关于钢筋混凝土桥梁裂缝产生的原因分析

关于钢筋混凝土桥梁裂缝产生的原因分析

摘要：混凝土的抗压强度高，但抗拉强度很低，在桥梁这样的大型建筑物中，混凝土中的裂缝是不可避免的。裂缝是钢筋混凝土桥梁的重大病害之一，它不仅影响桥梁的外观，影响桥梁的耐久性，甚至严重影响桥梁的安全性，引起交通事故；使桥梁的承载能力和使用寿命遭受削弱。作为一名专业技术人员，必须认真分析其产生的原因，从设计施工入手，尽量改善裂缝，本文作者对混凝土桥梁裂缝的原因进行了论述，以供参考。

关键词：钢筋混凝土桥梁裂缝原因

Abstract: Due to the concrete high compressive strength but low the tensile strength, in large-scale buildings such as bridge construction, the concrete cracking is inevitable. Cracking, one of the important diseases in reinforced concrete bridge, not only affects the appearance of the bridge, and the durability, but also the safety, which will cause traffic accident, and weaken the bearing capacity and service life. As a professional and technical personnel, he should carefully analyzes the causes, and try to avoid the cracks from the construction design. The author expounds the causes of the concrete bridge cracking for reference.

Keywords: reinforced concrete; bridge; crack; causes

中图分类号：K928.78 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

引言

在桥梁建造过程中，混凝土开裂是”常见病”和”多发病”，这将影响到结构的正常使用，严重的甚至引起交通事故及缩短结构的使用年限。改革开放以来，我国经济状况得到了突飞猛进的发展，交通基础建设也随之有所提高。一座座美丽的复式立交桥展现在我们面前。混凝土是当今世界建筑结构中使用最为广泛的建筑材料，但它的使用也存在着不足之处。在桥梁建筑和使用过程中，由于混凝土裂缝影响工程质量，甚至造成桥梁坍塌。要想预防事故的发生，就必须对混凝土桥梁裂缝产生的原因从多方面进行分析，归纳，以便在设计、施工中研究出有效的、可行的方法。

一、混凝土裂缝的分类

混凝土在大自然的变化条件下，硬化并产生体积变形。由于各种原材料变形不一致，互相约束而产生的初级压力（拉应力和剪应力），造成原材料本身之间出现肉眼看不见砼部固有的裂缝，这种裂缝的分不规则且不连贯，宽度0.05mm 以下，称之为微观裂缝。在荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害，但在

荷载作用下，或进一步产生温差、干缩的情况下，裂缝开始发展，并逐渐互相串通，从而出现较大的肉眼看得到的裂缝，宽度在0.05mm以上，称之为宏观裂缝。

二、混凝土桥梁裂缝的原因

混凝土桥梁裂缝产生的形式和种类是多种多样的，有自然环境因素产生的、有设计不合理因素产生的、有施工过程中各种因素组合产生的、有养护不当产生的，要想找出解决混凝土桥梁裂缝有效的、可行的办法，就必须从这些产生原因深入思考。

1、自然因素产生的裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性质，温度变化是引起钢筋混凝土裂缝的主要自然因素。温差会使混凝土构件产生移位和变形，当其受到约束，导致局部应力过大，从而出现裂缝，温度裂缝的走向一般无规律，深层或贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行。温度应力也与桥梁所处的地理位置有关，处于比较稳定的海洋性气候中的桥梁要比处于大陆性气候中的桥梁有利一些；在城市内的桥梁要比跨河的或山区的桥梁有利。另外，桥梁结构中的温度应力与太阳照射及照射面的颜色均有很大的关系。当桥梁受太阳暴晒后，温度会比其他部位高，温度梯度呈非线分布，由于受到自身的约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。冬季，吸水饱和的混凝土产生膨胀应力；同时混凝土胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重新分布引起渗透压，使混凝土强度降低导致裂缝出现，成龄后混凝土强度损失可达30%--50%。

2、设计不合理产生的裂缝

在设计计算阶段，结构受力假设和实际受力不符，计算模型不合理，荷载少算或漏算，内力与配筋计算错误，结构安全系数不够，结构设计截面承载力不足，钢筋温度偏低或布置错误，结构钢度不足，结构处理不当，都会产生裂缝现象。

桥梁设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，亢余性小；有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄。我们经常发现混凝土桥梁竖向有截面突变的地方很容易产生裂缝，为了避免此现象出现，在设计期间应多从方面考虑。

我国现行的公路桥涵规范规定：桥梁应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计，这些要求基本上包括了人们关心的所有重要的问题。混凝土桥梁具体的设计过程是按承载能力和正常使用两种极限状态来进行的。按承载能力极限状态是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力，其设计的基本原则是要求荷载效应不利组合的设

计值要小于结构抗力的设计值。同时利用荷载安全系数、材料安全系数及工作条件系数来考虑不确定因素作用下的结构总体的安全储备，是一种极限状态设计法。按正常使用极限状态时控制结构在正常使用状态时应力，裂缝和变形小于一个限定植，即使用容许裂缝宽度来控制混凝土构件的结构设计。

3、施工过程中产生的裂缝

在桥梁建造中，有相当一部分的钢筋混凝土桥梁的裂缝是由于施工方面原因造成的，施工机具、材料堆放不合理；预制结构翻身、起吊、运输、安装不当，造成结构受力不合理；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；都会导致裂缝现象出现。

在高空浇筑混凝土，不注意风速、烈日等因素，会使混凝土收缩值变大而产生裂缝；浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振棒抽撤过快，会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生，模板刚度不足，按缝处理不当，保护层厚度不够或钢筋被扰动，模板漏浆，支撑不沉，拆模过早，初期受冻，都是施工过程中容易导致裂缝的原因。

4、养护不当产生的裂缝

保湿养护是极为重要的，其目的是：减少混凝土表面热扩散，减少内外温度；延缓散热时间，控制降温速率，有利于混凝土强度增长和应力松弛，避免产生贯穿裂缝。在表面需要时及时用草席、草袋覆盖，并洒水或储水养护。夏天延长养护时间，寒冷季节争取保温措施，保护混凝土表面，特别是薄壁结构延长拆模时间，可延缓降温，是混凝土中心与表面温度差减小，防治急剧降温产生裂缝。

混凝土浇捣后，之所以能逐渐凝结硬化，主要是因为水泥水花作用的结果，而水化作用则需要适当的温度和湿度条件，因此为了保证混凝土有适宜的硬化条件，使其强度不断增长，必须对混凝土进行养护。砼（混凝土）的养护目的，一是创造各种条件使水泥充分水化，加速砼硬化：二是防止砼成型后暴晒、风吹、寒冷等条件而出现的不正常收缩、裂缝等破损现象。砼养护法分为自然养护和加热仰浮两种：现浇砼在正常条件下通常采用自然养护。自然养护基本要求：在浇筑完成后，12h以内应进行养护；砼强度未达到C12以前，严禁任何人在上面行走、安装模板支架，更不得作冲击性或上面任何劈打的操作

三、结束语

总之，裂缝在钢筋混凝土梁桥中是不可避免的。由于多种因素影响，可能产生各种形式的裂缝，为了保证结构的使用性和耐久性，必须对裂缝进行控制，当裂缝严重影响到桥梁的强度和刚度时，必须采取措施及时补救。目前，学术界对钢筋混凝土裂缝的原因有不同的观点，从桥梁起初设计到开始作业这一过程，牵涉到许多环节，而某一环节稍有疏忽，均可能使钢筋混凝土桥梁出现裂缝。只有搞清楚了裂缝的机理，才能对症下药，只有合理的处置措施，才能使国家有限