桥梁裂缝成因

桥梁裂缝成因（精选11篇）

桥梁裂缝成因 篇1

0概述

随着桥梁建设技术的逐渐增强, 大量的大跨径桥梁被建设成功。伴着桥梁建设材料的抓紧进步, 关于桥梁建设的方法也逐渐丰富。但是随着桥梁建设技术的发展, 桥梁建设过程中对于桥梁施工的监控也越来越重要[1]。在实际施工中, 经常会运用施工管控技术对桥梁建设进行质量控制[2]。由于在具体的施工过程中, 日照、温度变化、施工荷载大小以及施工方法都会对桥梁的施工产生相应的影响[3]。这些因素的变化会直接导致桥梁的线性与设计线性产生相应的误差[4]。如果不严格管控, 则容易导致桥梁的线性误差较大直接导致桥梁在和龙或者在上部结构进行浇筑时产生重大的安全事故以及质量事故[5]。这些事故会直接导致巨大的经济损失以及恶劣的社会影响, 所以对于桥梁的施工监控以及桥梁裂缝的控制必须严格控制。

1 公路桥梁施工监控技术研究

在公路桥梁施工过程中, 进场会根据现场施工实际状况进行相关的观察与纪录, 纪录桥梁实时的数据。并运用数据分析处理方法例如MATLAB软件等对数据进行相应的数据分析与线性回归, 然后根据线性回归结果运用有限元分析软件对实际情况进行相应的软件模拟。从而对桥梁实现实时的监控。

1.1 桥梁施工监控目标及内容研究

根据实际工作经验总结研究, 大多数桥梁建造过程中对桥梁的施工监控主要目的保证桥梁施工的安全正常进行, 并对桥梁施工质量予以最大的保证。结合理论研究与实际工作经验的总结, 桥梁施工监控的目标有以下几点:

(1) 满足桥梁施工过程中关于安全管理的要求, 保证施工人员在桥梁施工过程中人身健康安全, 并保证施工过程符合安全管理的要求;

(2) 保证桥梁施工过程中的质量要求, 保证桥梁上部结构浇筑以及拼装施工的质量要求。保证桥梁上部结构和龙段桥梁线性符合涉及规定;

(3) 保证桥梁成桥后在应力、位移以及耐久方面符合桥梁设计要求及安全运营需要, 这也是桥梁施工监控中最终的目标。

不同的桥梁在施工过程中针对桥梁结构的唯一性, 会专门制定相应的桥梁施工监控量测项目, 根据多年工作经验总结, 对桥梁施工监控的主要内容总结为以下四点:

(1) 安全性:桥梁施工是一种危险性较大的一种项目。由于其大构建以及工种复杂的独特性, 一旦出现事故, 将会导致巨大的经济以及人员损失, 甚至会产生极大的社会影响, 所以在桥梁施工监控中, 安全性监控必须放在重点位置。

(2) 稳定性:由于桥梁结构在使用过程中独特的使用状态, 常常会由于偏压导致桥梁倾覆, 所以关于桥梁结构稳定性必须在施工监控中严格监管。

(3) 桥梁线性:随着桥梁施工过程的继续, 桥梁上部结构会由于桥梁自重以及形状的变化产生相应的挠度变化。一旦挠度变化超过允许范围, 极易在桥梁和龙过程中产生极大的质量事故。所以桥梁线性变化必须严格监控。

(4) 桥梁应力:桥梁在进行相应的预应力施工时, 会由于预应力的施加直接导致桥梁截面应力产生较大的变化, 为了保证桥梁结构截面应力符合设计要求, 所以必须对桥梁施工过程中的应力变化进行实时监控。

1.2 桥梁施工监控技术中灰色系统理论应用研究

灰色系统理论可以在分析数据少、了解数据行为少的基础上对事件的发展规律进行相应的推导。方便少数据事件的数据推导与事件规律的研究。由于桥梁监控过程中数据模式的独特性, 灰色系统理论对于桥梁结构的施工监控有着及其有效的应用。

针对具体施工监控事件运用灰色系统理论进行桥梁监控数据研究, 通过与常规算法进行相应的对比我们可以得到以下几点结论:

(1) 常规算法、灰色理论算法以及灰色理论与常规算法混合算法相比, 对于位移混合算法准确性更高, 灰色理论适应性更强可以有效运用在前期监控数据较少的阶段;

(2) 将常规算法与灰色理论算法在进行应力监控及数据分析时, 灰色系统理论算法更加符合实际应力发展方向, 预测分析结果更加准确;

(3) 在桥梁施工监控中经常会由于一些不可见因素导致数据缺失, 而灰色系统理论在面对数据缺失的状态下会准确的预测数据发展规律, 为桥梁监控提供有效的数据分析及预测结果。

2 桥梁工程裂缝成因研究分析

在进行桥梁施工过程中, 经常会由于设计因素、施工因素以及天气因素等影响导致桥梁出现一些裂缝, 这类病害会直接导致桥梁外观损坏甚至直接导致桥梁出现较大的质量事故, 所以必须严格控制桥梁裂缝的出现, 并对成因进行研究, 避免在今后施工过程中出现相应的问题。

2.1 裂缝状态及主要可能原因

一般桥梁结构产生裂缝的主要位置在浇筑0号块时, 腹板处出现一道竖向裂缝。根据长期工作经验可以认为导致裂缝出现的原因有以下几点:

(1) 临时支墩由于两侧受力不平衡导致0号块产生扭转变形直接导致裂缝的产生;

(2) 由于0号块体积较大, 属于大体积混凝土构件, 且由于浇筑时温度较高, 由于水化热直接导致0号块开裂;

(3) 温差及养护不合格直接导致开裂。

2.2 运用灰色系统理论对裂缝成因分析结果

针对以上分析结果通过施工监控数据量测, 运用灰色系统理论对0号块腹板开裂原因进行相应的研究分析得到以下几点结论:

(1) 通过运用灰色系统理论运用ANSYS进行相关模拟, 我们可以认为, 在受扭作用力下, 相应位置应力达到3MPa。受扭作用是直接导致裂缝产生的原因。

(2) 经过模拟温差及养护不合格时, 0号块破坏形势应为大量的不规则裂缝与实际情况不符, 所以排除温差及养护技术方面原因。

(3) 通过软件模拟得到水化热导致该部位应力为2MPa, 不会直接导致裂缝的产生, 只会对裂缝的开展有一定的推动作用。

3 结论

通过对桥梁施工监控技术研究并引进灰色系统理论对桥梁裂缝成因进行了相应的研究, 最终得到了以下几点结论:

(1) 根据实际工作经验以及对理论知识的研究, 得到了桥梁施工监控主要项目以及主要监控目标;

(2) 通过运用软件模拟与实际施工对比, 研究了桥梁施工监控对桥梁线性保证的有极大的作用;

(3) 通过运用桥梁施工监控手段对桥梁裂缝形成原因进行相应的研究与分析, 研究了导致桥梁裂缝出现的主要原因为受扭破坏。

摘要：我国近些年来大力开展公路交通建设。随着我国大量公路工程的建设, 桥梁的建设也方兴未艾。但是随着大量桥梁的建设过程, 关于桥梁监控以及桥梁裂缝成因方面的研究也越来越受人重视。桥梁施工过程中进行实时监控不仅可以保证施工质量, 使得桥梁建设满足桥梁设计要求, 而且可以在桥梁上面布置观测点, 为今后的桥梁监控提供有利的物质支持。本文通过理论分析以及对多年桥梁施工的工作经验进行相应的总结对桥梁施工中以下几点进行了相应的研究。

关键词：公路工程,桥梁施工,施工监控,软件模拟,理论研究,裂缝成因

参考文献

[1]Frandsen JB.Numerical, bridge deck studies using finite elements[J].JOURNAL OF FLUIDS AND STRUCTURES, 2000 (19) .

[2]Lampert, P. (1973) , Postcracking stiffness of reinforced concrete beams and bending.Analysis of structural systems for Torsion, SP-35 in torsion American Concrete Institute.Detroit.

[3]吴云, 李晓宏.沪宁高速扩建工程桥梁拼接施工[J].现代交通技术2005 (1) .

[4]王新安, 张树山, 李劲, 刘志.旧路加宽沉降理论分析[J].黑龙江交通科技, 2002 (11) .

[5]张立明.A190r, Ansys在桥梁工程中的应用方法与实例[M].人民交通出版社, 2003.

