁裂縫成因綜述

周遵能

(貴州畢節公路工程處)

隨著經濟發展，橋梁工程數量不斷增加。但是，在橋梁建造和使用中，經常會出現由裂縫引起的安全事故。混凝土開裂已經成為橋梁的一個通病。事實上，只要采取一些科學有效的措施，混凝土橋梁裂縫完全可以被消除。為了綜合提高橋梁施工質量，需要充分認識裂縫的成因，對混凝土橋梁裂縫的種類和產生的原因進行了分析。

鋼筋混凝土;橋梁裂縫;成因

1 荷載引起的裂縫

1.1 直接應力裂縫

(1)設計計算階段。在橋梁結構計算時，由于漏掉了一些內容而使結構不合理;橋梁結構的設計選擇不符合實際的設計模型;在計算受力時，沒有考慮實際的受力情況，從而導致假設受力與實際受力之間存在一定的誤差;根據受力情況確定配筋數量時，存在一定的誤差;對橋梁的剛度設計不符合相關標準;計算設計的相關圖紙文字說明不夠清晰等。

(2)施工階段。任意堆放施工材料、機具;在不了預制結構受力情況下，隨意起吊、翻身、安裝;私自改變結構受力模式，更改既定的施工工序，不嚴格按照施工設計圖紙進行施工;缺少結構疲勞度試驗等。

(3)使用階段。在橋梁投入使用之后，如果實際承受的荷載超過了橋梁設計的荷載限度，則會出現裂縫;橋梁受到車輛等的猛烈的撞擊也會出現裂縫;此外，在遭受惡劣天氣比如暴雨、狂風等的時候，也會出現裂縫。

1.2 次應力裂縫

(1)理論設計與實際存在偏差。在橋梁次應力設計的時候，由于實際工作狀態與計算設計之間存在誤差或者是在設計的時候根本就沒有考慮到實際使用的情況，導致橋梁某些部位出現次應力，損壞了橋梁。比如在設計拱腳時使用特殊形式的鋼管，從而使拱腳斷面尺寸減少，實際該處應該能夠抗彎，而理論上該處卻沒有彎矩，從而使該處鋼筋出現裂縫。

(2)結構設計比較困難。橋梁設計是一個系統復雜的工作，其涉及的內容非常多，包括開洞、鑿槽等，依據相關的設計圖紙進行設計的話，難度較大，實際的做法是，在參考設計圖紙的基礎上，結合設計人員的設計經驗來對相關的構件(如受力鋼筋等)進行設計。相關試驗表明，如果在構件上挖孔，其上的力流會出現不同情況的繞射，從而會產生應力。為了實際需要，橋梁設計經常需要設置錨頭，而錨頭是應力經常聚集的地方，很容易出現裂縫。因此，在實際的設計過程中，如果不能夠考慮周全，經常會在結構轉角等部位出現裂縫。一定范圍內錨具下處于橫向受壓，之后會出現橫向受拉情況，一旦拉力大于混凝土抗拉強度，就會出現裂縫。

2 溫度變化引起的裂縫

2.1 驟然降溫

一些變化較大的天氣情況，比如冷空氣侵襲、突然下大雨或是日落等可能會使橋梁的構件溫度在短時間內發生很大的變化，與此同時，橋梁內部的溫度變化是相對較慢的，于是會在其表面產生裂縫。在驟然降溫橋梁內力計算的過程中需要根據相關的資料比如實橋資料或者是橋梁設計規范等進行計算，值得注意的是，該種計算不需要考慮彈性模型的折減情況。

2.2 水化熱

在橋梁的施工過程中，如果遇到厚度超過2 m的大體積混凝土，則其在施工之后由于水泥水化會放出一定的熱量，從而出現外部溫度較高而內部溫度較低的情況，使得混凝土表面出現裂縫。水化熱裂縫的種類有很多種，最常見的就是骨料膨脹。因此，為了提高橋梁的美觀度和整體質量，在施工的過程中應該盡量少用水化熱較大的水泥，而且要較少水泥單位用量，從而使混凝土的內外溫差處在一定的范圍內，不會造成水化熱裂縫。

2.3 日照

在橋梁的顯著部位如主梁、橋面板以及橋墩側面經常會受到太陽的曝曬，這些部位的溫度一般會比別的部位高出很多，并且溫度變化是呈非線性變化的。加上橋梁自身存在一定的約束應力，從而導致橋梁的某些部位受到比較大的拉力，很容易出現裂縫。日照和驟然降溫是兩種最容易產生裂縫的原因。

2.4 年溫差

年溫差的變化幅度較小，主要影響橋梁的縱向位移。應對橋梁年溫差導致的縱向位移的方法主要有設置柔性墩以及設置橋面伸縮縫等。不過，對于位移受到限制的橋梁，比如鋼架橋、拱橋等，其很容易出現溫度裂縫。

3 收縮引起的裂縫

3.1 塑性收縮

一般來講，混凝土在澆筑5 h左右的時候會出現正常的水化反應，會產生大量的熱量，伴隨著分子鏈的形成，導致水分蒸發以及泌水的情況，從而導致混凝土失水，與此同時，混凝土中的骨料也會因自身的重力而不斷地下沉，因為這時候水凝還沒有硬化，因此這種收縮經常稱為塑性收縮。塑性收縮的最大收縮量可以達到1%左右。混凝土中的骨料如果因下沉而遇到鋼筋，則會沿著鋼筋產生一定的裂縫。減小混凝土塑性收縮的方法有很多，包括攪拌時間要適宜，控制好下料的速度，控制水泥的水灰比等。

3.2 縮水收縮(干縮)

在混凝土凝結之后，其表面的濕度會降低，水分逐漸減少，體積較之前有所減小，這種收縮成為縮水收縮(干縮)。由于混凝土內外部水分的散失速度存在差異，表現為內部散熱慢而外部散熱快，于是在混凝土內外部就會產生不一致的收縮，在此情況下，混凝土的表面就會承受一定的拉力，而一旦混凝土自身的抗拉強度小于混凝土所承受拉力的時候，就會在混凝土的表面產生一定的收縮裂縫。一般來講，在混凝土硬化之后，縮水收縮是最常見的收縮情況。

3.3 自生收縮

在混凝土硬化時，其中的水泥與水之間會發生水化反應，通常稱為自身收縮。粉煤灰水泥混凝土和礦渣水泥混凝土的自身收縮會使自身體積膨脹，而普通硅酸鹽水泥混凝土的自身收縮則會使自身的體積變收縮。

4 結束語

鋼筋混凝土是非常優質的橋梁施工材料，作用非常強大，能夠保證橋梁正常功能的發揮。只有深入的研究和分析裂縫的成因，才能夠為解決問題提供堅實的依據，提高橋梁的整體質量。

［1］冀文燦，王霞.淺析混凝土橋梁裂縫的種類及成因［J］.科技風，2009，(18).

［2］陳瑤，朱國富，王前芳.淺析產生橋梁裂縫的原因［J］.黑龍江交通科技，2003，(8).

U445.7

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1008－3383(2014)04－0121－01

2013－11－19

周遵能(1977－)，男，貴州畢節人，中級職稱，從事公路橋梁施工研究。