1 前言

　　隨著(zhù)我國交通基礎建設的發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過(guò)程中，由于混凝土裂縫而影響工程質(zhì)量甚至造成橋梁坍塌的事例屢見(jiàn)不鮮�；炷�±開(kāi)裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，嚴重影響了橋梁的使用性能，也經(jīng)常困擾著(zhù)橋梁工程技術(shù)人員。要想控制橋梁混凝土裂縫的產(chǎn)生，就必須了解其成因。本文就橋梁裂縫的產(chǎn)生原因作一分析，供參考。

　　2 橋梁混凝土裂縫種類(lèi)及其成因

　　2.1 荷載引起的裂縫混凝土橋梁在常規靜、動(dòng)荷載及次應力下產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)為荷載裂縫，分為直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。

　　直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：1）設計計算階段的結構計算不合理，受力假設與實(shí)際受力不符，安全系數不夠，不考慮施工的可能性，構造處理不當等。2）施工階段中不加限制的堆放施工機具、材料；隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序等。3）使用階段時(shí)超出設計荷載的重型車(chē)輛過(guò)橋；受車(chē)輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生地震、爆炸等。

　　次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產(chǎn)生的裂縫。如橋梁結構中經(jīng)常需要鑿槽、開(kāi)洞、設置牛腿等，這些難以用準確的圖式進(jìn)行計算，一般根據經(jīng)驗設置受力鋼筋。研究表明，受力構件挖孔后力流將產(chǎn)生繞射現象，并在孔洞附近聚集產(chǎn)生巨大的應力集中。實(shí)際工程中次應力是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見(jiàn)原因。次應力裂縫多屬于張拉、劈裂、剪切性質(zhì)。在設計上，應盡量避免結構突變（或截面突變），當不能同時(shí)避免時(shí)，應做局部處理，如轉角做成圓角或倒角，同時(shí)加強構造配筋，轉角處配置斜向鋼筋，對于較大孔洞有條件時(shí)可在周邊設置護邊角鋼。

　　2.2 溫度變化引起的裂縫當外部環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土將發(fā)生變形，結構內將產(chǎn)生應力，當應力超過(guò)混凝土抗拉強度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。引起溫度變化的主要因素有：1）年溫差。一年中四季溫度不斷變化，當結構的位移受到限制時(shí)就會(huì )引起溫度裂縫。年溫差一般以一月和七月的月平均溫度作為變化幅度。2）日照。

　　橋面板、主梁或橋墩側面受太陽(yáng)曝曬后，溫度明顯高于其他部位，溫度分布呈非線(xiàn)形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。日照和驟然降溫是導致溫度裂縫的最常見(jiàn)原因。3)驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但由于內部溫度下降較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時(shí)可采用設計規范或參考實(shí)際資枓進(jìn)行，混凝土彈性模量不考慮折減。4)水化熱。出現在施工過(guò)程中，大體積混凝土(厚度超過(guò)2m)澆筑后由于水泥水化放熱，使混凝土內部溫度升高，內外溫差太大，致使表面出現裂縫。5)蒸汽養一護或冬季施工時(shí)施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現裂縫。

　　2.3 收縮引起的裂縫塑性收縮：混凝土澆筑后4h～5h左右，水泥水化反應劇烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨科因自重下沉，而此時(shí)混凝土尚未硬化，稱(chēng)為塑性收縮。在骨科下沉過(guò)程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫，在構件豎向變截面處如丁梁、箱梁腹板與頂底板交接處，因硬化前沉實(shí)不均勻將發(fā)生表面的順腹板方向裂縫。

　　干縮：混凝土結硬以后，隨著(zhù)表面水分逐漸蒸發(fā)，溫度逐漸降低，混凝土體積減小，稱(chēng)為干縮。因混凝土表面水分損失快，內部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮快，內部收縮慢的不均勻收縮，致使混凝土表面承受拉力，產(chǎn)生收縮裂縫。

　　自生收縮：混凝土在硬化過(guò)程中，水泥與水發(fā)生水化反應，這種收縮與外界溫度無(wú)關(guān)，且可以是正的（即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土），也可以是負的（即膨脹，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土）。