桥梁裂缝成因 篇2

桥梁施工裂缝成因的分析与探讨

在桥梁工程的施工建设中,施工裂缝是工程十分关注的问题.工程的质量问题,在很大程度上是由于桥梁施工的.裂缝引起的.因此,为保证桥梁施工和使用的安全,非常必要对桥梁施工裂缝的问题进行系统的研究,深入的认识,以便有效的防止裂缝的产生.本文将对造成桥梁施工裂缝的常见原因进行概述.

作 者：陈广桥 作者单位：桂林市城市建设开发总公司,广西桂林,541001刊 名：中国科技博览英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW年，卷(期)：“”(24)分类号：U44关键词：桥梁施工 施工裂缝 裂缝原因

浅析钢筋混凝土桥梁裂缝的成因 篇3

钢筋混凝土桥梁裂缝复杂而且种类繁多，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

一、荷载引起的裂缝

这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出， 如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小，根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下:

1.1中心受拉

裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。

1.2中心受压

沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

1.3受剪

当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。

1.4受扭

构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。

1.5受冲切

沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂，形成冲切面

1.6受弯

弯矩最大截面附近从受拉区边缘开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。

1.7大偏心受压

大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构件。

1.8小偏心受压

小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。

1.9局部受压

在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。

二、温度导致裂缝

混凝土在遇到冷热变化较大的时候，产生温度应力，就会发生膨胀和收缩，一旦混凝土强度低于温度应力时，就会马上产生裂缝。

产生温度变化主要因素有以下几种：

1、年温差。一年中四季温度变化相对缓慢，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。

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。

3、骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。

4、水化热。施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2.0米）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，减少骨料入模温度，降低内外温差，并缓慢降温。

5、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。

三、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，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4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，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

四、混凝土的收缩

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

五、冻胀裂缝

大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%～50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不利使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。冬季施工时，采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂( 但氯盐不宜使用) ，可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。

六、施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：

1、混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

2、混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

3、混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。

4、混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

5、混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

6、用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。

7、混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑，引起层面之间的水平裂缝；采用分段现浇时，先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝。

8、混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。

9、施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。

10、施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

11、施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。

13、施工质量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，导致结构开裂。

七、结语

桥梁裂缝成因及加固 篇4

近几年来国家基础建设迅猛发展, 作为交通咽喉的桥梁, 尤其是混凝土桥梁, 得以大量修建, 然而在桥梁的长期运营过程中, 不可避免地会产生损伤和老化, 而裂缝是最常见的病害之一。其原因是多方面的, 桥梁的构造特点、施工手段、使用的材料、承受的荷载状况以及环境因素都有可能导致裂缝。尽管如此, 裂缝也是可以控制的。为了避免因为裂缝导致的结构破坏威胁到人们的人生安全和经济损失, 裂缝出现前的预防和出现后的修补加固都是有效地手段, 也是将来桥梁维护方向的关键。

1 裂缝产生的主要部位

对于不同的桥型, 由于构造特点的不同, 裂缝往往发生在各自结构的最不利截面。同时考虑到混凝土的力学特性———具有较高的抗压能力和较弱的抗拉能力, 拉力较大部位也是裂缝多发部位。

1.1 梁式桥

1.1.1 简支桥

在简支梁板桥中, 由正弯矩引起的梁受拉区的竖向裂缝, 一般在梁的跨中附近, 从梁的受拉区边缘, 大致与主筋垂直的方向向上延伸;由主拉应力引起的梁腹板上的斜裂缝, 一般多发生在梁支点附近的腹板上, 裂缝一般从端横梁板内侧开始, 沿45°~60°的斜线向上延伸。由斜截面抗弯能力较弱所引起的弯剪斜裂缝, 弯剪斜裂缝与由梁中正弯矩产生的竖向裂缝相似, 裂缝是由梁底向腹板延伸。

1.1.2 连续梁桥

对于连续梁桥, 除了跨中附近有自下而上的竖向裂缝外, 中间支点附近会出现自上而下的由负弯矩引起的竖向裂缝;由大跨度混凝土连续梁桥混凝土徐变导致主梁下挠, 中支点储备的负弯矩值降低, 而跨中恒载正弯矩则增大, 导致跨中区域底板开裂;由恒载、车辆荷载、温度效应、收缩、徐变等因素引起的箱梁顶板开裂。在连续梁桥的施工中, 当采用后张法预应力施工法时, 易在构件的端部产生纵向裂缝。

1.1.3 刚架桥

刚架桥除了上述连续梁桥所容易产生的裂缝外, 由于墩梁固结产生的附加力部位也容易产生裂缝。

1.2 拱式桥

拱桥径向裂缝经常发生在拱脚和拱顶两个部位, 其方向与拱轴线垂直;拱圈出现的纵向裂缝通常在桥面中线附近顺跨径方向。

2 桥梁裂缝的种类和成因

2.1 荷载引起的裂缝

荷载引起的裂缝主要包括直接应力裂缝和次应力裂缝。

2.1.1 直接应力裂缝

1) 设计计算阶段:结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可行性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸交代不清等。

2) 施工阶段: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。

3) 使用阶段:交通量超出预期值, 车辆超载现象严重;受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。

2.1.2 次应力裂缝

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。

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。因此, 若处理不当, 在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。

3) 实际工程中, 次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起, 只是按常规一般不屑一顾, 但随着现代计算手段的不断完善, 次应力裂缝也是可以合理验算的。

2.2 温度变化引起的裂缝

2.2.1 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、钢架桥等。我国年温差一般以1月和7月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。

2.2.2 日照

桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后, 温度明显高于其他部位, 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。日照和骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

2.2.3 骤然降温

突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降, 但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实际资料进行, 混凝土弹性模量不考虑折减。

2.2.4 水化热

出现在施工过程中, 大体积混凝土 (厚度超过2 m) 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, 限制水泥单位用量, 减少骨料入模温度, 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。

2.3 收缩引起的裂缝

2.3.1 塑性收缩

发生在施工过程中、混凝土浇筑后水泥水化反应激烈, 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, 为1%左右。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。

2.3.2 缩水收缩

混凝土凝结以后, 随着表层水分逐步蒸发, 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。

2.3.3 自身收缩

自身收缩是混凝土在硬化过程中, 水泥与水发生水化反应, 这种收缩与外界湿度无关, 且可以是正的 (即收缩, 如普通硅酸盐水泥混凝土) , 也可以是负的 (即膨胀, 如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土) 。

2.3.4 炭化收缩

大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生, 且随二氧化碳的浓度的增加而加快。

2.4 基础变形引起的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移, 使结构中产生附加应力, 超出混凝土结构的抗拉能力, 导致结构开裂。

2.5 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, 其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4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, 设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度 (当然保护层亦不能太厚, 否则构件有效高度减小, 受力时将加大裂缝宽度) ;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。

2.6 施工材料引起的裂缝

水泥的品种、标号、用量、水灰比、添加剂的使用都可能影响混凝土的品质, 导致混凝土的强度、刚度、稳定性等性能的不足, 促使裂缝的产生。

3 桥梁裂缝的预防与加固

3.1 裂缝的预防

针对之前叙述的裂缝成因, 桥梁裂缝的预防为裂缝出现前的有效处理, 主要集中在设计阶段的预防、施工阶段的预防和使用阶段的维护三个方面。

3.1.1 设计阶段的预防

根据具体的地质情况和桥梁交通职能, 同时严格遵守设计规范拟出合理的设计方案。其中以下几个方面需着重注意:

1) 因地制宜, 选取合理地桥型, 使其结构特点与地质结构相协调。

2) 选取合适的混凝土材料, 保证桥梁有足够的刚度以承载日后的交通量。

3) 合理地布置钢筋, 保证布筋的间距和足够的保护层, 预防钢筋的外露和锈蚀。

4) 合理地设置伸缩装置, 以满足桥梁因各种原因造成的收缩膨胀。

3.1.2 施工阶段的预防

合理的施工方法不仅能够降低混凝土内的最高温度和混凝土的内外温差, 还能充分发挥材料的力学性能, 达到控制裂缝的目的。

1) 浇筑方法。为了防止在浇筑混凝土时其水化热产生的热量和内外温差对构件造成收缩膨胀, 可以采用预制构件的方式。而对于现场浇筑宜用分块浇筑, 采用薄层浇筑技术对每块进行分层浇筑, 同时控制好每层之间的时间间隔, 保证混凝土内部的热量充分散发。

2) 振捣工艺。提倡采用二次振捣、二次抹面技术, 以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡, 保证混凝土的均匀密实, 改善混凝土强度, 提高混凝土的抗裂性。

