混凝土桥梁裂缝的六种类型分析

孔 洞 附近 密集 ， 生 巨 大 的应 力 集 中。 长 跨 预 应 力 连 续 梁 中 ， 产 在 经 常 在 跨 内根 据 截 面 内 力 需 要 截 断 钢 束 ， 置 锚 头 ， 在 锚 固 设 而
断 面 附 近 经常 可 以看 到 裂 缝 。因此 ， 处理 不 当 ， 这 些 结构 的 若 在
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 ３ ０ 后 抗拉 强 度 ０℃ 下 降 ５ ％ ， 压 强 度 下 降 ６ ％ ， 圆 钢 筋 与 混 凝 土 的粘 结 力 下 ０ 抗 ０ 光
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
３ 荷 载裂 缝
混凝 土 桥 梁 在 常 规 静 、 动荷 载 及 次 应 力 下 产 生 的裂 缝 称 荷 载裂缝 ， 归纳 起 来 主 要 有 直接 应 力 裂 缝 、 次应 力 裂 缝 两 种 。 ３１ 直接应力裂缝 。 是 指 外 荷 载 引 起 的 直 接应 力 产 生 的裂 缝 。 裂缝 产生 的原 因
有：
应 的碱 活 性 ， 还 须 高 碱 度 、 定 湿 度 环 境 下 才 能反 应 膨 胀 。 且 一 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 ， 出 现 地 图状 裂 缝 ， 在 缝 中有 白色 或 透 明 的 浸 出 物 ； 限 常 并 当 制 力 强 时 则 出现 顺 筋 裂缝 。 工程 实践 中必 须 对 骨 料 进行 碱 活 在
强 度 不 足 ， 而导 致 混凝 土 开 裂 。 从
（ 水 泥 安 定 性 不 合 格 ， 泥 中游 离 的 氧化 钙含 量 超 标 。氧 ３） 水 化 钙 在 凝 结 过 程 中 水 化 很 慢 ， 水 泥 混凝 土 凝 结 后 仍 然继 续 起 在
水 化 作 用 ， 破 坏 已硬 化 的水 泥 石 ， 混凝 土抗 拉 强 度 下 降 。 可 使
蚀。
生应力 ， 当应 力 超 过 混 凝 土 抗 拉 强 度 时 即 产 生 温度 裂缝 。 某 些 在 大 跨 径 桥 梁 中 ， 度 应 力 可 以达 到 甚 至 超 出 活 载应 力 。 度 裂 缝 温 温 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
２ 收 缩裂 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 ， 性 收 缩 和 缩 水 收缩 （ 缩 ） 发 生 混 凝 塑 干 是 土 体 积 变 形 的 主 要 原 因 ， 外还 有 自生 收缩 和 炭 化 收 缩 。 研 究 另 表 明 ， 响 混 凝土 收缩 裂 缝 的 主 要 因 素 有 ： 影 （） １ 水泥 品种 、 号 及 用量 。 矿 渣水 泥 、 硬 水泥 、 热水 泥 标 快 低 混凝 土 收缩 性 较 高 ， 通 水 泥 、 山灰 水 泥 、 土 水 泥 混凝 土 收 普 火 矾 缩 性 较 低 。 另 外水 泥 标 号 越 低 、 位 体 积 用 量 越 大 、 细 度 越 单 磨 大 ， 混 凝 土 收 缩 越 大 ， 发 生 收缩 时 间 越 长 。 例 如 ， 了提 高 则 且 为 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 。
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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。 １２ 水 泥 ．
