【摘 要】隨著我國橋梁技術(shù)的突飛猛進(jìn)，大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也越來越廣泛。混凝土是應(yīng)用最廣泛最重要的工程材料之一。本文作者介紹混凝土橋梁施工過程中易產(chǎn)生的裂縫，分析產(chǎn)生裂縫的原因，探索在施工過程中應(yīng)采取的控制措施，以供參考。

　　【關(guān)鍵詞】 混凝土;橋梁;裂縫;控制

　　近年來，我國交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的報(bào)道屢見不鮮。混凝土橋梁裂縫，對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)破壞、表面美觀及橋梁的壽命都有著重要的影響，究其原因有多方面的，如何控制，是我們長期探討研究的問題。

　　一、橋梁常見裂縫及產(chǎn)生的原因分析

　　混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。混凝土橋梁裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種： 1.1荷載引起的裂縫

　　混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。

　　1.1.1 設(shè)計(jì)計(jì)算階段

　　結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算;計(jì)算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符;荷載少算或漏算;內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性;設(shè)計(jì)斷面不足;鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)剛度不足;構(gòu)造處理不當(dāng);設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。

　　1.1.2 施工階段

　　不加限制地堆放施工機(jī)具、材料;不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝;不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式;不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

　　1.1.3 使用階段

　　超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過橋;受車輛、船舶的接觸、撞擊;發(fā)生大風(fēng) 、大雪、地震、爆炸等。次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。⑴ 在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的

　　實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。例如兩橋拱腳設(shè)計(jì)時(shí)常布置“X”形鋼筋、同時(shí)削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計(jì)鉸，理論計(jì)算該處不會(huì)存在彎矩，但實(shí)際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致壞基礎(chǔ)。

　　⑵ 橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌O(shè)置錨頭，而在錨固斷面附近經(jīng)常可以看到裂縫。因此，若處理不當(dāng)，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處、受力鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫。

　　⑶ 次應(yīng)力裂縫多屬張拉、劈裂、剪切性質(zhì)。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規(guī)一般不計(jì)算，但隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善，次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。例如現(xiàn)在對(duì)預(yù)應(yīng)力、徐變等產(chǎn)生的二次應(yīng)力，不少平面桿系有限元程序均可正確計(jì)算。在設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意避免結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變)，當(dāng)不能回避時(shí)，應(yīng)做局部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋，對(duì)于較大孔洞有條件時(shí)可在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼。

　　⑷ 荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。這類裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。但必須指出，如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志，是結(jié)構(gòu)破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。

　　1.2 溫度變化引起的裂縫

　　混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，即是生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素有：

　　⑴ 年溫差：一年中四季溫度不斷變化，但變化相對(duì)緩慢，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào)，只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)才會(huì)引起溫度裂縫，例如拱橋、剛架橋等。我國年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度。考慮到混凝土的蠕變特性，年溫差內(nèi)力計(jì)算時(shí)混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減。

　　⑵ 日照：橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因。

　　⑶ 驟然降溫：突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，但因內(nèi)部溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內(nèi)力計(jì)算時(shí)可采用設(shè)計(jì)規(guī)范或參考實(shí)橋資料進(jìn)行，混凝土彈性模量不考慮折減。

　　⑷ 水化熱：出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土(厚度超過2.0米)澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度，降低內(nèi)外溫差，并緩慢降溫，必要時(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。

　　⑸ 蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫 。

　　1.3 基礎(chǔ)沉降變形引起的裂縫

　　在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁基礎(chǔ)豎向不均勻的沉降，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)超過結(jié)構(gòu)抗拉能力時(shí)，將產(chǎn)生裂縫。

　　1.4 鋼筋銹蝕一起裂縫

　　由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不夠，鋼筋中鐵離子與浸入混凝土中的氧氣和水分發(fā)生反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來體積的2~4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、破落。

　　1.5 施工工藝不良引起裂縫

　　在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁澆筑過程中若施工工藝不合理，施工質(zhì)量低劣，如保護(hù)層過厚、混凝土振搗不密實(shí)、不均勻、混凝土澆注過快、混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長、混凝土初期養(yǎng)護(hù)不好、混凝土分層澆筑時(shí)，接頭部位處理不好、混凝土早期受凍等因素，都可能產(chǎn)生各種形式的裂縫。

　　二、 施工過程中的防治措施

　　從以上各種類型裂縫的分類及成因來看，造成混凝土橋梁裂縫的原因很多，互相影響、錯(cuò)綜復(fù)雜。根據(jù)調(diào)查資料分析，造成混凝土橋梁裂縫，施工質(zhì)量不好是主要原因，下面主要談?wù)劵炷翗蛄毫芽p施工階段的防治措施：