3) 温度控制和混凝土的养护。为了防止裂缝, 减少温度应力和混凝土的热胀冷缩, 可以通过控制温度实现混凝土的养护。

(1) 拌合混凝土时用水将碎石冷却以降低浇筑温度。

(2) 刚浇筑好的混凝土避免烈日的曝晒, 可间隔一定时间给混凝土喷水, 或者用装满水的塑料袋置于结构的顶端, 让塑料袋中的水通过扎的小孔流至混凝土上以起到养护保湿作用。

(3) 严格控制好混凝土的入模温度, 桥梁的大体积混凝土浇筑最宜选在春秋季节施工, 如果必须在夏季施工应采取有效措施降低入模温度。

(4) 控制好拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 避免混凝土表面产生急剧的温度梯度。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。

3.1.3 使用阶段的维护

定期或者经常性对全桥进行裂缝检查, 建立完善的裂缝检测机制, 一旦出现可能在以后发展中影响到桥梁结构性能的微小裂纹时及时采取修补措施。同时根据桥梁的承载力适当地限制交通量, 避免车辆超载现象。

3.2 桥梁裂缝的修补加固

混凝土裂缝分有害裂缝和无害裂缝, 但无论是哪种裂缝均会影响结构的整体性和刚度, 还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此, 根据裂缝的性质和具体情况应区别对待、及时处理, 以保证建筑物的安全使用。混凝土裂缝的修补措施主要有以下方法:表面修补法, 灌浆、嵌逢封堵法, 结构加固法等。

3.2.1 表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法, 它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深径裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥等材料。

3.2.2 灌浆法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补, 它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中, 胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体, 从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等材料。

3.2.3 嵌逢封堵法

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法, 它通常是沿裂缝凿槽, 在槽中嵌填塑性或刚性止水材料, 以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等, 常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

3.2.4 结构加固法

结构加固法主要采取扩大原结构构件截面, 以提高结构的强度和刚度;以新的结构代替旧的抗力不足的结构;改变原结构的受力体系, 使控制截面弯矩的峰值减小;对原结构施加预应力, 改变原结构的受力模式, 以达到提高桥梁刚度和强度的目的。梁式桥上部结构加固增强技术主要有加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法等方法。

4 总结

一座桥梁从设计到运营涉及设计、施工、维护的方方面面, 其中很多因素都有可能导致桥梁的开裂。随着时间的推移, 当国家的基础建设趋于完善, 当桥梁的数量趋于饱和越来越多的新桥变成旧桥时, 桥梁的维修加固将越来越重要, 而桥梁裂缝的修补加固则是其中最普遍而关键的内容。针对不同的裂缝, 施加合适修补措施, 将保证桥梁健康、安全地运营, 延长桥梁的使用寿命。[ID:001552]

参考文献

[1]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社, 1994.

[2]黄军生.钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述[J].世界桥梁, 2002, 30 (2) :59-63.

[3]徐德明, 应国刚.大跨径钢筋混凝土桥梁裂缝产生原因探析[J].中外公路, 2008, 28 (2) :144-146.

[4]袁明.钢筋混凝土桥梁裂缝的原因分析和修补方法[J].中外公路, 2003, 23 (2) :70-72.

[5]孟表柱.钢筋混凝土桥梁裂缝类型及分析[J].公路, 2002, 45 (9) :56-58.

[6]王萍, 柯在田.公路预应力混凝土桥梁裂缝分析[J].公路, 2005, 48 (6) :14-17.

[7]徐勇, 周志祥, 张奔牛.混凝土桥梁裂缝仿生监测及工程应用研究[J].公路交通科技, 2011, 28 (4) :73-78.

[8]黄锡明, 陈新彦.江门大桥裂缝修复方法介绍[J].中外公路, 2005, 30 (6) :106-108.

[9]刘椿, 王润凯, 王健, 吴希为.应用“壁可”注入法修补桥梁裂缝[J].铁道标准设计, 1997, 42 (5) :24-26.

桥梁施工技术及裂缝的成因探讨 篇5

关键词：桥梁工程；施工技术；裂缝成因

桥梁施工基本以混凝土构造为主，由于混凝土的应用，对桥梁工程造成一定程度的干扰，主要表现为桥梁裂缝。裂缝在桥梁施工中，并不是单一或固定的表现，而是受到多项因素的影响，表现在不同结构，裂缝的程度也大不相同。为避免裂缝对桥梁工程的影响，必须发挥施工技术的价值，改善施工环境，提高桥梁施工的技术能力，体现高质量的工程水平，进而发挥桥梁施工技术的优势，降低裂缝干扰。

1 桥梁工程中的裂缝表现

以桥梁工程为背景，分析比较常见的裂缝，主要研究桥梁发生裂缝的结构类型等信息，如下：

1.1 钢筋混凝土梁

钢筋混凝土梁处发生裂缝的位置比较多，必须对此处各项裂缝的最大允许值做明确规定，才可避免裂缝对桥梁工程的影响[1]。如：腹板斜向裂缝（≤0.30mm）；支座垫石（≤0.50mm）；梁体部和横隔板（≤0.30mm）；组合梁结合面（≤0.50mm）；主筋附件竖向裂缝（≤0.25mm）。控制钢筋混凝土梁主要位置的缝宽，确保桥梁工程处于安全稳定的运行环境内。

1.2 混凝土拱

混凝土拱除以混凝土为施工物料外，还需砖体配合，主要的裂缝表现在三个部分：①拱圈纵向裂缝（缝宽≤0.50mm）；②拱圈横向裂缝（缝宽≤0.30mm）；③拱波、拱肋结合处裂缝（缝宽≤0.20mm）。

1.3 预应力混凝土梁

预应力混凝土梁基本表现在横隔板和梁体两部分。横隔板裂缝对混凝土梁的影响比较小，保持裂缝≤0.30mm即可。其中比较敏感的裂缝位于梁体的竖向和纵向部分，按照安全原则分析，混凝土梁体竖向部分不允许出现裂缝，一旦出现裂缝，桥梁工程的安全系数降低，竖向裂缝较容易发展为大型裂缝，引发高度风险，纵向裂缝≤0.20mm，优化预应力混凝土梁的施工环境，避免其对桥梁工程造成影响。

1.4 墩 台

裂缝位置分布在桥梁的墩台帽和台墩身处。墩台帽裂缝保持小于等于0.30mm，不会对整体桥梁产生影响。墩台结构的环境比较特殊，较容易受到水体腐蚀、泥沙冲积，墩台处的裂缝属于细小裂缝，根据桥梁的整体安全对墩台处的裂缝进行规定：如为有筋结构，浸水、无腐蚀的裂缝≤0.25mm；浸水、有腐蚀或侵蚀影响的裂缝≤0.20mm，如为无筋结构，裂缝在相同环境下的裂缝最大值依次为：0.35mm、0.30mm；在节气流水比较明显的环境内，墩台裂缝≤0.40mm；如果环境稳定比较低，经常出现结冰情况，裂缝必须控制在0.20mm以内。

2 分析桥梁工程的裂缝成因

桥梁工程产生裂缝的原因比较多，与桥梁施工、使用以及维护存在密切联系，而且裂缝产生的原因分为直接和间接两种，促使桥梁处于裂缝的威胁环境中，例如：桥梁施工过程中，受力计算不准确，导致桥梁工程受力不平衡，表现为不同裂缝[2]。具体分析桥梁工程产生裂缝的原因，如：①工程材料的质量问题，材料是引发裂缝的基础原因，材料质量达不到正常标准，很大程度上会引发桥梁裂缝，裂缝分布的位置具备不可预测的特性；②伸缩性问题，桥梁工程在比较寒冷的地区，内部构件容易表现出伸缩性，可引发分布规则、程度较深的裂缝；③钢筋结构，钢筋是桥梁工程的主要支撑部件，由于钢筋的材质具备锈蚀特性，钢筋暴露于外部环境或内部潮湿时，都会导致钢筋锈蚀，产生裂缝；④桥梁设计不合理，施工过程中，未对桥梁设计进行核实、审查，盲目施工，自行安排施工工艺、顺序，没有遵循桥梁施工的管理章程，提高裂缝机率；⑤没有合理规定桥梁工程的最大荷载能力，导致桥梁投入使用后，过度承载车流量，特别是重力较大的车辆运行通过时，直接造成桥面、内部构件裂缝，降低桥梁工程的安全标准；⑥次应力因素，受力过偏或重心偏移，促使桥梁工程局部表现出裂缝；⑦温差过大，变动性明显。

