关于混凝土桥梁裂缝的种类及成因的探讨

关于混凝土桥梁裂缝的种类及成因的探讨

作者：黄贤涌

来源：《城市建设理论研究》2012年第31期

【摘要】随着我国交通事业的不断发展，全国各地修建了大量的混凝土桥梁，然而桥梁裂缝的出现，不但影响了桥梁本身功能的发挥，还降低了安全性能以及桥梁本身所体现的美感，本文主要对混凝土桥梁裂缝出现的种类与成因进行了探讨，以供大家参考。

【关键词】交通混凝土桥梁裂缝成因种类

[ Abstract ] along with our country the development of traffic, the country built a large number of concrete bridges, however the bridge cracks appeared, not only affect the function of the bridge itself, but also reduce the safety performance and the bridge itself embodies beauty, this paper focuses on the concrete bridge crack types and genesis, for your reference.

[ Key words ] traffic, concrete bridge, crack, types

中图分类号TU377文献标识码：A 文章编号：

前言：

在当今世界的建筑结构中，混凝土建筑结构应用最为广泛，其根本原因是混凝土取材相比其它材料更为广泛，而且具有比较明显的价格优势，另外它可以浇注的形状比较多，耐火性能比较好还不容易被风化，养护费用低廉等优点，所以得到了大多数建设者的认可；但它也有应当引起注意的缺陷，那就是在抗拉性能方面比较差，很容易开裂。混凝土桥梁在使用过程中，各构件都是带缝工作的，有些裂缝很细小，危害程度也很小，并不影响桥梁构件的安全和使用。有些裂缝的出现则是在化学因素、外界物理和和荷载的作用下产生的，这种裂缝如果不断的产生和扩展，会对桥梁工程质量产生严重的危害，甚至造成跨塌事故，必须引起注意。以下主要对比较常见的几种裂缝进行了探讨。

一、荷载引起的裂缝

混凝土建筑的桥梁在常规的静或动荷载以及在次应力的作用下出现的裂缝被统称为荷载裂缝，经过多年对桥梁裂缝的分析，这种裂缝可分为两种，直接应力裂缝与次应力裂缝。

（一）直接应力裂缝

直接应力裂缝的产生主要是由于外荷载引起直接的应力而出现的裂缝。归其根本原因是在设计计算的阶段，进行结构的计算时部分出现漏算或者根本没有计算，结构受力的假设不符合实际的受力情况，实际内力与配筋在计算方面出现错误，结构安全方面的系数还太小等导致直

接应力裂缝。在结构设计时，对施工的可能性根本没有考虑，对断面的设计还存在不足，钢筋布置上有错误，构造处理出现不当，结构刚度还有不足，设计图纸不能清楚的说明情况等导致直接应力裂缝。施工阶段无限制的把材料与工具在构件上进行堆放，对预制结构方面的受力特点根本不清楚，擅自改变结构的施工次序与受力模式。在桥梁完工后进入使用阶段有超过设计载荷的车辆通过，桥梁本体有遭受车辆与船舶的接触和撞击，非正常天气、自然灾害和爆炸等对桥体的影响等都可能导致直接应力裂缝。

（二）次应力裂缝

次应力裂缝主要是在外荷载的作用下引发的裂缝，归原因是桥梁本体实际存在的工作状态同常规的计算存在一定的差距，在此之前并未考虑，导致桥体有些部位出现裂缝。桥梁结构需要凿槽与开洞等，在进行常规化的计算中不能用比较准确的公式来模拟计算，通常都是根据经验来对受力钢筋进行设置，通过对大量的实践进行研究说明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，密集在孔洞附近，产生巨大的应力集中。一旦这方面出现问题，在这些结构的转角处或受力钢筋截断处、构件形状突变处等裂缝非常容易出现。

二、温度变化引起的裂缝

因为在桥梁建筑中使用了大量的水泥，水泥具有热胀冷缩的性质，一旦所在的外部环境或者内部的温度产生明显得的变化将会产生变形，如果变形受到约束，在其结构内将会产生一种应力，当它超出混凝土的抗拉强度时裂缝就会出现，我们叫它温度裂缝，它具有随温度的变化张与合的特点。通过对大量温度裂缝的分析看以总结出裂缝出现的主要因素是日照、年温差、骤然降温、蒸汽养护、内外温度不均、冬季施工措施不当和水化热等。

