橋梁施工裂縫成因及防控措施探究

孫卓

摘要：隨著現代化的發展，橋梁工程已經成為重點發展項目之一，而隨著橋梁工程的飛速發展也呈現出各類問題，其中橋梁施工裂縫成為橋梁工程發展的重點問題。文章結合橋梁施工裂縫成因及防控措施探究幾種常見的裂縫類型的成因，并且提出具有針對性的防控措施，以便今后在橋梁施工過程中對各個階段進行預防控制，減少裂縫問題的發生。

關鍵詞：橋梁施工；裂縫成因；防控措施；橋梁工程；橋梁結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2017）11-0202-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.102

橋梁在施工過程中不可避免發生裂縫問題，其中梁體開裂導致空氣中有害的氣體進入到梁體內部，并且導致鋼筋銹蝕，從而影響整個橋梁結構的耐久性，使橋梁的質量以及使用壽命得不到保證。形成橋梁施工裂縫的原因主要有溫度裂縫、收縮徐變過程中的裂縫、預應力估算不足導致的裂縫、設計以及施工不妥當導致的裂縫、橋梁高性能混凝土裂縫，下文進行詳細分析。

1 橋梁施工裂縫成因分析

1.1 溫度裂縫

混凝土自身具備熱脹冷縮的特點，因此周圍環境溫度以及內部結構的溫度產生變化時就會導致混凝土梁體出現變形的情況，一旦變形受到約束在梁體中就會產生拉應力，拉應力超過混凝土自身的抗拉強度時，混凝土就會產生開裂的現象，其中導致溫度裂縫的主要原因有日照溫差以及晝夜溫差裂縫、季節性溫差裂縫、水化熱效應等，以下就是對這三種裂縫成因的具體分析：

1.1.1 日照溫差以及晝夜溫差裂縫。日照溫差以及晝夜溫差裂縫主要是指：混凝土梁體部分在受到太陽不同的輻射而形成的非線性溫度場，再加上梁體各個部位的約束有所不同，因此導致局部的拉應力出現超限的情況，以此出現裂縫，而晝夜溫差就是指在晝夜溫度較大的區域，梁體周圍的環境會出現溫度驟降的現象，內部溫差的變化較慢從而產生梁體開裂的情況。

1.1.2 季節性溫差裂縫。季節性溫差自身是一種均勻的溫度作用，在超靜定的結構中會引起此內力，同時此內力的大小以及分布情況與橋梁具體的結構有著直接的聯系，一旦此內力超過梁體自身的強度時就會出現裂縫情況。

1.1.3 水化熱效應導致的裂縫。水化熱效應導致的裂縫是指梁體截面尺寸較大的建筑結構，由于水泥硬化期間會產生大量的水化熱且不容易散失，在板厚中的溫度較高，表面接觸空氣的部分較低時，板中會產生外側受拉內部的受壓應力，同時由于水化熱容易引起表面的拉應力，從而可能會大于混凝土早期的強度，以此導致開裂的現象。

1.2 收縮徐變過程中的裂縫

收縮徐變過程中的裂縫主要是指混凝土在凝結以及硬化的過程中出現收縮的情況，因此當梁體自身結構受到約束時，就會產生裂縫的現象。裂縫現象產生后，由于混凝土自身的徐變特點以及作用，寬度會逐漸增加。導致混凝土收縮徐變裂縫的主要原因是材料的種類、水灰的比例、外加劑、外界的環境、養護方式、加載齡期等。影響混凝土收縮徐變過程中的裂縫的原因有很多，現有的理論并不能進行完整的解釋或預測，因此預測模型的選擇以及提高收縮徐變過程中的預測精度一直都是橋梁施工中技術人員的難題，因此在重大工程中對收縮徐變過程中的裂縫現象必須進行專項研究。

1.3 預應力估算不足導致的裂縫

預應力估算不足導致的裂縫是橋梁施工中最為常見的一種，其主要表現在豎向預應力方面。在施工中采用豎向預應力，其目的是能夠將腹板的抗剪能力提高，但在現如今橋梁施工規范中并沒有對豎向預應力彈性壓縮以及徐變的損失進行針對性的說明，因此現有的豎向預應力損失的計算都是根據縱向預應力進行的，豎向預應力筋大多較短，在鋼筋回縮已經錨具變形、墊板擠壓的過程中造成的預應力損失過大，據相關調查表明其中損失高達50%，因此在近些年修建的大跨度的橋梁中箱梁腹板也相繼出現不同程度的裂縫，導致專家以及施工單位對預應力估算產生質疑。

1.4 設計以及施工不妥當導致的裂縫

設計階段是橋梁施工的關鍵，而在以往的施工設計過程中，往往結構計算模型不規范或是不周全，二期恒載以及活載的估計不足導致結構的安全系數降低，并且預應力的布置不恰當，配筋以及混凝土截面都產生不足，在施工的可行性方面施工設計過程中也沒有進行考慮，局部構造處理方面也不得當等一系列問題，都會導致橋梁結構出現裂縫的情況。在施工的過程中，施工荷載常超過設計規范的要求，混凝土在振搗的過程中出現不密實以及不均勻的情況，預應力的張拉時間早以及順序不恰當，混凝土養護過程中不重視以及模版的拆除時間尚早，都會引起混凝土橋梁的開裂情況發生。

1.5 橋梁高性能混凝土裂縫

橋梁高性能混凝土裂縫成因較為復雜，混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質脆性材料，混凝土澆筑過程中應當測試混凝土拌和物適合模溫度以及環境溫度，橋梁高性能混凝土裂縫的存在和發展通常會使內部的鋼筋等材料產生腐蝕，使鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗滲能力降低的同時，嚴重影響建筑物的外觀以及使用壽命，甚至更為嚴重的將威脅到人民的生命、財產安全。

