浅析混凝土桥梁裂缝-建筑设计论文

分类：建筑设计论文发表 时间：2011-06-16 08:57 关注：(1)

浅析混凝土桥梁裂缝

郭晓玲

关键词：桥梁裂缝，混凝土，荷载，水泥，温度

摘要：桥梁裂缝的形成有各种各样的原因，当受拉区的应力超过混凝土或砂浆的抗拉强度时，就会出现裂缝。随着裂缝数量的增多和程度的加深，裂缝常导致桥梁承载能力降低，影响桥梁结构的强度、安全性、耐久性。

桥梁裂缝是桥梁缺陷的集中表现，也是桥梁中最常见的缺损和病害。桥梁裂缝的形成有各种各样的原因，当受拉区的应力超过混凝土或砂浆的抗拉强度时，就会出现裂缝。随着裂缝数量的增多和程度的加深，裂缝常导致桥梁承载能力降低，影响桥梁结构的强度、安全性、耐久性。

混凝土桥梁裂缝的成因复杂而繁多，但每一条裂缝的形成都有一种或多种原因。统观混凝土桥梁裂缝的成因大体上有以下几种类型：荷载裂缝、温度裂缝、收缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、冻胀裂缝、施工材料及施工质量引起的裂缝。

一、 荷载引起的裂缝

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。主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的主要原因为，在进行结构计算时，所考虑的情况与桥梁实际受力情况是不同的，计算时不可能把桥梁运行后的各种受力情况都完整的描述和计算出来。这就造成了计算和实际受力情况的差距，进而在设计图纸中也会出现一些不足。为以后出现问题埋下了隐患。

另外在使用阶段，超出设计荷载的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风 、大雪、地震、爆炸等，都可能使桥梁因承受到超过自身荷载等级的力而产生裂缝。

二、 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时，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内部产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要的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：年温差、日照、骤然升温或者降温、水化热等等。由于温度变化，使整个混凝土内部温度呈非线性分布，由于受到自身约束的作用，导致局部拉应力过大，超过自身限度，于是出现温度裂缝。日照和骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

三、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是发生混凝土体积变形的主要原因。

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、环境湿度

周围环境湿度越大，收缩越小，越干燥收缩越大。早期养护时间越长，收缩越小，混凝土收缩和环境降温同时发生，收缩和裂缝产生加剧。

3、外加剂及掺合料

外加剂及掺合料选择不当，严重增加收缩，选择适宜则可减少收缩。

四、 钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或施工时保护层厚度不足，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。钢筋中的铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，生成体积较大的氢氧化铁，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，并有锈迹渗透到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土的结合力消弱，结构承载力下降，并将诱发其他形式的裂缝，反过来加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏，承载力下降。

五、 冻胀引起的裂缝

大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水变成冰，体积膨胀，从而对混凝土产生膨胀应力，产生裂缝。

六、 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。

1、 水泥安定性不合格，水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过湿，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。

2、砂、石骨料

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。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。

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。

七、 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。裂缝出现的部位、走向和裂缝宽度因产生的原因而异，比较常见的有：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

我们了解了混凝土桥梁裂缝产生的原因及影响，在今后的工作中我们就应该从裂缝的成因入手，尽可能的降低各种不利发生的条件，达到减少裂缝，提高混凝土强度的目的。

在设计方面，我们应合理确定混凝土强度等级，选择最合适的标号；适当加强构造配筋，提高配筋率，增强抗拉能力。在施工方面中，控制好混凝土塌落度和水灰比，保证混凝土的收缩在合理范围内；做好保温保湿养护的技术措施；做好混凝土的级配及外加剂的选择；掌握混凝土浇筑期间的天气，选择有利的时机进行浇筑。在材料选择方面，选择优质材料和配合比，优选缓凝型外加剂及掺合料选择合适的骨料品种，控制骨料的含泥量。在使用阶段，做好限高、限宽等防护措施，防止桥梁受到碰撞；限制超限车辆行驶。

结束语：桥梁在我们的日常生活中发挥着极其重要的作用，而我们作为一线桥梁施工和养护人员，也应该认真了解桥梁各种病害产生的原因，从而在根本上问题所在并加以解决。

参考文献：

参考文献：

1、 公路路基施工技术规范（JTG F10---2006）.人民交通出版社，2006.

2、 公路工程技术标准（JTG B01—2003。）.金盾出版社,2006

3、 公路桥涵养护规范（JTG H11--2004）. 人民交通出版,2004

4、 黎奎 公路工程项目施工管理和案例分析 中国矿业大学出版社