浅析公路桥梁砼裂缝产生的原因和危害

周志海

目前公路桥梁主要采用砼结构，砼产生裂缝，影响桥梁的使用寿命，本文对裂缝产生的原因和危害进行了初步分析。

1 裂缝产生的原因

1.1 设计与实际桥梁使用状况的偏差

目前设计多采用Ago、Engser、桥梁博士三个软件，其计算模型与桥梁实际状况有微小的出入，如温度、T度的假定与实际有微小误差，其计算模型的假设是导致裂缝的产生原因之一。

1.2 砼结构本身固有的特性

砼在拌合、浇筑、养生、使用中由于干缩、徐变、温度应力、温度差、位移、变形不协调、畸变，超静定结构的次应力，都有可能因上述因素而发生裂缝。这些裂缝，一般为非受力裂缝，即自应力产生的裂缝。

1.3 施工方面的原因

桥梁上部结构箱梁在施工过程中，支架、预应力、保护层控制等因素也是产生裂缝的主要原因。箱梁在施工中，采用满堂支架时地基承载力不足;采用管桩基础时，管桩周摩阻力不足;柱桩的持力层承载力不足;承重架的永久变形没有消除;承重架的主要杆件（如立杆）容许承载力不够，构造措施是否符合要求;是否对施工过程出现的问题全程跟踪监测;上述各环节出现问题，都会引起现浇箱梁产生裂缝。

箱梁施工时每个施工环节应严格要求，如：普通钢筋是否符合设计要求;波纹管定位钢筋是否准确，如不准确将导致预应力钢束位置不准确，进而使某些截面成为非全截面预应力，出现主拉应力过大而不符合设计要求;真空压浆设备的使用功能如何;箱梁砼分两次浇筑，两次间隔时间越长，新、旧预应力砼收缩变形越不协调，越不协调则越容易产生裂缝，砼二次浇筑间隔时间应严格控制;箱室内、外温度差超过10度时，温差应力超过砼的设计拉应力时产生裂缝，裂缝一般深度为1-2mm，在保护层厚度范围;其他引起裂缝的因素如：施工过程预应力筋是否松弛或断丝;锚下张拉力是否控制准确;锚夹具、连接器喇叭口安装是否到位;锚固区砼是否密实，是否设置锚下加强钢筋，没有设置加强钢筋引起的裂缝，多发生在连续刚构的底板或弯道桥腹板的外侧处。千斤顶，油压表是否定期做配套检验，锚下张拉力及钢束伸长量是否准确;砼强度、水灰比及含砂率，是否符合设计要求;碱集料反应是否严重;保护层的厚度是否过薄或过厚;养护工作不到位，使砼表面失水太快，普通砼的体积稳定性（相对于高性能砼而言）都可能引起裂缝的发生。

具体工程建设和使用中，由于情况千差万别，产生裂缝后，需要分析具体情况，才能找准裂缝产生原因。

1.4 实际工程案例

1）某跨径为46m+90m+46m三向预应力连续刚构桥，在未成桥之前桥台出现裂缝，经现场调查裂缝发生在桥台台身与承台的交界附近，在台身前缘呈水平状，横向贯通，台身后缘未出现裂缝，桥台与翼墙的交界处发现45°的斜裂缝。我们对裂缝产生原因进行了分析。分析后认为裂缝产生的原因有以下三点：

（1）上部结构的梁端与台身前墙未按设计要求留足间隙，成桥前全桥伸缩缝处填满建筑垃圾，高温季节，上部结构产生膨胀，使上部结构挤压台身，对前墙产生水平推力。

（2）上部结构按设计有2.0%的下坡，因未成桥上部结构的自重产生的水平分力不被支座吸收，而对前墙产生水平推力。

（3）裂缝产生时，桥台背后填土高度为台身高度的1/3，台背填土的土压力不足以抵消台身的水平推力。

该桥通车验收前，请某家具备资质的队伍对裂缝做注浆补强处理，现处于正常工作状态。

2）某桥为3跨（30m+40m+30m）连续梁桥，上部结构为预应力砼单箱单室箱梁。施工采用滿堂式支架，砼分两次浇筑。施工后箱室内发现在腹板处产生裂缝，裂缝宽度普遍在2mm以内，长度40-50cm，深度2-3cm，也有个别裂缝贯通腹板截面，较为严重。