2 橋梁施工裂縫防控措施

2.1 溫度裂縫的防控措施

解決溫度裂縫問題首先應當將日溫差以及季節溫差的變化在建模計算的過程中確保輸入的參數都能夠與實際橋梁的參數相符，并且能夠將橋梁所在區域的實際情況進行充分的考慮，然后選擇合理的溫度梯度方式以及最大溫差，還可以利用現場測試的方式進行數據的反饋以此修正模型的計算；其次，在混凝土中參入定量的粉煤灰也是降低水化熱溫度應力的有效措施。粉煤灰的作用能夠減少最大溫差，并且能夠降低最大拉應力，對混凝土早期抗裂性能有所提高；最后，還可通過水熱化效應分析的方式，找出溫度應力較大的地區并且在初凝期間能夠將其進行保溫、灑水的養護處理，以此能夠保證拆模的時間合理化，考慮到日氣溫的變化，拆模的時間不宜在氣溫驟降的過程中，能夠防止混凝土表面出現溫度沖擊的情況導致的裂縫現象。在夏季施工過程中降低混凝土的入倉溫度，在凌晨溫度較低時進行澆筑。

2.2 收縮徐變裂縫的防控措施

收縮徐變裂縫的防控措施首先應當從徐變模型著手，在混凝土收縮徐變過程中，不同模型建立的機理完全不同，其中參數的選擇也大不同，對于較為復雜材料的特性預測模型中的參數有限因此無法代表，導致混凝土收縮徐變預測過程中精度降低。在混凝土橋梁的設計過程中，尤其是在跨度較大的混凝土橋梁設計中，必須將混凝土收縮徐變的結構內力對混凝土橋梁的影響展開精密的分析，也可采用混凝土收縮徐變的研究以及適用方式，為混凝土設計計算中提供更為真實的材料以及環境的參數，以此修正預測模板的設計的同時對預測精度有所提高。另外，養護方式也是減少混凝土收縮徐變開裂現象的重點，因此應當做好澆筑工作以及灑水保濕工作。

2.3 預應力估算不足裂縫的防控措施

預應力估算不足而產生的損失直接導致腹板斜裂縫的產生。因此為了減少預應力估算不足而產生的裂縫現象，應當對鋼筋的回縮量以及錨具的變形、墊板擠壓變形等現象進行現場測算，從而在豎向預應力損失上能夠更加準確的估算，預應力估算不足裂縫的現象是較為嚴重的施工質量現象，切忌豎向預應力的漏張以及欠張，應當有效利用設置豎彎預應力束的方式來抵抗斜截面的主拉應力問題。

2.4 設計以及施工不妥當裂縫的防控措施

設計以及施工不妥當裂縫現象是最為嚴重的橋梁施工裂縫問題，解決此類問題首先在設計上就要嚴格按照規范中的要求進行，設計模型要求與實際的結構符合，荷載的取值要準確，普通鋼筋與預應力鋼筋的配置要科學合理，局部結構處理過程中要得當，避免在鋼筋斷面處出現應力集中的情況，在增配鋼筋的過程中要滿足受力要求的同時還要對施工的可行性進行充分考慮，在施工圖紙提交的過程中應當對圖紙中的內容交代清楚，切忌含糊不清。施工單位應當嚴格按照圖紙進行施工，施工機械以及施工材料等在堆放時也要按照相關標準嚴禁堆放超限的情況發生，模板搭設時也要嚴密，混凝土振搗要均勻且密實，杜絕空洞以及蜂窩的情況出現，在混凝土養護方面也要進行重視，確保良好養護，不能夠為了提高施工進度而進行提早拆模。尤其是在冬季施工過程中，更是要做好保溫的防護措施，防止由于溫度變化較大而產生內外溫度不均勻的情況。混凝土強度達到相關標準的允許值之后才能夠進行預應力筋的張拉工作，以便能夠防止混凝土的強度不足而導致裂縫的情況發生。對預應力筋張拉應當采用雙控的形式，保證張拉過程中張拉值符合設計標準的同時還應當嚴格按照設計要求進行順序分批張拉，在施工過程中嚴禁隨意改變施工順序。

2.5 橋梁高性能混凝土裂縫的防控措施

在橋梁高性能混凝土裂縫的防控中，高強混凝土必須是高性能混凝土，首先應當對原材料以及施工的工藝進行控制，要采用水化熱比較低的水凝，以此達到混凝土的強度；其次還應當減少單方混凝土的水泥、水的用量，將混凝土自身的收縮性進行防控，施工中要避免粗骨料下沉現象以此保證混凝土內部結構，從而避免橋梁中部出現高性能混凝土裂縫，同時在橋梁施工的過程中對氣候變化也要掌握，在氣溫較高時，其濕度低或風大的情況下應當采取覆蓋措施以便減少水分蒸發，還可以根據水化熱試驗，采用單摻和復摻粉煤灰以及放熱特征單摻和復摻粉煤灰、水化放熱曲線和水化放熱速率以及膨脹劑和減水劑對水泥水化溫升的影響，全面減少橋梁高性能混凝土裂縫的發生。

3 結語

總而言之，在今后橋梁施工過程中要想杜絕裂縫的發生就要進行防控，主要需要對溫度裂縫、收縮徐變裂縫、預應力估算不足裂縫、設計以及施工不妥當裂縫、橋梁高性能混凝土裂縫五個方面進行裂縫防控措施的實施，確保橋梁工程施工質量的同時還能夠促進我國橋梁行業的發展。

參考文獻

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（責任編輯：王 波）