混凝土桥梁裂缝成因及防控措施

摘要：研究表明，桥梁发生损害和坍塌主要是由于桥梁的结构强度降低，这些首先都是从裂缝发生、扩展而最终引发的。鉴于裂缝对混凝土桥梁的结构美观、耐久性的巨大威胁，文章从混凝土桥梁裂缝的成因出发，总结了各类混凝土裂缝机理，最后提出了相应的解决措施。

关键词：混凝土桥梁；桥梁裂缝；裂缝成因；裂缝防控措施；桥梁坍塌 文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2016）24-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.056

道路桥梁是道路运输的关键节点，桥梁中出现裂缝将会对整个桥梁的结构稳定性造成影响。在道路桥梁施工过程中，经常会出现裂缝，是诸多因素导致的，裂缝对桥梁的美观造成影响，更主要的是会使桥梁结构强度发生变化，对道路桥梁的使用安全性和稳定性产生致命的后果。桥梁表面的裂缝会因为渗透作用暴露在自然界中，经过风吹日晒，导致桥梁中钢筋腐蚀，导致桥梁使用稳定性与安全性下降，随着桥梁结构强度的下降，最终也会对桥梁的使用寿命大打折扣。因此，对道路桥梁施工中裂缝成因进行分析，并提出相应的预防措施，具有重要的研究意义。

1 裂缝成因分析

1.1 温度裂缝

在施工过程中，大体积混凝土（h>2m）浇筑时水泥水化放热，混凝土吸收大量的热但是不能及时散失时会致使内部温度升高，高出环境温度，造成混凝土内部和外表之间的外温差太大，使混凝土表面收缩产生裂缝。当桥梁底部发育坚硬基岩或是老混凝土时，会严重约束大体积混凝土的冷凝过程，一旦在浇筑混凝土的过程中没有控制好混凝土时间，就会产生内外温差，在受温差作用下混凝土发生收缩变形，导致最大约束应力集中在坚硬的基底，从基底往上向上约束力则迅速衰减。在混凝土降温过程中不断受到下覆基岩的约束作用在应力集中处开裂。

我国很大部分处于北温带，四季分明，施工中一般以1月和7月月平均温度作为温度的季节性变化幅度差，这种季节性的温度变化一般来说比较小，但是如果桥梁的变形缓冲带没有设计好（过窄或者应变方向与裂缝不一致），就会产生裂缝。另外，在春秋季节，昼夜温差大，加上日照角度会导致桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒时间大于其他部位，从而引发桥梁内部拉应力聚集，致使裂缝发生。另外，短时间内的温度骤变（如夏天突降大雨、日落等）都可导致结构外表面温度突然下降，造成潜在裂缝。

1.2 荷载裂缝

荷载裂缝是当在静、动荷载及次应力超过桥梁的应变极限时产生的裂缝，根据受力来源可以将荷载裂缝分为直接应力裂缝和二次应力裂缝。前者是在外荷载作用超出桥梁应变强度下产生的裂缝，这种裂缝的产生主要是设计原因，桥梁结构模型不合理、荷载漏算等导致力学假设小于结构实际受力，设计时没有考虑施工的可操作性、设计断面过小、钢筋密度和规格设置不当、设计图纸交代不清造成施工误差等也是导致混凝土结构开裂的重要因素。另外，在施工过程中，桥梁结构尚未成型，施工时机具材料随意堆放造成应力过于集中，施工时不按设计图纸进行，随意更改桥梁结构或者没有按照规定的施工顺序使得桥梁在初期阶段结构受力模式不均一，加上施工机器的剧烈振动，造成桥梁结构受力开裂。在使用阶段，桥梁的实际荷载超出设计载荷，桥下船舶的接触、大风、大雪、地震、爆炸等也是导致混凝土开裂的重要原因。

1.3 施工裂缝

在对桥梁进行混凝土浇筑、拆模时可能发生工艺不科学、材料不合格导致混凝土结构的质量低劣，结构应力达不到设计标准，容易在施工后期产生各向的和各种规模的裂缝，尤其是在那些细长薄壁的结构更容易出现施工裂缝。