（） １ 当水 泥 含 碱 量较 高（ 例如 超 过 Ｏ６ ）同 时 又 使 用 含 有 ．％ ， 碱 活性 的 骨料 ， 能 导 致碱 骨 料 反 应 。 可 （ 水 泥 出 厂 时 强 度 不 足 ， 泥 受潮 或 过 期 ， 能 使 混 凝 土 ２） 水 可
（ 骨料品种。骨料 中右英 、 ２） 石灰岩、 白云岩 、 花岗岩、 长石 等吸水率较 小、 收缩性较低 ｉ 而砂 岩、 岩、 闪岩 等吸水率较 板 角 大、 收缩 性较 高。 另 外 骨料 粒 径 大 收缩 小 ， 水 量 大 收缩 越 大 。 含 （ 水灰 比。 用水 量 越 大 ， 灰 比越 高 ， ３） 水 混凝 土 收 缩越 大。 （） ４ 外掺 剂。 外 掺 剂 保 水 性越 好 ， 混凝 土 收缩 越 小 。 ． 则
温 度 变 化 主 要 因素 有 ：
（ ） 梁 结 构 中 经 常 需 要 凿 槽 、 洞 、 置 牛 腿 等 ， 常 规 ２桥 开 设 在 计 算 中难 以用 准 确 的图 式 进 行 模 拟 计 算 ， 般 根 据 经 验 设 置 受 一 力 钢 筋 。研 究表 明 ， 力构 件 挖 孔 后 ， 流 将 产 生绕 射现 象 ， 受 力 在
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 ， 混 凝 土 中 产 生 很 大 的 内 应 力 ， 导 致 混 凝 在 可
土 突 然爆 裂。 这 类反 应 是 碱 骨 料反 应 的主 要 形 式 。
③ 碱碳酸岩 反应 。多数碳酸岩石没 有碱 活性 ， 有特定结构
缝 的 种 类 ， 其产 生 的原 因 ， 就 大致 可 划 分 如 下 几 种 ：
１ 施 工材 料质 量引起 的裂 缝
混凝 土主 要 由砂 、 料 、 泥 、 和 水 及 ￣ ／ 剂 组 成 。 配 置 骨 水 拌 ＩＪ ，Ｄ
混凝土所采 用材料质量不合格 ， 可能导致结构出现裂缝。 １１ 砂、 ． 石骨料 （ ） 石 的 粒 径 、 配 、 质 含 量 。 砂 石 粒 径 太 小 、 配 不 １砂 级 杂 级 良、 隙 率 大 ， 导 致 水 泥 和 拌 和 水 用 量 加 大 ， 响 混凝 土 的 强 空 将 影 度 ， 混 凝 土 收缩 加 大 ， 果 使 用 超 出 规 定 的 特 细 砂 ， 果更 严 使 如 后 重。砂 石 中 云母 的含 量 较 高 ， 削 弱水 泥 与 骨料 的粘 结 力 ， 将 降低
混凝 土桥 梁裂 缝 的六种 类型分 析
口刘 夏 利
摘 要： 本文对混凝 土桥梁裂缝的六种类型进行 了分析 。 关键词 ｔ 凝土桥 梁； 裂缝
实 际 上 ， 凝 土 结 构 裂 缝 的 成 因 复 杂 而 繁 多 ， 至 多 种 因 混 甚
素相 互 影 响 ， 每 一 条 裂 缝 均 有 其 产 生 的原 因 。 混 凝 土 桥 梁 裂 但
（ ） 制 Ｔ梁 之 间 横 隔 板 安 装 时 ， 座 预 埋 钢 板 与 调 平 钢 １预 支 板焊接时 ， 焊接措施不 当， 若 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 ３ ０Ｃ， ５ ｏ 混凝 土 构件 也 容 易 开 裂 。 试 验 研 究 表 明 ， 由火 灾等 原 因
工 ， 自更 改 结 构 施 工 顺 序 ， 变结 构 受 力模 式 ； 对 结 构 做 机 擅 改 不 器振动下的疲 劳强度验算等。 （ ） 用 阶 段 ， 出 设计 载 荷 的 重 型 车 辆 过 桥 ； 车 辆 、 ３使 超 受 船 舶 的 接触 、 击 ； 生 大 风 、 雪 、 震 、 炸 等 。 撞 发 大 地 爆 ３２ 次 应 力 裂 缝 ． 是 指 由外 荷 载 引起 的 次 生应 力 产生 裂 缝 。 裂 缝 产 生 的原 因