三、地基基础变形引起的裂缝

由于桥梁建筑地范围内的地基基础出现在水平方向的位移或者竖向的不均匀状态的沉降，造成结构力远远大于桥梁混凝土结构的抗拉能力，导致桥体开裂。这种裂缝多在钢筋的上方或者结构的变化之处。究其出现的原因可归纳为地基的地质不均匀，存在差异较大，地质勘察时的试验资料不够准确和精度还不够，结构荷载和结构基础类型都存在很大差异，地基冻胀的原因，桥梁的基础是在不良地质时（滑坡体、活动断层和溶洞等地质），不均匀沉降有可能会发生。

四、收缩引起的裂缝

在桥梁的建筑工程实践中，有诸多因收缩而导致的裂缝，它可主要分为缩水收缩和塑性收缩，另外还有炭化收缩和自生收缩。通过实践表明混凝土收缩裂缝的出现与下列因素有重要的关系，即水泥品种的不同，水泥的标号与用量、骨料品种的不同、养护方法、外掺剂、水灰比、振捣方式及时间和外部环境等。

（一）缩水收缩

缩水收缩又称干缩，混凝土随着时间而结硬，水分也会自然地蒸发，干度升高，湿度下降，混凝土的体积也会有所减少，我们称之为干缩。因为在硬化过程中混凝土表面的与外界接触较大水分损失较快，而内部则水分损失的比较慢，内部收缩小和表面收缩大的不均匀收缩现象就会出现，表面因收缩较快引起变形受到内部混凝土的约束，致使混凝土的表面出现一种承受拉力，当它超过抗拉的强度时就会出现裂缝，统称收缩裂缝。

（二）塑性收缩

塑性收缩主要在施工中发生，出现时间是在浇筑后的4-5小时左右，因为这段时间内水泥的水化反应比较激烈，分子链也逐渐的形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水严重出现收缩，另外骨料因自身的重量不断地下沉，而此时混凝土还没有硬化，被称之为塑性收缩。

五、钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土的质量问题或者保护层的厚度问题，混凝土的保护层遭到二氧化碳的侵蚀与炭化并逐渐渗透到钢筋的表面，混凝土的的碱度将会降低；或者由于氯化物介入致使钢筋的周围有大量的氯离子，造成钢筋表面氧化膜的破坏，钢筋中存在的铁离子和混凝土中已经侵入的水分与氧气发生反应导致锈蚀使混凝土产生膨胀应力，保护层的混凝土出现剥离与开裂，在钢筋的纵向出现裂缝，钢筋一旦锈蚀，混凝土与钢筋之间的握裹力会大大的降低，承载力下降，甚至诱发出其它的裂缝。

六、冻胀裂缝

在大气的温度在0摄氏度以下时，吸水饱和的混凝土会出现冰冻的现象，当游离状态下的水变成冰，体积大概会膨胀9﹪，体积的膨胀会导致出现膨胀应力；同时混凝土的凝胶孔中还有过冷水存在，它在低于-78摄氏度时才会结冰，产生渗透压，直接加大膨胀力降低混凝土的强度，裂缝因此产生。在冬季进行桥梁建筑的施工对预应力孔道灌浆以后必须采取保暖措施防止在沿管道的方向出现冻胀裂缝。吸水饱和和温度低于0摄氏度是发生冻胀破坏的必要条件，当混凝土中骨料的空隙比较多，吸水的性能比较强；骨料中含有比较多的泥土杂质等；混凝土振捣的不密实和水灰比较大；早期养护比较差或不及时等致使早期受冻都会产生冻胀裂缝。

七、施工材料与施工工艺质量引起的裂缝

（一）施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、骨料、砂、拌合水及外加剂组成。在配置混凝土的过程中必须严格、谨慎，如果所选用的材料在质量上不合格也会直接导致裂缝出现。

1、水泥的选用