城市道路桥梁裂缝形成原因分析及控制措施

秦建法

【摘要】大量的各类型的桥梁应用于城市道路建设中，极大地促进我国城市道路建设与发展。在城市道路设计、施工、运营中，有不少桥梁由于各种原因产生了裂纹，其中车辆对城市道路线形要求较高，桥梁的动力响应明显。有些裂缝是由于荷载产生的，有一些是由于材料选择不适当等非荷载因素引起的，在设计时合理选择荷载值，同时考虑未来几年内线路车辆荷载与速度的发展，在施工中加强裂缝控制与运营后期的桥梁养护维修工作，以保证车辆运行的安全性与舒适性，提高桥梁的使用寿命与耐久性。

【关键词】城市道路桥梁；裂缝成因；防治措施

在路桥的施工过程当中，产生混凝土裂缝因素会存在很多，并且错综复杂，而产生裂缝的重要原因就是质量的通病，所以我们必须要从施工工艺、原材料、设计等诸多方面进行加强控制，并提高管理措施，严格按照施工的标准进行，从而预防和控制混凝土裂缝的发生。此外，在对路桥施工时也应进行严格的把关，对早期的养护处理与预防措施并进，把裂缝问题降低到最小的限度，防止危害产生。如果是已经产生的裂缝，必须要及时的采取相应的措施进行处理，从而控制裂缝的构建，减少病害扩大等问题。

一、桥梁施工裂缝的形成原因

1、荷载引起的裂缝

荷载裂缝产生的原因在于施工过程中，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

2、温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是隨温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要施工因素有：（1）水化热。出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2.0m）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料人模温度，降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。（2）蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。（3）预制T梁时横隔板安装，支座预埋钢板与调平钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。

3、收缩引起的裂缝

在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。（1）塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5h左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处，如T梁、箱梁腹板与顶、底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。（2）缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐渐蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失很快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，呈龟裂状，形状没有任何规律。

4、钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氧化铁体积比原来增长约2倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其他形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀，施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

二、桥梁施工中裂缝问题的防治措施

解决桥梁施工过程中的裂缝问题必须要从桥梁设计、施工以及后期使用的各个环节入手，加强每一阶段对于裂缝问题的重视。

1、在桥梁图纸设计过程中加强对裂缝问题的预防

桥梁设计图纸是桥梁施工的依据和基础，要想解决桥梁施工过程中出现的裂缝问题就必须要从桥梁施工图纸的设计开始。在最初的设计阶段更多的考虑到有可能导致桥梁裂缝的原因，减少或者避免结构性的突变，对于建筑的细节施工更是要有精确的定位。常用的措施包括将转角处转换成圆角，加强构造配筋、加强斜向钢筋等等，都可大幅度提高混凝土的抗裂性，可以有效的防止或者避免因混凝土收缩与温度变化而产生的裂缝。

2、完善裂缝出现后的修补、处理方法

桥梁建成后的使用过程中必须要进行经常性的检查养护与维修，对于桥梁施工过程中出现的裂缝要进行及时的修补处理，以保证桥梁的正常使用。常见的修补处理方法主要有：表面修补法，灌浆、嵌缝封堵法，加固封闭法以及电化学防护法，以上几种方法在实际的裂缝修补中都发挥着一定的作用。表面修补法和灌浆、嵌缝封堵法是在实践中应用最广泛的方法。表面修补法是最有效、最简单也是施工成本最少的一种手段，主要是对于一些不会影响桥梁结构稳定性及承载力的表面缝隙。灌浆、嵌缝法主要是针对有防渗要求或者对结构整天有影响的混凝土裂缝的修补，灌入的浆液材料硬化之后可以与混凝土形成一体，从而达到加固桥梁结构、封堵裂缝的目的。

3、加强工程监理

桥梁工程在施工前，需要对施工材料的质量进行检测，只有加强工程监理，才能避免不合格材料流入施工现场，才能避免施工材料不合格，使桥梁由于变形而出现裂缝。工程监理是保证桥梁施工质量的重要工作，监理人员必须发挥职能，参照设计对材料的性能以及质量进行检测，只有做好这项基础工作，才能保证后续工作的顺利完成。

结束语

混凝土桥梁发生裂缝的主要原因有以上几种，如何采取一定的设计和施工措施来克服和控制大的裂缝产生，是每一个工程技术人员应该遵循的原则。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题。

参考文献

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