（） １ 设计计算阶段 ， 结构计 算时不计 算或部分漏算 ： 算模 计 型不合理 ｉ 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 ｉ 结构安全 系数不够。结构设计 时不考虑 施 工 的 可 能性 计 断 面 不 足 筋 设 置 偏 少 或布 置 错 误 设 钢 结构 刚 度 不足 ： 构造 处理不 当； 设计 图纸交代不清等。 （ 施 工 阶 段 ， 加 限制 地 堆 放 施 工 机 具 、 料 ； 了解 预 ２） 不 材 不 制 结 构 受 力 特 点 ， 意 翻 身 、 吊 、 输 、 装 ； 按 设 计 图纸 施 随 起 运 安 不
枚 岩 、 砂 岩 、 砂 岩 等 。 此 类 反 应 的 特 点 是 膨 胀 速 度 非 常 缓 硬 粉 慢， 混凝 土 从 膨 胀 到 开 裂 ， 能渗 出的 凝胶 很 少。
②碱硅酸反应。参与这种反应 的骨料有流纹岩 、 山岩、 安 凝
灰 岩 、 白石 、 硅 石 、 石 、 石 英 、 璃 质 火 山岩 、 髓 及 微 蛋 黑 燧 鳞 玻 玉
（ ） 设 计外荷载作用下 ， 于结构物 的实际工作 状态 同 １在 由 常 规 计 算 有 出入 或 计 算 不 考 虑 ， 而 在 某 些 部 位 引起 次 应 力 导 从 致 结 构开 裂。 如 两 铰 拱 桥 拱 脚 设 计 时 常 采 用 布 置 “ 形 钢 筋 、 例 Ｘ” 同时 削减 该 处 断面 尺 寸 的办 法 设 计 较 ， 论 计 算该 处不 会 存 在 理 弯 矩 ， 实 际 该 铰 仍 然 能 够 抗 弯 ， 至 出现 裂 缝 而 导 致 钢 筋 锈 但 以
（） 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 、 温越 低 、 护 时 间 气 养 越 长 ， 混凝 土 收 缩越 小 。 蒸 汽 养 护 方式 比 自然养 护 方式 混 凝 则
① 碱硅 酸盐反应。参与这种反应的骨料有粘土质岩石、 千
土收缩要小。 （ ） 捣 方式 及 时 间。 机 械 振 捣 方式 比 手 工捣 固 方 式 混 凝 ６振 土 收缩 性 要 小 。 振捣 时 间应 根 据 机 械 性 能 决 定 ， 般 以 ５ １ ｓ 一 — ／ ５ 次 为 宜 。 时 间 太 短 ， 捣 不 密 实 ， 成 混 凝 土 强 度 不 足 或 不 均 振 形 匀； 时间 太 长 ， 成 分 层 ， 骨 料 沉 入 底层 ， 骨 料 留 在 上 层 ， 造 粗 细 强 度 不均 匀 ， 层 易发 生 收 缩 裂 缝 。 上
降 ８ ％： ０ 由于 受热 ， 凝 土 体 内 游 离 水 大 量 蒸 发 也 可 产 生 急剧 混
收缩 。
转 角 处 或 构件 形 状 突 变 处 、 受力 钢 筋 截断 处容 易 出现 裂 缝 。 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 、 裂 、 切 性 质 。 应力 裂缝 也是 由荷 载 劈 剪 次 引 起 是 按 常 规 一 般 不 计 算 ， 随 着 现 代 计 算 手 段 的 不 断 完 仅 但
有：
１ 拌 和 水 及 外加 剂 ． ３ 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 ， 能 对碱 骨 料 反 应 有 影 响 。 可
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 、 渗性 。 石 中 有机 质 抗 砂 和 轻 物 质 过 多 ， 延 缓 水 泥 的硬 化 过 程 ， 将 降低 混凝 土强 度 ， 别 特 是 早 期 强 度 。 石 中 硫 化 物 可 与水 泥 中的 铝酸 三钙 发 生 化 学 反 砂 应 ， 积 膨 胀 ２５倍 。 体 ． （ 碱 骨 料反 应 Ｉ 骨 科反 应 有 ３种 类型 ） ２） 碱