　　2.1 配合比設(shè)計(jì)考慮裂縫因素

　　⑴ 配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮混凝土收縮變形因素，考慮到橋梁箱梁各個(gè)階段所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，把混凝土的變形特性作為混凝土質(zhì)量的一個(gè)主要方面。

　　⑵ 盡量使用含泥量少、級(jí)配良好的砂石材料，潔凈的拌合用水，減少混凝土體內(nèi)雜質(zhì)含量。慎用早強(qiáng)外加劑，采用較小的水灰比和較小塌落度，水泥用量在滿足要求的情況下不宜過大。

　　2.2、施工工藝控制

　　⑴ 嚴(yán)格按圖紙所示順序施工，特別是預(yù)應(yīng)力筋張拉程序應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行，頂板橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉不得推遲太晚，避免箱梁結(jié)構(gòu)承受該階段不該承受的外荷載。

　　⑵ 控制保護(hù)層在厚度允許正負(fù)差范圍內(nèi)，嚴(yán)格按圖立模、下料，檢查鋼筋、模板尺寸，施工人員不得踩在已綁好鋼筋面上。對(duì)振搗工人進(jìn)行技術(shù)交底，控制混凝土厚度在30~40cm。混凝土澆注順序按先低后高，先外側(cè)后內(nèi)側(cè)順序進(jìn)行。

　　⑶ 盡量采用鋼模施工。同時(shí)檢查底模、側(cè)模支撐牢固可靠，減少澆筑后模板、支撐的塑性變形，避免混凝土初凝后發(fā)生變形產(chǎn)生裂紋。

　　2.3、大體積混凝土的澆筑控制

　　⑴ 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁0#塊，兩頭有橫隔板將其封閉，導(dǎo)致混凝土澆筑后水泥水化熱集中，可考慮采用二次澆筑工藝，第一次澆筑底板和腹板至上倒角，等其強(qiáng)度大于90%后，再澆筑頂板和翼板。對(duì)于合攏段，由于合攏后箱室內(nèi)空氣流通性差，不利于混凝土水化熱的散熱，必要時(shí)在人洞入口設(shè)置風(fēng)扇加速空氣流通，有利于散熱。

　　⑵ 混凝土分層澆筑后，在澆筑后一層混凝土前及時(shí)對(duì)前一層混凝土進(jìn)行二次振搗。如分二次澆筑，盡量減短兩次混凝土澆筑的時(shí)間間隔，第一次澆筑底板時(shí)不宜隨意將腹板澆高，否則該處在底板內(nèi)形成應(yīng)力尖角，造成裂縫產(chǎn)生。在澆筑第二層混凝土前將箱室內(nèi)多余混凝土或雜質(zhì)清除干凈，將箱室內(nèi)養(yǎng)生水清除干凈，盡量減少澆筑頂板時(shí)人為的施工荷載，施工接縫處浮漿鑿除，清水沖洗干凈。

　　⑶ 做好箱梁混凝土養(yǎng)護(hù)工作，特別是早期養(yǎng)護(hù)階段(終凝開始8h內(nèi))由于不宜過多淋水而采用覆蓋麻袋養(yǎng)護(hù)法，其余應(yīng)采用專人24h直接淋水保濕養(yǎng)護(hù)。

　　混凝土澆筑后拆模不宜過早，必須在混凝土強(qiáng)度及預(yù)應(yīng)力張拉均滿足要求后，才能拆模。

　　2.4 、其他因素的控制

　　夏季施工時(shí)，應(yīng)考慮氣溫對(duì)箱梁結(jié)構(gòu)的影響，混凝土澆筑應(yīng)盡量安排在夜晚溫度較底時(shí)進(jìn)行。

　　不得提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)來彌補(bǔ)設(shè)計(jì)要求張拉控制強(qiáng)度，必須采用強(qiáng)度齡期雙控制。

　　若預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋橋址處于軟土地帶，由于土靈敏度相當(dāng)大而且具有觸變性，當(dāng)其受到外來荷載時(shí)，原有天然結(jié)構(gòu)就發(fā)生變化，土粒間聯(lián)結(jié)減弱，從而使地基承載力降低、支架、地基產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。所以應(yīng)在混凝土澆筑后2~3天內(nèi)封鎖便道，不準(zhǔn)任何車輛通過。

　　三、 結(jié)束語

　　總而言之，在橋梁施工中，混凝土裂縫是常見的問題。作者從多方面對(duì)混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫成因作出了分析，相信以后在橋梁施工方面，對(duì)防止混凝土橋梁施工過程中裂縫的產(chǎn)生，以及對(duì)裂縫的控制工作打下了基礎(chǔ)。

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