摘要：本文作者分析了橋梁裂縫的分類(lèi)及產(chǎn)生的原因，提出了防治的對(duì)策。
　　關(guān)鍵詞：橋梁裂縫；產(chǎn)生原因；防治對(duì)策
　　
　　一座橋梁從建成到使用，牽涉到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)方面。由上述可知，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的種類(lèi)成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但只要采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。
　　1．橋梁混凝土裂縫的分類(lèi)：
　　混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的種類(lèi)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(lèi)，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：
　　1.1溫度引起的裂縫
　　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。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(guò)混抗拉強(qiáng)度時(shí)即生溫度裂縫。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。橋面板、主粱或橋墩側(cè)面受太陽(yáng)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。日照和驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見(jiàn)原因。在施工過(guò)程中，大體積混凝土(厚度超過(guò)2.0m)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。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(guò)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。
　　1.2收縮引起的裂縫
　　混凝土的干燥過(guò)程是由表面逐漸擴(kuò)展到內(nèi)部的，在混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)含水梯度，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，導(dǎo)致表面混凝土承受拉力，內(nèi)部混凝土承受壓力。當(dāng)表面的混凝土所受的拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。
　　自生收縮是混凝土在硬化過(guò)程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)生成新的物質(zhì)而導(dǎo)致自身體積縮小。
　　干縮是混凝土結(jié)硬后，隨著表面水分逐步蒸發(fā)，溫度逐漸降低，混凝土體積縮小。因混凝土表面水分損失快，內(nèi)部損失慢，表面收縮受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。
　　塑性收縮。主要發(fā)生在混凝土澆筑初期。施工時(shí)，混凝土澆筑后，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，此時(shí)收縮為塑收縮。在骨料下沉過(guò)程中受到鋼筋阻擋，即形成沿鋼筋方向裂縫。
　　1.3荷載裂縫
　　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(chēng)荷載裂縫，歸納起來(lái)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。裂縫產(chǎn)生的原因有：使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車(chē)輛過(guò)橋；受車(chē)輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。
　　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。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)安壘系數(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。
　　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。實(shí)際工程中，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見(jiàn)原因。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨�、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。裂縫產(chǎn)生的原因有：橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開(kāi)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(zhǎng)跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)粱中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌�，設(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。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(kāi)裂。例如兩橋拱腳設(shè)計(jì)時(shí)常用布置“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。
　　1.4施工質(zhì)量和材料質(zhì)量引起的裂縫
　　在混凝土結(jié)構(gòu)中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異。如混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使水分發(fā)過(guò)多，引起混凝土塌落度過(guò)低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易發(fā)生裂縫，既塑性收縮性。混凝土振搗不密實(shí)、不均勻、出一蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋誘蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。混凝土保護(hù)層過(guò)厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫等。混凝土的材料合成為水泥、砂、骨料、拌合水以及外加劑，配制混凝土材料不合格，從而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。砂石含量超標(biāo)使混凝土干燥時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫，砂石的級(jí)配差常造成側(cè)面裂縫，拌合水以及外加劑中雜質(zhì)含中過(guò)高會(huì)對(duì)鋼筋銹蝕產(chǎn)生影響等。當(dāng)施工質(zhì)量低，工藝不合格同樣也會(huì)產(chǎn)生各種形式裂縫。
　　2．避免裂縫產(chǎn)生防治的對(duì)策
　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護(hù)方案，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)混凝土施工期溫度場(chǎng)和溫差進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，提供結(jié)構(gòu)沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，制定混凝土在施工期內(nèi)不產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)優(yōu)化選擇。，依據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況可合理地確定混凝土評(píng)定驗(yàn)收齡期，打破正常標(biāo)準(zhǔn)28d的評(píng)定驗(yàn)收齡期，改為60d或更多天，評(píng)定驗(yàn)收齡期充分考慮混凝土的后期強(qiáng)度，從而減低設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，達(dá)到減少混凝土水泥用量減低水化熱的目的。
　　采用改善邊界約束的構(gòu)造設(shè)計(jì)，如遇有約束強(qiáng)的巖石類(lèi)地基、較厚的混凝土墊層等時(shí)，可在接觸面上設(shè)滑動(dòng)層來(lái)減少溫度應(yīng)力，在外約束的接觸面上全部設(shè)滑動(dòng)層，則可大大減弱外約束。采取增配構(gòu)造鋼筋，配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之間，在混凝土表面增設(shè)金屬擴(kuò)張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。充分利用混凝土在基坑有側(cè)限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預(yù)壓力，補(bǔ)償混凝土內(nèi)部溫度，收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。
　　3．結(jié)束語(yǔ)
　　對(duì)于混凝土裂縫的控制是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，隨著當(dāng)今我們對(duì)混凝土耐久性研究的不斷深入，材料科學(xué)的不斷發(fā)展和建筑技術(shù)水平的不斷提高，相信混凝土裂縫問(wèn)題將會(huì)逐漸得以圓滿(mǎn)地解決。
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