钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述

周遵能

(贵州毕节公路工程处)

钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述

周遵能

(贵州毕节公路工程处)

随着经济发展，桥梁工程数量不断增加。但是，在桥梁建造和使用中，经常会出现由裂缝引起的安全事故。混凝土开裂已经成为桥梁的一个通病。事实上，只要采取一些科学有效的措施，混凝土桥梁裂缝完全可以被消除。为了综合提高桥梁施工质量，需要充分认识裂缝的成因，对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因进行了分析。

钢筋混凝土;桥梁裂缝;成因

1 荷载引起的裂缝

1.1 直接应力裂缝

(1)设计计算阶段。在桥梁结构计算时，由于漏掉了一些内容而使结构不合理;桥梁结构的设计选择不符合实际的设计模型;在计算受力时，没有考虑实际的受力情况，从而导致假设受力与实际受力之间存在一定的误差;根据受力情况确定配筋数量时，存在一定的误差;对桥梁的刚度设计不符合相关标准;计算设计的相关图纸文字说明不够清晰等。

(2)施工阶段。任意堆放施工材料、机具;在不了预制结构受力情况下，随意起吊、翻身、安装;私自改变结构受力模式，更改既定的施工工序，不严格按照施工设计图纸进行施工;缺少结构疲劳度试验等。

(3)使用阶段。在桥梁投入使用之后，如果实际承受的荷载超过了桥梁设计的荷载限度，则会出现裂缝;桥梁受到车辆等的猛烈的撞击也会出现裂缝;此外，在遭受恶劣天气比如暴雨、狂风等的时候，也会出现裂缝。

1.2 次应力裂缝

(1)理论设计与实际存在偏差。在桥梁次应力设计的时候，由于实际工作状态与计算设计之间存在误差或者是在设计的时候根本就没有考虑到实际使用的情况，导致桥梁某些部位出现次应力，损坏了桥梁。比如在设计拱脚时使用特殊形式的钢管，从而使拱脚断面尺寸减少，实际该处应该能够抗弯，而理论上该处却没有弯矩，从而使该处钢筋出现裂缝。

(2)结构设计比较困难。桥梁设计是一个系统复杂的工作，其涉及的内容非常多，包括开洞、凿槽等，依据相关的设计图纸进行设计的话，难度较大，实际的做法是，在参考设计图纸的基础上，结合设计人员的设计经验来对相关的构件(如受力钢筋等)进行设计。相关试验表明，如果在构件上挖孔，其上的力流会出现不同情况的绕射，从而会产生应力。为了实际需要，桥梁设计经常需要设置锚头，而锚头是应力经常聚集的地方，很容易出现裂缝。因此，在实际的设计过程中，如果不能够考虑周全，经常会在结构转角等部位出现裂缝。一定范围内锚具下处于横向受压，之后会出现横向受拉情况，一旦拉力大于混凝土抗拉强度，就会出现裂缝。

2 温度变化引起的裂缝

2.1 骤然降温

一些变化较大的天气情况，比如冷空气侵袭、突然下大雨或是日落等可能会使桥梁的构件温度在短时间内发生很大的变化，与此同时，桥梁内部的温度变化是相对较慢的，于是会在其表面产生裂缝。在骤然降温桥梁内力计算的过程中需要根据相关的资料比如实桥资料或者是桥梁设计规范等进行计算，值得注意的是，该种计算不需要考虑弹性模型的折减情况。

2.2 水化热

在桥梁的施工过程中，如果遇到厚度超过2 m的大体积混凝土，则其在施工之后由于水泥水化会放出一定的热量，从而出现外部温度较高而内部温度较低的情况，使得混凝土表面出现裂缝。水化热裂缝的种类有很多种，最常见的就是骨料膨胀。因此，为了提高桥梁的美观度和整体质量，在施工的过程中应该尽量少用水化热较大的水泥，而且要较少水泥单位用量，从而使混凝土的内外温差处在一定的范围内，不会造成水化热裂缝。

2.3 日照

在桥梁的显著部位如主梁、桥面板以及桥墩侧面经常会受到太阳的曝晒，这些部位的温度一般会比别的部位高出很多，并且温度变化是呈非线性变化的。加上桥梁自身存在一定的约束应力，从而导致桥梁的某些部位受到比较大的拉力，很容易出现裂缝。日照和骤然降温是两种最容易产生裂缝的原因。

2.4 年温差

年温差的变化幅度较小，主要影响桥梁的纵向位移。应对桥梁年温差导致的纵向位移的方法主要有设置柔性墩以及设置桥面伸缩缝等。不过，对于位移受到限制的桥梁，比如钢架桥、拱桥等，其很容易出现温度裂缝。

3 收缩引起的裂缝

3.1 塑性收缩

一般来讲，混凝土在浇筑5 h左右的时候会出现正常的水化反应，会产生大量的热量，伴随着分子链的形成，导致水分蒸发以及泌水的情况，从而导致混凝土失水，与此同时，混凝土中的骨料也会因自身的重力而不断地下沉，因为这时候水凝还没有硬化，因此这种收缩经常称为塑性收缩。塑性收缩的最大收缩量可以达到1%左右。混凝土中的骨料如果因下沉而遇到钢筋，则会沿着钢筋产生一定的裂缝。减小混凝土塑性收缩的方法有很多，包括搅拌时间要适宜，控制好下料的速度，控制水泥的水灰比等。

3.2 缩水收缩(干缩)

在混凝土凝结之后，其表面的湿度会降低，水分逐渐减少，体积较之前有所减小，这种收缩成为缩水收缩(干缩)。由于混凝土内外部水分的散失速度存在差异，表现为内部散热慢而外部散热快，于是在混凝土内外部就会产生不一致的收缩，在此情况下，混凝土的表面就会承受一定的拉力，而一旦混凝土自身的抗拉强度小于混凝土所承受拉力的时候，就会在混凝土的表面产生一定的收缩裂缝。一般来讲，在混凝土硬化之后，缩水收缩是最常见的收缩情况。

3.3 自生收缩

在混凝土硬化时，其中的水泥与水之间会发生水化反应，通常称为自身收缩。粉煤灰水泥混凝土和矿渣水泥混凝土的自身收缩会使自身体积膨胀，而普通硅酸盐水泥混凝土的自身收缩则会使自身的体积变收缩。

4 结束语

钢筋混凝土是非常优质的桥梁施工材料，作用非常强大，能够保证桥梁正常功能的发挥。只有深入的研究和分析裂缝的成因，才能够为解决问题提供坚实的依据，提高桥梁的整体质量。

［1］冀文灿，王霞.浅析混凝土桥梁裂缝的种类及成因［J］.科技风，2009，(18).

［2］陈瑶，朱国富，王前芳.浅析产生桥梁裂缝的原因［J］.黑龙江交通科技，2003，(8).

U445.7

C

1008－3383(2014)04－0121－01

2013－11－19

周遵能(1977－)，男，贵州毕节人，中级职称，从事公路桥梁施工研究。