经调查分析，该桥产生裂缝并非单一原因，而是几个不利因素综合产生的。

（1）砼二次浇筑间隔时间太长，变形不协调。

（2）波形管定位钢筋不准确，导致预应力束位置不准确，使某些截面出现过大的主拉应力。

（3）养生不到位，失水过快，水灰比偏大，含砂率大于设计要求，体积不稳定导致出现干缩裂缝。

（4）处治措施

①对腹板、横隔梁等位置小于0.2mm宽，深度1-2mm的裂缝采用环氧胶涂刷封闭，保护钢筋不锈蚀。

②对大于0.2mm宽，深度1-2mm的裂缝，用改性甲凝注浆补强。

③对宽度更大，深度更深，甚至截面裂通的裂缝请原设计院做补强设计。

④埋设墩台沉降观测点及上部结构挠度观测点进行定期或不定期观测，挠度应控制

⑤底板出现分布钢筋锈迹，说明保护层厚度不够（设计为净2.5cm），视今后变化情况处治。

该桥至今使用正常。

3）某桥（85m+138m+85m）三向预应力连续刚构体系，单箱双室主梁，挂篮悬浇法施工，成桥时检查发现在138m主跨箱室内顶板与腹板交界处发现有裂缝，顶底板未发现有裂缝，裂缝平均间距2m一条，宽为0.2mm以内，深度1-2mm，长度约50-70cm不等，经专家组鉴定，该裂缝对结构安全没有影响，以环氧胶浆涂刷裂缝，封闭裂缝即可，并定期检查裂缝是否有发展。

该桥0﹟块、1﹟块采用支架现浇施工，2﹟、3﹟块为挂篮现浇施工，当施工到4﹟、5﹟块时0﹟块底板、1﹟、2﹟、3﹟块底板出现不规则裂缝，经分析并结合实践经验，是由于变形不协调引起的裂缝，该裂缝成桥后会自行愈合。不出所料，成桥之后，0﹟块、1﹟、2﹟、3﹟块底板裂缝自行愈合，未做任何补强处理，只用基本同颜色的水泥胶浆美化其外观。

2 砼裂缝的危害性

裂缝产生了，砼构件的有效断面必然减小削弱，导致其抗弯刚度、抗剪强度有所降低，加速了徐变，加大预应力损失，导致挠度下垂，进而影响承载力并缩短使用寿命。大气中的水分子通过裂缝可以使钢筋锈蚀，缩小钢筋的有效截面积，预应力钢筋锈蚀后，又增大预应力损失，大大缩短桥梁使用寿命。裂缝产生后一般必须处治，严重的必须补强（应做补强设计），补强还不能解决问题的要推倒重来。裂缝影响外观，视觉上有不安全感。

按2004年公路钢筋砼及预应力砼设计规范的条文说明：结构按极限状态设计需要有一个确定的设计基准期。例如汽车荷载随机过程的统计分析表明，当设计基准期取为100年时，可避免荷载取值出现过大的波动。对今后桥涵荷载是有利的，国际上一些先进国家的桥梁设计基准期多为80-120年，我国规定为100年，为荷载概率的适中区域，它的可靠度必须在正常设计，正常施工和正常使用养护的条件下才能得到保证。

综上所述，分析了裂缝产生的普遍性原因及对结构带来的危害性，并列举三个工程裂缝实例，采取不同的处治方案、方法。为了确保桥梁设计基准期100年目标的实现，我们在设计、施工、养护、管理中对砼裂缝应予以足够的重视，减少裂缝发生，及时处置裂缝，确保桥梁结构安全。

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[责任编辑：杨玉洁]