3 完善桥梁施工的技术

分析桥梁工程产生裂缝的原因以及表现形式，提出科学的完善措施，提高桥梁施工的能力，保障桥梁工程的施工质量，施工技术的具体分析如下：

3.1 圍堰技术

围堰是防止桥梁裂缝的主体技术，通过稳固桥梁基坑，保障整体的稳定性，排除受力、内部结构等多样原因引发的裂缝。围堰技术能够可靠处理基坑内的地下水，降低基坑渗漏，固定基坑位置，防止基坑变动，对整个桥梁造成不安全的环境。围堰技术的应用，需要综合考虑基坑条件、施工工期以及周围环境，排除不良因素的影响，有效防止围堰施工过程中，出现工程干扰，同时还要合理选择围堰材料，保障基坑围堰处理的性能、水平。围堰技术基本用于间接因素引发的裂缝，对裂缝控制具有高效的作用。

3.2 通道、涵洞施工

通道、涵洞在桥梁施工中，具有系统的特点，与桥梁整体的使用存在关联，在很大程度上容易造成裂缝。通道、涵洞的施工技术，必须遵循严格的工艺要求，严禁出现随意处理的情况，特别是在放样环节，必须保障放样标准，控制标线高度，提高准确度[3]。必要时，还可邀请监理机构参与，以此完善施工技术的处理，提升通道、涵洞的处理水平。

3.3 桩基施工技术

桩基在桥梁施工中，属于最基础的部分，对桥梁工程具有一定的意义。桩基施工技术的要点主要体现在两部分：①埋设护筒，提高桥梁工程的定位能力，防止桥梁受力不平衡，合理处理护筒埋设中的各项数据，保障参数稳定，符合桥梁受力标准；②冲击成孔，对护筒起到完善作用，提高护筒的粘合性，防止桩基在施工或受力时，出现位移、变形等危险，控制冲击成孔的工艺，合理分配冲击密度，提高桩基技术的施工能力。

3.4 焊接技术

焊接主要用在钢筋结构中，提高钢筋的连接能力，稳定钢筋混凝土支撑水平。焊接时，设置标志参数，采用高效焊接工艺，对钢筋实行预焊处理，确定钢筋的力学标准，提升焊接水平。例如：电弧焊，合理处理双面焊接，确保各项焊接方式符合实际钢筋的需要。合理规划焊接参数，保障焊缝长度，优化处理焊缝弯曲处的连接方式，避免焊接技术不到位，埋下裂缝隐患。

3.5 立柱施工

立柱技术是桥梁施工中比较重要的内容，提高桥梁工程防裂缝的能力。立柱施工中，需要特别注意模板的选择，由此才可确保施工技术的准确性[4]。①严格验收模板质量，主要在拼接处实行细致检查，针对未达到标准的问题，采取科学的处理措施；②检查模板强度，严格规划浇筑过程，避免出现漏浆，提高封实水平。

4 结束语

桥梁工程具有整体的特性，即使出现细小裂缝，也会影响桥梁工程的健康程度和使用水平，无法确保桥梁工程的质量，所以利用合理的施工技术，提高桥梁工程的施工能力，避免施工技术不到位，为桥梁工程埋下安全隐患，影响到桥梁工程的后期运行和应用，引发较大的工程损失。由此可见：重点分析桥梁裂缝产生的原因，有利于提高桥梁施工技术的效益，提高桥梁施工的工程质量。

参考文献

[1]杨思松.桥梁施工裂缝成因的探讨[J].江西建材.2011，（03）：34～36.

[2]钟诚.桥梁施工裂缝的成因及解决对策[J].民营科技.2012，（03）：15～17.

[3]简永航.桥梁施工技术及存在的质量问题探讨[J].黑龙江交通科技.2012，（02）：45～47.

桥梁裂缝成因 篇6

1 建筑桥梁施工裂缝的成因

1.1 施工工艺存在问题

混凝土作为道路桥梁施工的主要原材料, 受外界温度的影响加大, 如果后期的养护不到位也会必然会造成道路桥梁出现裂缝, 温度的变化会出现热胀冷缩的现象, 当混凝土的变形受阻时, 其内部结构会出现变化, 产生拉力, 当拉力超过混凝土的强度时, 就会出现裂缝, 外界温度滨化是造成道路桥梁出现裂缝的主要原因, 因此在天气极端寒冷和炎热的时候, 混凝土往往不进行混凝土的施工, 这样能够有效的保障道路桥梁的质量。在道路桥梁施工的过程中必然会使用到钢筋是, 混凝土是钢筋的保护层, 但是在实际的施工过程中, 混凝土无法真正的发挥保护作用, 造成这种现象的原因有很多, 首先是混凝土的厚度不足, 因此道路桥梁在长期的使用中受到磨损;其次是混凝土企业受到利益的趋势, 使用质量较差的原材料, 影响了混凝土的质量, 受到空气中二氧化碳的腐蚀, 使混凝土的保护层变薄, 甚至会出现脱落;这就导致钢筋暴露在空气中, 与空气中的氯化物发生化学反应, 腐蚀了钢筋, 导致钢筋表面的氧化膜脱落, 降低了钢筋的承载能力, 导致道路桥梁裂缝问题严重。

1.2 施工材料质量差

道路桥梁是国家经济的重要保障, 施工的质量不仅影响了道路桥梁外观的美观性, 还会影响员工的使用者的安全, 因此对于施工中原材料的质量有着很高的要求, 不仅要保障原材料的质量符合标准和要求, 还要保障混凝土生产过程中各种原材料的配比符合标准, 严格控制沙石、水泥、外加剂的配比, 水泥的强度和稳定性要符合行业标准, 保障混凝土的而耐久性、塌落度、以及强度, 同时要控制水泥的含碱量, 因为骨料与水泥中的碱在一定的条件的影响下, 会发生化学反应, 进而影响混凝土的质量, 导致道路桥梁出现裂缝。

1.3 建筑施工技术监管不严

我国的建筑施工技术的相关监管机制尚未形成, 从自身而言, 企业内部没有严格的建筑施工技术监管体系, 对于个岗位的人员没有严格按照施工人员管理的相关规定进行有针对性的监管, 从外部原因来看, 现存的监管公司较多, 资质不明, 彼此之间竞争激烈, 恶性竞争普遍存在, 加上专业的建筑施工监管人员较少, 监管人员业务素质低、管理水平有限, 这也是导致我国中小水利工程施工质量得不到保障的一个重要原因。

1.4 施工人员素质有限

我国的建筑施工企业是工作量比较大、危险性较高, 但是薪资待遇相对较差的行业, 因此很难吸引到专业的施工人员, 目前, 主要是农民工进行道路桥梁的施工, 这些人的专业素质较差, 没有专业的施工技巧, 不能按照专业的施工流程进行施工;同时, 农民工对于专业的施工设备的操作不合理, 不仅存在安全隐患, 遇到突发事件不能够及时的处理, 还会导致施工的过程中路面、桥面的承载能力到不到标准, 在长期的使用的过程中出现裂缝;加上目前路面桥面上的原材料堆积现象严重, 施工进度无序等等问题都加剧了道路桥梁的裂缝严重的现象。

2 建筑桥梁施工裂缝的控制措施

2.1 完善建筑施工现场的技术监管制度

建筑施工技术监管是保障建筑工程施工质量和安全的关键, 不断加强施工技术监管制度建设, 严格工作程序, 坚持用制度管人、管事, 完善科学民主决策和责任追究机制, 细化项目法人、施工、监管等单位质量管理各环节的工作程序, 全力保质量的工作格局。建立建筑施工技术监管例会和专家咨询制, 定期召开监管例会, 与设计、施工等单位共同商讨解决工程建设中发现的问题;发挥专家作用, 为保证工程质量提供技术支持;确保工程现场质量管理人员责任到位, 避免工程纠纷。

2.2 严格审核建筑施工设计方案

设计方案作为建筑施工的重要环节, 施工方案的科学性和合理性是建筑物质量的保障, 因此在施工前要严格审核施工单位和设计方案是否满足建设的要求, 确保施工安全性和经济性, 确保工程质量和资源的合理利用, 原材料的采购量、工程期限等问题都需要通过设计方案的具体内容获得, 因此首先, 要求建筑方案设计人员要有一定的知识储备和经验, 具有正确的工作态度, 设计过程中认真负责, 一丝不苟, 确保建筑施工方案的科学性、合理性并且符合实际情况, 其次要保证建筑设计方案没有不正确的内容, 面面俱到, 同时还要具有一定的预见性, 对于工程中可能存在的问题要提前预警, 做出解决方案;最后设计方案的审核人员要严格审核, 及时发现设计方案中存在的问题并及时整改, 避免因方案不完善所造成的建筑质量出现问题, 施工过程中, 施工人员要严格按照建筑施工方案程序进行。

