市政工程中的混凝土桥梁裂缝成因分析及防治措施研究

孟斌

摘 要：随着我国交通事业的飞速发展，修建了大量的大跨度混凝土桥梁。在桥梁的修建和运营过程中，从桥梁的基础到桥面铺装层混凝土开裂的问题，经营困扰着工程技术人员。本文详细分析了混凝土桥梁裂缝的成因，并在此基础上提出了混凝土桥梁裂缝预防加固措施，以期能够为类似工程的设计施工提供一定的理论基础。

关键词：市政工程；混凝土桥梁；裂缝成因；防治措施；

0.引言

混凝土是当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但许多混凝土结构在建设过程和使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。以此为出发点，本文在分析市政工程混凝土桥梁产生裂缝成因的基础上提出了相应的预防措施，以期研究结果可以对防止混凝土桥梁施工过程中裂缝的产生，以及对裂缝的控制工作提供一定的帮助。

1.常见混凝土桥梁裂缝的成因分析

混凝土结构裂缝的成因非常复杂、繁多。每一条裂缝都可能是一种或几种主要因素共同综合作用的结果。根据混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可分为以下几种。

1.1 混凝土材料的选用

（1）水泥。水泥安定性能不合格或者水泥中游离的氧化钙含量超标均可能导致水泥在其凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉強度下降。而水泥出厂时强度不足、受潮或过期也可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。其次当水泥含碱量较高且使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

（2）砂、石骨料。砂石的粒径、级配、杂质等含量的不同将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大。如果使用的细砂超出规定的粒径，后果更严重。而砂石中含泥量较高时不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。

（3）水。拌和水的杂质含量较高时，对钢筋锈蚀有较大影响。如采用海水或碱含量较大的泉水拌制混凝土，对碱骨料反应也会有一定影响。

1.2 设计和施工不合理

（1）设计欠周全。如钢筋砼梁的截面不够、梁的跨度过大、高度偏小，或者由于计算错误，受力钢筋截面偏小、配筋位置不当、节点不合理等都会导致砼梁出现结构性裂缝。为避免此类裂缝的产生，在设计阶段要尽量避免截面突变的存在。不能避免时要做特殊处理，如将突变截面做成渐变截面，同时适量的增加钢筋数量。

（2）施工质量造成的施工性裂缝。由于砼标号偏低、受力钢筋截面偏小、截面尺寸不符合设计等而导致砼梁出现裂缝。而由于施工不当、模板支撑下沉，或过早拆除底模和支撑等形成的裂缝。同时，施工控制不严，在梁上超载堆荷，也会导致出现裂缝。

1.3 自然环境的影响

（1）年温差。一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、刚架桥等。我国年温差一般以一月和七月平均温度作为变化幅度。考虑到混凝土的蠕变特性，年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。

（2）日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。

1.4 荷载的影响

混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指因外荷载引起的直接应力产生的裂缝。具体原因有：（1）设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算，或者钢筋设置偏少或布置错误，结构刚度不足，构造处理不当等。（2）施工阶段，不加限制的堆放施工机具、材料，不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装等。

次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：（1）在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰，理论计算该处不会存在弯矩，但实际该铰仍然能够抗弯，以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。（2）桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。

2.裂缝预防措施

在桥梁施工中可以通过以下措施控制混凝土结构物裂缝的产生。

（1）设计防裂控制措施。尽量避免荷载裂缝的出现，应尽量避免结构突变或断面突变。如果结构突变不可避免，则应做好细部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋或斜向钢筋等。为防止混凝土收缩和温度变化引起的裂缝，可增加构造配筋，以提高混凝土的抗裂性。为防止钢筋锈蚀引起的裂缝，设计中应严格按照规范要求控制裂缝宽度，采用足够的保护层厚度及防腐混凝土。

（2）施工防裂控制措施。①绑扎钢筋之前。首先应进行彻底的除锈工作以确保使用的钢筋质量。钢筋在加工场集中加工成型后运至现场进行安装，安装时严格把握钢筋的间距。钢筋规格、型号、数量、间距、几何尺寸、接头位置及质量等均应符合设计图纸和施工规范的要求，并严格做好原材料和接头试验。②模板的安装与拆除。针对具体工程，应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核，不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架（脚手架或其他夹具）应牢固可靠，施工前必须对支架进行预压，以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。③混凝土的浇筑。浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预埋件、预留孔洞等进行检查，确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑中要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预埋管道的移动和变形。④其他措施。桥梁结构设计中考虑了施工顺序对内力的影响，施工中应严格按照制定的方案进行，不得随意更改施工顺序，以免引起不必要的附加应力导致结构开裂。施工技术方案中，应做好入模混凝土的温度控制、浇筑后混凝土温度控制、养护及拆除模板后的养护等措施，施工前做好施工技术交底，落实各项施工任务，分配专人进行技术指导和质量监督。

3.结束语

混凝土桥梁工程从建设到运营，涉及到勘察、设计、施工、验收和运营管理等多个方面，任何一个环节出现差错都可能使混凝土桥梁发生开裂变形，存在严重的安全隐患，影响桥梁使用寿命，危及结构稳定和运营安全。为此，应严格按照国家相关规范、技术标准进行勘察、设计、施工、验收和运营管理，确保桥梁正常工作。

参考文献

[1]董晓军.关于桥梁混凝土裂缝原因分析[J].科技信息，2011.

[2]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J].建筑结构，2013.