桥梁在进行分段或者分层浇筑时，接头部位处理不到位，容易在衔接处产生裂缝。原因可能是多方面的，比如突然停电、下雨未能及时完整地进行浇筑，导致层面之间产生垂直。另外，混凝土浇筑过快，由于混凝土流动性较低，当浇筑速度过快时导致混凝土硬化前沉实不足，可能在浇筑短时间内就会发生裂缝。在混凝土浇筑完成以后，初期的养护环境不好，比如天气干燥导致混凝土表面或者浅层水分散失快，内外失衡，与大气接触的表面上由于硬化过快而出现不规则的收缩裂缝。

2 预防措施

2.1 加强混凝土桥梁的施工过程管理

施工因素的过程造成裂缝产生的可能性较大，因素也较多，在桥梁的混凝土浇筑施工过程中，要做好裂缝的预防工作，重视施工细节，严格按照设计要求，材料尺寸规格进行。重视水泥混凝土等重要原材料的采购以及进场后的存放控制与管理。在混凝土材料的选择上，应该选择质量高、性能好的材料，把好材料关，科学地进行混凝土原料的配置比，严格按照程序进行堆放浇筑。此外，还要定期对施工人员进行安全质量的培训，既要施工质量，又要做好施工过程的安全管理，保证施工队伍的专业素质，为桥梁施工的进行提供可靠保证。另外，在施工过程中要做好质量监督，落實施工时是否按照设计图纸与相关标准进行，保证施工的准确性，降低裂缝发生概率。

2.2 对混凝土温度控制进行加强

做好混凝土温度的控制，按照工艺流程和标准进行以避免混凝土的膨胀，实践表明，通过在配制混凝土的过程中加入适量的水分在骨料当中，可以有效地降低混凝土的膨胀。夏季施工要做好混凝土的散热工作，过厚的混凝土块要分块适度进行散热处理，避免温度裂缝的产生，可以结合塑性沉降裂缝的特点，重视混凝土的早期的养护工作，降低水分的蒸发量，必要时进行适当的补水以预防塑性裂缝。控制好浇筑的时间-速度和基底约束应力，若变形遭到约束，则在混凝土结构内将产生应力，避免超过混凝土抗拉强度。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。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，减少水化作用产生的热量，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差，缓慢降温，可采用循环冷却系统对混凝土内部散热或采用薄层连续浇筑以加快散热。

2.3 做好混凝土的浇筑

混凝土的一次浇筑量要根据应力结构设计，既要满足各环节的施工能力，以保证混凝土的连续浇筑，不能一味追求工期向前赶进度。对现场浇筑的混凝土要进行实时有效的监控，浇筑前要做好试验确认，根据可靠方法调整混凝土的坍落度，避免随意加水。浇筑时要保持钢筋、模板、定位筋等保持原形。混凝土工程内部难以察觉，为了浇筑匀质密实的混凝土，不仅要考虑结构的浇筑区域、构件，浇筑混凝土要均匀、密实，并选用适当的机具与浇筑方法。墙体垂直结构分层浇筑时，为了避免下层混凝土在硬化初期发生沉降而产生横向裂缝，在进行分层浇筑时要保持上下层混凝土一体化，在下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇筑完毕，一次浇筑厚度以混凝土不离析为准，在浇筑上层混凝土时须将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体。浇筑的混凝土要填充到钢筋、埋设物周围及模板各个角落，要振捣密实，不得漏振，也不得过振，避免构件变形。

3 结语

通过对混凝土桥梁裂缝成因的总结，得出了施工中容易产生裂缝的常见原因，并提出了相应的施工防裂控制技术。裂缝应是钢筋混凝土桥梁建设养护的重点，裂缝的80%为变形裂缝，仅20%为荷载裂缝，为了有效预防裂缝，要按有关桥梁规范进行结构设计，按照混凝土浇筑顺序，做好混凝土的养护，在湿浇缝的设置、预应力筋的张拉工艺等环节上严格控制。

参考文献

[1] 杨胜成.道路桥梁施工过程中混凝土原材料的质量控制分析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011，（4）.

[2] 孙鸯金，陈若愚.大跨度桥梁施工控制关键问题[J].交通世界（运输·车辆），2015，（30）.

[3] 陆琳.浅析桥梁荷载试验检测的相关问题[J].中国新技术新产品，2015，（12）.

[4] 邢长清，张锦光.大体积混凝土施工温度控制综述

[J].长春工程学院学报（自然科学版），2008，（1）.

[5] 彭立海，等.大体积混凝土温控与防裂[M].郑州：黄河水利出版社，2005.

作者简介：蒋华，徐州市市政设计院有限公司重庆分公司工程师。

（责任编辑：小 燕）