2.3 严格控制温度

由于道路桥梁属于露天施工的项目, 因此混凝土很容易受到外界条件的影响, 尤其是受温度的影响较大, 想要减少道路桥梁出现裂缝的现象, 首先, 需要严格监控混凝土搅拌过程中的温度, 对于温度变化较大的时间段需要做好防御工作, 当温度出现剧烈的变化时, 能够保障及时的采取措施;其次, 施工质量也会在一定程度上受到减水剂影响, 因此要严格控制减水剂的使用量, 加强混凝土的强度, 减少道路桥梁的裂缝;最后, 同时还要控制好混凝土浇灌和后期养护过程中的温度, 保障道路桥梁的质量。

2.4 合理的修补裂缝

及时在施工的过程中综合考虑各方面的因素, 也不可避免的而出现裂缝, 因此需要采取有效的手段里处理裂缝, 保障道路桥梁的安全性, 首先是表面修补, 这种方法是目前普遍的使用方法, 利用水泥浆的特性, 在混凝土的表面进行涂抹, 来修补裂缝, 这种方法即能够修补不同程度的裂缝, 也不会影响混凝土的结构和承载力, 因此一直以来受到的相关工作人员的追捧;其次, 灌浆修补法, 这种方法比较适合比较深且已经影响道路桥梁的承载力和完整性的裂缝, 表面修补已经不能够从根本上改善道路桥梁的结构强度, 因此需要采用这种方法, 灌浆修补法采用的主要的修补材料是水泥浆和环氧聚合物;最后, 嵌缝修补法, 这种方法是要将裂缝进行开槽, 向槽内填补材料, 经过压实来修补裂缝, 这种修补方法的成本较高, 但是效果与其他的方法相比更好, 在外观上更加的平整、美观, 因此能够更好的保障道路桥梁的外观质量。

3 总结

道路桥梁与我国经济的发展和人们的生活息息相关, 但是由于我国的相关技术水平有限, 因此道路桥梁混凝土容易出现裂缝问题, 这不仅会影响外观的平整和美观, 也会改变混凝土的结构和性能, 缩短道路桥梁的使用寿命, 造成国家资源和财力的浪费, 因此相关的工作人员需要采取多种方式来解决道路桥梁的裂缝问题, 从多角度进行分析, 掌握道路桥梁出现裂缝的原因, 并采取有针对性的措施和手段, 减少裂缝的出现, 保障道路桥梁的质量和安全性, 促进国家经济的发展和进步。

摘要：我国经济的发展带动了建筑行业的发展和进步, 我国的路桥施工数量增多, 但是目前我国施工过程中的混凝土存在一定的问题, 影响了工程的质量, 本文从建筑工程中常见的裂缝问题入手, 提出了防治道路与桥梁施工中裂缝的措施, 确保建筑工程的质量安全。

关键词：路桥施工,裂缝问题,控制措施

参考文献

[1]杨波.谈桥梁施工裂缝成因及防治措施[J].山西建筑, 2013, 9 (2) :190一191.

[2]李开艳.混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策分析[J].门窗:研究与探讨, 2013 (20) :252-253.

[3]侯耀华.混凝土桥梁施工裂缝的成因及防治对策[J].陕西建筑, 2010, l1 (l5) :52-54.

混凝土桥梁裂缝成因简述 篇7

近年来, 我国交通基础建设得到迅猛发展, 各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中, 有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”, 经常困扰着桥梁工程技术专家。其实, 如果采取有效的施工措施, 很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识, 尽量避免工程中出现危害较大的裂缝, 本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结, 以施工找出控制裂缝的可行办法, 达到防范于未然的作用。

1 混凝土桥梁裂缝种类、成因

实际上, 混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多, 甚至多种因素相互影响, 但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类, 就其产生的原因, 大致可划分如下几种:

1.1 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。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:

(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月平均温度的作为变化幅度。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。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

(3) 骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降, 但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行, 混凝土弹性模量不考虑折减。例如2007年南方冰冻灾害导致很多桥梁出现了结构温度裂缝。

(4) 水化热。出现在施工过程中, 大体积混凝土 (厚度超过2.0米) 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, 减少骨料入模温度, 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。

(5) 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。

(6) 预制T梁之间横隔板安装时, 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。采用电热张拉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。试验研究表明, 由火灾等原因引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低, 钢筋与混凝土的粘结力随之下降, 混凝土温度达到300℃后抗拉强度下降50%, 抗压强度下降60%, 光圆钢筋与混凝土的粘结力下降80%;由于受热, 混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩。

2 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, 另外还有自生收缩和炭化收缩。

塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5小时左右, 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, 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等等。

缩水收缩 (干缩) 。混凝土结硬以后, 随着表层水分逐步蒸发, 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。

自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中, 水泥与水发生水化反应, 这种收缩与外界湿度无关, 且可以是正的 (即收缩, 如普通硅酸盐水泥混凝土) , 也可以是负的 (即膨胀, 如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土) 。

炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生, 且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。

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, 成龟裂状, 形状没有任何规律。

研究表明, 影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:

(1) 水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高, 普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大, 则混凝土收缩越大, 且发生收缩时间越长。例如, 为了提高混凝土的强度, 施工时经常采用强行增加水泥用量的做法, 结果收缩应力明显加大。

(2) 骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低;而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小, 含水量大收缩越大。

(3) 水胶比。用水量越大, 水胶比越高, 混凝土收缩越大。

(4) 外加剂。外加剂保水性越好, 则混凝土收缩越小。

(5) 养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应, 获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长, 则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。

(6) 外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大, 则混凝土水分蒸发快, 混凝土收缩越快。

(7) 振捣方式及时间。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定, 一般以5～15s/次为宜。时间太短, 振捣不密实, 形成混凝土强度不足或不均匀;时间太长, 造成分层, 粗骨料沉入底层, 细骨料留在上层, 强度不均匀, 上层易发生收缩裂缝。

对于温度和收缩引起的裂缝, 增配构造钢筋可明显提高混凝土的抗裂性, 尤其是薄壁结构 (壁厚20～60cm) 。构造上配筋宜优先采用小直径钢筋 (φ8～φ14) 、小间距布置 (@10～@15cm) , 全截面构造配筋率不宜低于0.3%, 一般可采用0.3%～0.5%。

3 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, 其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4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, 并将诱发其它形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。

要防止钢筋锈蚀, 设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度 (当然保护层亦不能太厚, 否则构件有效高度减小, 受力时将加大裂缝宽度) ;施工时应控制混凝土的水胶比, 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, 沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

4 施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格, 可能导致结构出现裂缝。

4.1 水泥

(1) 水泥安定性不合格, 水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在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, 使混凝土抗拉强度下降。

(2) 水泥出厂时强度不足, 水泥受潮或过期, 可能使混凝土强度不足, 从而导致混凝土开裂。

(3) 当水泥含碱量较高 (例如超过0.6%) , 同时又使用含有碱活性的骨料, 可能导致碱骨料反应。

4.2 砂、石骨料

(1) 砂石的粒径、级配、杂质含量。

砂石粒径太小、级配不良、空隙率大, 将导致混凝土拌和水用量加大, 影响混凝土的强度, 使混凝土收缩加大, 如果使用超出规定的特细砂, 后果更严重。砂石中云母的含量较高, 将削弱水泥与骨料的粘结力, 降低混凝土强度。砂石中含泥量高, 不仅将造成混凝土拌和水用量加大, 而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多, 将延缓水泥的硬化过程, 降低混凝土强度, 特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应, 体积膨胀2.5倍。

(2) 碱骨料反应。

碱骨料反应有三种类型:

(1) 、碱硅酸反应。参与这种反应的骨料有流纹岩、安山岩、凝灰岩、蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石英、玻璃质火山岩、玉髓及微晶或变质石英等。反应发生于碱与微晶氧化硅之间, 其生成物硅胶体遇水膨胀, 在混凝土中产生很大的内应力, 可导致混凝土突然爆裂。这类反应是碱骨料反应的主要形式。

(2) 、碱硅酸盐反应。参与这种反应的骨料有粘土质岩石、千枚岩、硬砂岩、粉砂岩等。此类反应的特点是膨胀速度非常缓慢, 混凝土从膨胀到开裂, 能渗出的凝胶很少。

(3) 、碱碳酸岩反应。多数碳酸岩石没有碱活性, 有特定结构的泥质细粒白云质灰岩和泥质细粒灰质白云岩才具有与碱反应的碱活性, 且还须高碱度、一定湿度环境下才能反应膨胀。

碱骨料反应裂缝的形状及分布与钢筋限制有关, 当限制力小时, 常出现地图状裂缝, 并在缝中有白色或透明的浸出物;当限制力强时则出现顺筋裂缝。在工程实践中必须对骨料进行碱活性检验, 采用对工程无害的材料, 同时使用含碱量低的水泥品种。