　　碳化收縮：大氣中的二氧化碳與水泥中的水化物發(fā)生化學(xué)反應引起的收縮變形。

　　2.4 地基基礎變形引起的裂縫由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產(chǎn)生附加應力，導致結構開(kāi)裂，基礎不均勻沉降的主要原因有：1）地質(zhì)勘探精度不夠、試驗資枓不準�？辈靾蟾娌荒艹浞址从硨�(shí)際地質(zhì)情況是造成地基不均勻沉降的主要原因。2）結構荷載差異太大。在地質(zhì)情況比較一致的情況下，各部分基礎荷載差異太大時(shí)，有可能引起不均勻沉降。3）結構基礎類(lèi)型差別大。同一聯(lián)橋梁中混合使用不同基礎，如擴大基礎和樁基礎，或雖采用同一基礎，但基底標高差異太大，也可能引起地基不均勻沉降。4）分期建造的基礎。在原有橋梁基礎附近新建橋梁時(shí)，如分期修建的高速公路左右半副橋梁，新建橋梁荷載或基礎處理時(shí)引起地基土重新固結，均可能對原有橋梁基礎造成較大沉降。此外，還有地基凍脹和橋梁建成以后原有地基變化也可能引起構件裂縫產(chǎn)生。

　　2.5 混凝土原材料質(zhì)量引起的裂縫混凝土主要由水泥、砂、骨科、拌合用水及外加劑等組成，配置混凝土時(shí)所采用的材枓不合格，可能導致結構出現裂縫。水泥質(zhì)量不合格、受潮或過(guò)期會(huì )造成混凝土強度不夠，并導致開(kāi)裂。砂石骨科粒徑太小、級配不良、空隙率大，會(huì )造成水泥和用水量加大，從而影響混凝土的強度，使之收縮加大，如果使用超出規定的特細砂，后果更嚴重。砂石中有機質(zhì)和輕物質(zhì)過(guò)多，將延緩水泥的硬化過(guò)程，降低混凝土強度，特別是早期強度。拌合水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對鋼筋銹蝕有較大影響。

　　3 預防裂縫的措施

　　3.1 要做好模板、支架及各支撐處基礎和地基處理。確保其不發(fā)生沉降，移位。

　　3.2 u型橋臺要控制其填料的抗壓強度，并作好臺背的防水排水設施，防止填土過(guò)濕或排水不良，由于壓實(shí)不足或凍脹產(chǎn)生裂縫。

　　3.3 在盡可能的情況下，橋梁墩臺（尤其高墩）混凝土應一氣澆灌，不設施工縫。對墩身不可避免的施工縫要按技術(shù)規范要求，鑿毛該混凝土表面，用水沖洗，在混凝土澆注前，對水平縫鋪一層2cm～3cm的1:2水泥砂漿，然后再繼續澆筑混凝土。

　　3.4 在混凝土初凝前，進(jìn)行二次振搗�？捎行�消除因塑性沉降引起的內分層，改善骨科的界面結構，提高混凝土的強度。

　　3.5 橋墩身的豎向裂縫預防，可從控制溫度、改進(jìn)設計和施工操作工藝、改善混凝土性能等方面人手，可減少水泥用量降低混凝上的入模溫度，如避開(kāi)高溫時(shí)段施工，對原材料降溫處理；降低水泥水化熱的溫升，如選用低水化熱的水泥減少水泥用量等，摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰加快澆筑混凝土的散熱，如使用鋼模，分層澆筑混凝土，每層不大于30cm，并使溫度分布均勻，在大體積混凝土中甚至還可預埋或利用一些管孔道通過(guò)冷水或冷風(fēng)降溫。

　　3.6 加強澆筑混凝土的表面保護。如表面需應及時(shí)用草席、草袋覆蓋，并灑水或蓄水養護。夏天延長(cháng)養護時(shí)間，寒冷季節爭取保溫措施，保護混凝土表面，特別是薄壁結構延長(cháng)拆模時(shí)間，可延緩降溫，使混凝土中心與表面溫度差減小，以防急劇降溫。

　　4 結語(yǔ)

　　橋梁結構裂縫的成因多種多樣，處理的方法也各有不同，上述諸方法是在日常工作中經(jīng)過(guò)長(cháng)期探索得到的，經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗證明行之有效。當然，有關(guān)橋梁結構裂縫的成因及防治對策是很復雜的，有待進(jìn)一步研究。只有搞清楚了裂縫的機理，才能對癥下藥，只有合理的處治措施，才能使國家有限的建設資金發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。