4.3 拌和水及外加剂

拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土, 或采用含碱的外加剂, 可能对碱骨料反应有影响。

5 施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中, 若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝, 特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异, 比较典型常见的有:

(1) 混凝土保护层过厚, 或乱踩已绑扎的上层钢筋, 使承受负弯矩的受力筋保护层加厚, 导致构件的有效高度减小, 形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

(2) 混凝土振捣不密实、不均匀, 出现蜂窝、麻面、空洞, 导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

(3) 混凝土浇筑过快, 混凝土流动性较低, 在硬化前因混凝土沉实不足, 硬化后沉实过大, 容易在浇筑数小时后发生裂缝, 既塑性收缩裂缝。

(4) 混凝土搅拌、运输时间过长, 使水分蒸发过多, 引起混凝土塌落度过低, 使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

(5) 混凝土初期养护时急剧干燥, 使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

(6) 用泵送混凝土施工时, 为保证混凝土的流动性, 增加水和水泥用量, 或因其它原因加大了水灰比, 导致混凝土凝结硬化时收缩量增加, 使得混凝土体积上出现不规则裂缝。

(7) 混凝土分层或分段浇筑时, 接头部位处理不好, 易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时, 后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑, 引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时, 先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好, 新旧混凝土之间粘结力小, 或后浇混凝土养护不到位, 导致混凝土收缩而引起裂缝。

(8) 混凝土早期受冻, 使构件表面出现裂纹, 或局部剥落, 或脱模后出现空鼓现象。

(9) 施工时模板刚度不足, 在浇筑混凝土时, 由于侧向压力的作用使得模板变形, 产生与模板变形一致的裂缝。

(10) 施工时拆模过早, 混凝土强度不足, 使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

(11) 施工前对支架压实不足或支架刚度不足, 浇筑混凝土后支架不均匀下沉, 导致混凝土出现裂缝。

(12) 装配式结构, 在构件运输、堆放时, 支承垫木不在一条垂直线上, 或悬臂过长, 或运输过程中剧烈颠撞;吊装时吊点位置不当, T梁等侧向刚度较小的构件, 侧向无可靠的加固措施等, 均可能产生裂缝。

(13) 安装顺序不正确, 对产生的后果认识不足, 导致产生裂缝。如钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工时, 钢筋混凝土墙式护栏若与主梁同时浇筑, 拆架后墙式护栏往往产生裂缝;拆架后再浇筑护栏, 则裂缝不易出现。

(14) 施工质量控制差。任意套用混凝土配合比, 水、砂石、水泥材料计量不准, 结果造成混凝土强度不足和其他性能 (和易性、密实度) 下降, 导致结构开裂。

6 结语

钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述 篇8

1 裂缝的种类与成因分析

钢筋混凝土结构裂缝成因复杂, 种类繁多, 尤其产生的原因, 大致可分为以下几种:

1.1 荷载引起的裂缝

钢筋混凝土桥梁在常规静荷载、动荷载以及此应力下产生的裂缝为何在裂缝。荷载裂缝多出现在结构构件的受拉区、受剪区或振动严重部位。主要分为直接应力裂缝和次应力裂缝两种。直接应力裂缝直指外荷载引起的直接应力产生的裂缝, 其原因主要表现为三个方面:

1) 设计计算阶段, 结构计算时忽视了裂缝宽度和变形验算、计算模型与实际结构有较大差异、荷载少算或漏算、内力计算与配筋计算不正确、结构设计时未考虑或漏算、内力计算与配筋计算不正确、结构设计时未考虑施工的可行性、钢筋布置错误、构造处理不当等;

2) 施工阶段, 施工机具、材料等施工荷载随意放置、随意翻身、起吊、运输、安装构件、结构施工顺序不当等;

3) 试用阶段, 使用荷载大大超过设计荷载 (即汽车超载运输) 、车辆的撞击、发生大风和地震等恶劣自然现象等。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力阐述的裂缝, 其原因主要表现为两个方面:一是结构的实际工作状态同常规计算有较大差异, 从而在某些部位引起次应力导致结构开裂;二是桥梁施工完成后进行开槽、凿洞等, 导致洞口附近产生应力集中现象。

1.2 温度变化引起的裂缝

1) 温差。一年四季温度不断变化, 以及每天的昼夜温差等。当夏天温度高时, 桥梁梁板会变热膨胀, 产生纵向水平力, 当梁板位移时, 就会引起应力裂变, 产生裂缝。

2) 水化热。在施工过程中, 混凝土浇筑后, 水泥水化会产生热量, 如不能及时散热, 就会累聚温度上升, 膨胀开裂。因此, 在混凝土浇筑中规定水泥用量不能大于500kg/m3, 且气温在32℃以上时, 不允许混凝土施工。

1.3 混凝土原材料质量引起的裂缝

1) 水泥。水泥安全性不合格。因水泥烧制过程中, 石料未烧透, 残留有游离的氯化钙, 氯化镁, 在水泥凝结过程中, 水化速度很慢, 在水泥终凝后, 还会继续反应, 产生内应力, 导致混凝土开裂。

2) 砂、石等料。所用的砂、石料如果属于酸性类岩, 如;安山岩, 凝灰岩, 石英岩, 硬绿泥岩及方石英等, 所用水泥又为碱性水泥, 混凝土结构物又长期处于有水环境中, 则氧化铝、氧化镁碱与二氧化铝之间就会发生碱级料化学反应, 产生内应力, 导致混凝土结构物开裂, 破碎。

1.4 施工工艺引起的裂缝

在钢筋混凝土、运输、浇筑养护过程中, 以及制件在运输拼装及吊装过程中, 施工工艺不完善, 造成裂缝出现, 比较常见的有:

混凝土搅拌, 运输时间过长, 超过水泥初凝时间, 造成混凝土表面龟裂细纹出现。

墩柱钢筋笼绑孔过程中, 加强筋及箍筋焊接加工不到位, 造成向外张力, 容易引起环向规则裂纹。

混凝土浇注完毕后, 收面次数不够, 特别是最后一次收面时机没掌握好, 同时养护不及时造成表面龟裂, 或冬天施工保温措施不得当, 造成表面不规则细裂纹。

混凝土分层浇筑时, 接头部位没处理好。比如, 没凿毛表面已活动部分没清理干净, 容易造成新的结合部位粘结不牢, 形成裂纹。另外, 在接头部位浇筑时, 产生离析, 接头处石子过多, 振捣时又漏振该处, 造成该部位“蜂窝”现象严重, 裂缝出现。

混凝土构件拆模过早, 特别是预应力预制构件, 出模过早, 很容易造成构件两端底座裂缝出现。

钢筋混凝土连续箱梁采用满堂支架浇筑施工时, 浇筑前未对模板支架进行预沉降, 浇筑后造成模板不均匀沉降, 形成裂纹。另外, 支架, 基础局部混凝土厚度不够, 造成破坏而又未及时进行修补处理, 浇筑后箱梁发生不均匀沉降, 形成裂纹。

2 裂缝状态判断

钢筋混凝土结构在正常施工极限状态下出现裂缝属于正常现象。我们根据裂缝对桥梁的危害性的大小把裂缝分为有害裂缝和无害裂缝。有害裂缝主要指对桥梁结构的承载能力 (强度) 、变形 (刚度) 、节点构造的可靠性等有直接影响或严重影响的裂缝。无害裂缝主要指对桥梁结构影响较小的裂缝。由于无害裂缝在后期的发展过程中可能形成新的有害裂缝, 因此, 我们要及时对有害裂缝进行加固, 对无害裂缝进行有效预防和控制。

3 结语

桥梁是国家的重要基础设施, 它的安危直接关系着人民的生命和财产安全。一座桥梁从建成到使用, 会涉及到设计、施工、监理、使用等各个方面。混凝土桥梁产生裂缝的原因较为复杂, 工程实例中也是允许微小裂缝产生的, 保证不出现裂缝是较难实现的, 但是我们是能够尽量减少因为设计疏漏、施工低劣、监理不当、运营管理不力等诸多人为因素所产生的裂缝扩展, 从而保证桥梁不会因为裂缝扩展导致钢筋腐蚀、脆性断裂等病害发生。

参考文献

[1]姜慧君.混凝土结构温度裂缝的控制与防范[J].安徽建筑, 2000.

混凝土桥梁裂缝成因综述 篇9

荷载引起的裂缝包括直接应力裂缝和次应力裂缝。

1.1 直接应力裂缝原因

(1) 设计计算阶段。

结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸交代不清等。

(2) 施工阶段。

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。

(3) 使用阶段。

超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。

1.2 次应力裂缝原因

(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。

(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。因此, 若处理不当, 在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。

(3) 实际工程中, 次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起, 只是按常规一般不计算, 但随着现代计算手段的不断完善, 次应力裂缝也是可以合理验算的。

2温度变化引起的裂缝

2.1 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、钢架桥等。我国年温差一般以一月和七月月平均温度的作为变化幅度。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。

2.2 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。日照和骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

2.3 骤然降温

突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降, 但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行, 混凝土弹性模量不考虑折减。

2.4 水化热

出现在施工过程中, 大体积混凝土 (厚度超过2 m) 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, 减少骨料入模温度, 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。

3收缩引起的裂缝

3.1 塑性收缩

发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5 h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。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。

3.2 缩水收缩 (干缩)

混凝土结硬以后, 随着表层水分逐步蒸发, 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。

3.3 自生收缩

自生收缩是混凝土在硬化过程中, 水泥与水发生水化反应, 这种收缩与外界湿度无关, 且可以是正的 (即收缩, 如普通硅酸盐水泥混凝土) , 也可以是负的 (即膨胀, 如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土) 。

3.4 炭化收缩

大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生, 且随二氧化碳的浓度的增加而加快。

4影响混凝土收缩裂缝的主要因素

4.1 水泥品种、标号及用量

矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高, 普通水泥、火山灰水泥、混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大, 则混凝土收缩越大, 且发生收缩时间越长。

4.2 骨料品种

骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低;而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小, 含水量大收缩越大。

4.3 水灰比

用水量越大, 水灰比越高, 混凝土收缩越大。

4.4 外掺剂

外掺剂保水性越好, 则混凝土收缩越小。

5基础变形引起的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移, 使结构中产生附加应力, 超出混凝土结构的抗拉能力, 导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:

(1) 地质勘察精度不够、试验资料不准。

(2) 地基地质差异太大, 地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。

(3) 结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下, 各部分基础荷载差异太大时, 有可能引起不均匀沉降。

(4) 结构基础类型差别大, 也可能引起地基不均匀沉降。

(5) 分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时, 如分期修建的高速公路左右半幅桥梁, 新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结, 均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。

(6) 地基冰冻或融化均可造成不均匀沉降。

(7) 桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时, 可能造成不均匀沉降。

(8) 桥梁建成以后, 原有地基条件变化可能造成不均匀沉降。

对于拱桥等产生水平推力的结构物, 对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移裂缝的主要原因。

6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, 其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4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, 并将诱发其它形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。

要防止钢筋锈蚀, 设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度 (当然保护层亦不能太厚, 否则构件有效高度减小, 受力时将加大裂缝宽度) ;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, 沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

7施工材料质量引起的裂缝

7.1 水 泥

(1) 水泥安定性不合格, 水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在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, 使混凝土抗拉强度下降。

(2) 水泥出厂时强度不足, 水泥受潮或过期, 可能使混凝土强度不足, 从而导致混凝土开裂。

(3) 当水泥含碱量较高 (例如超过0.6%) , 同时又使用含有碱活性的骨料, 可能导致碱骨料反应。

7.2 砂、石骨料

7.2.1 砂石的粒径、级配、杂质含量

砂石粒径太小、级配不良、空隙率大, 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, 如果使用超出规定的特细砂, 后果更严重。砂石中云母的含量较高, 将削弱水泥与骨料的粘结力, 降低混凝土强度。砂石中含泥量高, 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。砂石中有机质和轻物质过多, 将延缓水泥的硬化过程, 降低混凝土强度, 特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应, 体积膨胀2.5倍。

7.2.2 碱骨料反应

(1) 碱硅酸反应。

生成物硅胶体遇水膨胀, 在混凝土中产生很大的内应力, 可导致混凝土突然爆裂。这类反应是碱骨料反应的主要形式。

(2) 碱硅酸盐反应。

此类反应的特点是膨胀速度非常缓慢, 混凝土从膨胀到开裂, 能渗出的凝胶很少。

(3) 碱碳酸盐反应。

碱骨料反应裂缝的形状及分布与钢筋限制有关, 当限制力小时, 常出现地图状裂缝, 并在缝中有白色或透明的浸出物;当限制力强时则出现顺筋裂缝。在工程实践中必须对骨料进行碱活性检验, 采用对工程无害的材料, 同时使用含碱量低的水泥品种。

7.3 拌和水及外加剂

拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。

8结束语

桥梁裂缝成因 篇10

关键词：公路桥梁施工；裂缝成因；防治对策；施工环境；材料选择；工程性质 文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2015）14-0115-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.057

公路与桥梁是重要的公共基础设施，能够使不同地区的交流与沟通更加便捷，为社会的发展做出了贡献。公路桥梁的主要施工材料为混凝土，由于混凝抗压能力强、性价比较高、后期维护成本低，在施工建设中应用非常广泛。但是，混凝土建筑经常会出现裂缝的现象，不仅影响美观，而且危及工程质量，降低桥梁、公路的使用效益，严重者损害群众生命财产安全。由此可见，分析公路桥梁施工中裂缝的原因，并提出相应的防范对策具有现实意义。

1 公路桥梁施工裂缝的成因

1.1 温度因素

公路桥梁施工过程中，经常会由于自然环境温度的变化导致混凝土出现裂缝。混凝土作为重要的建材，也具有热胀冷缩的特点，桥梁与公路施工的环境变化多样，如果施工周期较长，那么季节变化也会带来巨大的温差，混凝土内外的温度变化幅度较大，导致混凝土结构变形。公路与桥梁的结构发生变化，混凝土建筑主体内部就会随之产生压力，由于自身的抗拉强度是有限的，如果超过了混凝土自身的拉伸极限，那么就会产生裂缝。由于温度因素导致的裂缝，通常称之为“温度

裂缝”。

1.2 荷载因素

公路与桥梁的基本功能就是承担交通工具的行驶，自然会承载不同形式的压力，包括机动车的动力荷载、配套设施的静态荷载等。如果承载的重量超过了公路桥梁本身能够承受的压力，那么长此以往，建筑主体便会出现裂缝。由于荷载因素导致裂缝的种类也有差异，可以分为扭曲式裂缝、局部裂缝、重力型裂缝等，这些不同荷载形式导致的裂缝的基本特点也有区别。

1.3 材料因素

公路与桥梁施工选择的材料主要是混凝土，混凝土作为重要的建材之一，主要由水泥、砂、骨料等材料组成，如果材料质量不达标，那么必然会影响混凝土的质量，最终导致建筑裂缝。例如砂石的直径没有达到相应的标准，直径超出了标准数值或者没有达到要求，与其他材料匹配的比例有误差，混凝土就会出现较大的空隙，在加大水泥和水的用量的同时，必然会影响混凝土的强度，进而导致混凝土收缩性比较差。在配料的过程中，如果矿物质的含量较高，那么水泥和骨料的黏合力就会下降，材料的整体抗压力便会降低。如果砂石中含有大量的泥，那么在配料中会增加水泥与水的用量，混凝土的抗冻性、防渗水性都会降低，长时间地遭受冷冻和渗水，建筑主体容易出现裂缝。

2 公路桥梁施工裂缝的防治对策

2.1 温度因素导致裂缝的防治对策

温度变化是导致公路桥梁裂缝最常见的因素，因此在施工过程中，需要采取有效的措施，最大程度避免工程受到自然温度的影响。结合工程具体情况，可以从以下五个方面入手：

第一，在材料处理过程中，可以用水将碎石冷却，这样可以有效降低混凝土浇筑温度，避免在低温环境下由于冻胀而产生裂缝。

第二，可以通过降低浇筑水泥的厚度来对混凝土建筑主体进行散热，特别是在温度较高的气候中，有效的散热可以缓解由于高温带来的膨胀，保证公路、桥梁结构的稳定性。并且只有保证施工工艺，才能将桥梁产生混凝土裂缝的几率控制在最小的范围，桥梁结构钢筋保护层厚度如表1所示：

表1 桥梁结构钢筋保护层厚度

第三，温度变化导致的裂缝往往是由于温度变化过大，因此，可以在桥梁、公路主体内部设置管道，进行冷水的循环流动，这样可以降低混凝土内部的温度。

第四，在公路、桥梁施工过程中，需要谨慎控制混凝土的入模温度。由于公路、桥梁工程的特殊性，需要的混凝土体积较大，因此浇筑工作往往在气温适宜的秋季进行，这样可以避免温度过高或者过低带来的负面影响，防止裂缝产生。如果受限于施工工期，需要在冬季或者夏季进行浇筑，那么夏季要避免阳光暴晒，降低入模的温度，冬季则要采取保暖措施，控制温度，避免温差过大。

第五，做好前期的规划工作，控制拆模时间，并且在拆模过程中，也要注意温度的控制。总而言之，将施工建筑温度稳定在一定范围内，防止温差过大导致的热胀冷缩。需要注意的是，在进行拆模过程中，可以适当调整拆模的时间，防止早期裂缝的出现。

2.2 载荷因素导致裂缝的防治对策

荷载因素也是导致裂缝的原因之一，而且由于公路与桥梁的性质，荷载始终是处于变化的状态，其防治具有一定难度。在实践中，可以通过概率统计法，分析静态荷载与动态荷载的不同概率，对数据进行分析，构建统计模型，计算出公路、桥梁的荷载范围。在施工过程中，要避免机械设备的集中堆放，防治某个区域荷载超出承受范围。除此之外，需要做好混凝土的早期维护工作，避免混凝土内外温差过大。在温度较低的环境中，要做好建筑主体的保温工作，防止温度过低，混凝土内部水分凝固，路面、桥面发生冻胀而产生裂缝。

2.3 建筑材料因素导致裂缝的防治对策

公路、桥梁建筑材料没有达到标准，也会导致裂缝，防范要点是严格控制材料的质量标准。在施工过程中，要根据工程的具体要求，选择符合建筑标准的材料，最大程度避免偷工减料，或者贪图价格低廉而选择劣质材料，这样一来混凝土自身的强度会有所降低，抗压力弱，必然导致裂缝的出现。采购人员需要了解建材市场的基本情况，对建材供应商进行严格筛选，确保建筑材料质量过关，这样公路、桥梁才有安全保障。施工單位也要不定期对建筑材料进行抽检，既要明确混凝土浇筑材料的质量要求，又要加强对混凝土调配材料的质量控制，避免因材料质量不合格而导致裂缝的产生。

3 结语

综上所述，公路桥梁裂缝的危害非常严重，影响建筑自身功能的实现，危及生命财产安全。因此，在施工过程中，施工人员与技术人员要通力配合，从多个角度综合防止裂缝发生，包括温度变化、材料选择、荷载调整等，通过采取有效的防控措施，预防、控制公路桥梁裂缝的产生，确保公路桥梁质量符合国家安全标准，提高其使用效率，由于自身的性能，延长使用的年限，并且需要监理机构对施工进行严格监督，降低各个环节出现的误差，进而提高我国建筑工程的安全性。

参考文献

[1] 张文宇.公路桥梁施工中裂缝的成因及防治对策分析[J].门窗，2014，5（20）.

[2] 李洋.浅析公路桥梁施工中裂缝的成因及防治对策

[J].黑龙江交通科技，2013，9（15）.

[3] 马春江.桥梁工程施工裂缝的成因及防治对策分析

[J].交通科技，2014，4（15）.

[4] 郑莉娜，刘萍，李建林.公路桥梁施工裂缝的成因及防治[J].中国高新技术企业，2014，（1）.

[5] 陈水君.公路桥梁施工混凝土裂缝成因及防治措施

[J].交通标准化，2012，10（8）.

浅析桥梁裂缝的成因及控制措施 篇11

1 设计方面

(1)裂缝成因:设计计算阶段,主要是设计疏漏,结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;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)控制措施—优化设计:1)改善配筋:(1)薄壁结构配筋中增设防裂筋,一般用小直径钢筋,小间距布置,可明显地提高混凝土抗裂性。(2)大体积混凝土配筋中增设温度筋,分层布置,一般用小直径、小间距布置,以减少因混凝土抵抗温度应力所引起的混凝土变形。(3)结构的转角处、锚固断面、构件形状突变处、预留孔道处、受力钢筋截断处等容易出现裂缝的部位增设抗裂筋,较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢,以分散应力,防止裂缝的出现。2)增加应力释放途径,减少内外约束:(1)设应力释放缝:在断面小的结构中按受力特点规则地增设应力释放缝。在采取分层或分块浇筑的大体积混凝土中,合理设置水平或垂直施工缝。(2)设置后浇缝:当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减小外应力和温度应力;同时增加混凝土散热面积,降低混凝土的内部温度。(3)设置滑动层及缓冲层:在大体积混凝土基础与岩石地基或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采用平面浇沥青胶铺砂、或刷热沥青、或铺卷材;在垂直面、键槽部位设置缓冲层,如铺设30mm~50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。(4)在大体积混凝土内部预埋冷却水管,预制T梁及连续刚构中以预埋预应力管道为冷却水管,通入冷却水,强制降低混凝土水化热温度。(5)易发生裂缝的重要结构部位混凝土设计时外掺定量的纤维材料,提高混凝土的抗拉能力,避免裂缝产生。

2 材料性质及其使用

(1)裂缝成因:水泥的反常凝固、反常膨胀、离析与泛浆以及水泥的水化热不按规范操作;混凝土骨料的配合比、密度、空隙率、弹性模量等不符合要求等都会产生裂缝。(2)控制措施—精配材料:1)选用优质原材料。(1)水泥:选用水化热较低、收缩量较小、干缩值较小、高标号、早期强度较高、含碱量较低、初凝时间较长的水泥,以减少水化热量总量,减小温差变化幅度,减少水泥水化时收缩量,增强水泥胶和物的早期强度,从而避免因温差、干缩等原因产生的裂缝。(2)粗细集料:选用吸水率较小、收缩性较低、级配良好的骨料,控制骨料中云母、含泥量、有机质和轻物质和硫化物的含量,以减少骨料的收缩,增强混凝土强度。2)确定最佳配合比。(1)水灰比:一般来说用水量越大,水灰比越高,混凝土干缩越大。水灰比一般控制在0.5以下。(2)外掺矿物粉:为减小混凝土中水泥含量,减少水化热及收缩,一般采取外掺粉煤灰等矿物粉,替代混凝土中的部分水泥,矿物粉掺配比例宜占胶凝总量的1/4。(3)外加剂:掺加高效减水、增塑、缓凝剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,减少水化热总量,减少混凝土干缩,推迟热峰的出现。

3 施工方面

(1)裂缝成因:不按设计图纸施工,使结构受力模型与设计不相符;施工中混凝土振捣不密实、初期养生不够、拆除支架顺序不按规定;不加限制地堆放施工机具、材料,超过计算荷载;不根据预制结构受力特点合理起吊、运输、安装;施工蛮干、乱开孔、乱埋预埋件、乱开槽、乱支牛腿等都会产生裂缝。(2)控制措施—合理施工:在混凝土结构立模、浇筑、预制构件运输、堆放、拼装及吊装过程中,必须合理组织施工,防止因施工原因产生裂缝。1)混凝土立模与支架:模板与支架必须具有足够的强度和刚度。支架设置在具有足够强度的地基上,防止因不均匀沉降而产生裂缝。在支架拆除时,施工应按顺序进行,避免由于产生瞬时动荷载而导致的对结构的冲击作用而产生的裂缝。2)混凝土浇筑:(1)混凝土施工时,必须严格按照规范施工,尽量克服由于材料性质所产生的裂缝。(2)混凝土搅拌与运输时,合理确定施工时间的长短,防止混凝土水灰比加大,避免混凝土凝结硬化时收缩量增加;同时,要防止水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使混凝土出现不规则的收缩裂缝。(3)混凝土振捣时,防止过振、漏振及振捣不密实,严禁出现混凝土中粗细骨料不均匀、硬化后沉落过大及成型后出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀等现象;还要避免混凝土抵抗裂缝的抗拉强度降低、塑性收缩及成为荷载裂缝的起点。(4)混凝土分层或分段浇筑时,接头部位要处理好,防止在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝;浇筑时分层适度,使混凝土中水化热合理散发。(5)混凝土初期养护时不得急剧干燥或早期受冻,防止混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝、局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。3)预制构件运输、堆放、吊装:预制构件堆放时,支承垫木应在一条垂直线上,运输过程中防止剧烈颠撞,吊装时吊点位置恰当,在刚度较小的方向设置可靠的加固措施等,均可避免应力裂缝的产生。

4 外部环境

(1)裂缝成因:温度与湿度的变化、混凝土构件内外温差、内部钢筋的锈蚀、受盐类的化学腐蚀,车轮的磨损、地震荷载、地基变形及沉降等外部环境影响也会产生裂缝。(2)控制措施—实时监控:在施工过程中,及时对支架及模板变形、混凝土配合比、混凝土入模温度进行监控,发现问题及时处理。

5 结语