简述裂缝桥梁裂缝种类与产生理由学报

【摘要】：我国桥梁种类多样，大部分的桥梁都是钢筋混凝土结构，其优点众多，受到人们的欢迎。但是由于各种因素的相互影响，常常产生裂缝，且成因复杂。本文主要对混凝土桥梁裂缝的种类和产生原因进行分析与总结。
【关键词】：桥梁；裂缝种类；原因
引言
我国已经建设了大量的混凝土桥梁，在这些桥梁建造和使用过程中，都会出现不同程度的裂缝，这些裂缝不仅影响工程质量，甚至直接导致桥梁的垮塌，给人们生命财产安全造成威胁。混凝土桥梁裂缝产生的原因有多种，大致可分为两大类，即荷载引起的裂缝和变形引起的裂缝，温度变化、混凝土收缩、基础不均匀沉降等引起的裂缝都由于外加变形或变形收到约束产生的，在正常设计、施工和使用情况下荷载的直接作用往往不是形成过大裂缝的原因，其中温度变化和混凝土收缩起着主要影响。本文主要介绍了温度变化、施工材料质量、施工工艺质量、基础沉降不均、收缩

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、荷载、保护层厚度以及其它原因引起的裂缝。

一、温度变化引起的裂缝

当结构内部或者外部环境温度发生变化，混凝土就会发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝的主要特征是随温度变化裂缝扩张或合拢。
1、日照。受太阳曝晒的混凝土部分温度明显高于其它部位，导致各部分存在温差。但受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。
2、骤然降温。由于外界气候突然变化（如突降大雨，雨后大晴等）可导致结构外表面温度突然下降，但是结构内部温度变化相对较慢，进而导致温度梯度，产生裂缝。
3、水化热。大体积混凝土浇筑之后，混合物会发生反应放热，导致结构内部温度很高，外界温度变化不大，从而使混凝土内外温差太大，从而使表面出现裂缝。

二、施工材料引起的裂缝

混凝土主要由水泥、骨料、水以及外加剂组成。混凝土原材料质量不合格，可能会导致结构产生裂缝。
1、水泥。如果水泥安定性不合格，水泥出厂时强度不足、游离的氧化钙含量超标、水泥含碱量较高、受潮或过期都可能使结构产生裂缝。
2、砂、石骨料。骨料粒径不符合要求，级配不良或者空隙率大，将导致水泥以及拌和水用量加大，使混凝土收缩加大，影响混凝土的强度，容易使结构产生裂缝。

三、施工质量引起的裂缝

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，如果控制不好就容易产生各种各样的裂缝。常见原因如下：
1、混凝土振捣不均匀、不密实，出现麻面、蜂窝、空洞，导致其它荷载裂缝；混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，容易在浇筑数小时后发生裂缝。
2、混凝土在搅拌或者运输中时间过长，混合物水分蒸发过多，导致混凝土塌落度过低，容易出现不规则的收缩裂缝。
3、混凝土分层或分段浇筑时，如果接头部位处理不当，容易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。

4、浇筑混凝土后由于支架压实不足或刚度不足产生不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。

5、施工时模板刚度不足，由于浇筑时混凝土侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝；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。
6、装配式结构构件在运输、堆放时，由于悬臂过长，或者运输过程中剧烈颠撞，吊装时吊点位置不当等，均可能产生裂缝。
7、施工质量控制差。随意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足、和易性及密实度下降，导致结构开裂。

四、基础沉降不均引起的裂缝

由于基础水平方向位移或竖向不均匀沉降，使结构产生附加应力，一旦超过混凝土结构的抗拉能力，结构就会开裂。基础变形引起的裂缝主要原因有：第一，地基地质差异太大，地基土由于不同的压缩性导致不均匀沉降；第二，结构荷载差异太大。各部分基础荷载差异太大，有可能引起不均匀沉降；第三，结构基础类型差别大；第四，分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，可能对原有桥梁基础造成较大沉降；第五，地基冻胀，地基土受冰冻导致膨胀，温度一旦回升，冻土融化，地基下沉；第六，原有地基条件变化。大多数天然地基或者人工地基浸水后，土体强度下降，压缩变形加大。

五、收缩引起的裂缝

收缩裂缝是混凝土最常见的裂缝，主要分为四种：塑性收缩、缩水收缩、自生收缩和碳化收缩。前两种是发生混凝土体积变形的主要原因。收缩裂缝的特点：大部分属于表面裂缝，纵横交错，成龟裂状，裂缝宽度较细，形状没有任何规律。
1、塑性收缩。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。
2、缩水收缩。因混凝土表层水分蒸发快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。
3、自生收缩。在混凝土的硬化过程中，混合物发生水化反应。这种收缩与外界湿度无关，且可以收缩，比如普通硅酸盐水泥混凝土；也可以膨胀，比如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土。
4、碳化收缩。水泥的水化物与大气中二氧化碳发生化学反应引起混凝土的收缩变形称为碳化收缩。碳化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。

六、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，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

1、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：

（1）、设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；荷载少算或漏算；计算模型不合理；内力与配筋计算错误；结构受力检测设与实际受力不符；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；钢筋设置偏少或布置错误；设计断面不足；构造处理不当；结构刚度不足；设计图纸交代不清等。
（2）、施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
（3）、使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、爆炸等。
2、次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝，是产生荷载裂缝的最常见原因。裂缝产生的原因有：
（1）、在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。
（2）、桥梁结构中经常需要开洞、凿槽、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。因此，如果处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。

七、混凝土保护层厚度

混凝土的保护层厚度对构件的受力钢筋粘结锚固性能、耐久性和防火性有着重要的影响。但是，过大的保护层厚度会使构件受力后产生过大的裂缝宽度，就会影响其使用性，容易引起人们的恐慌，破坏构件表面的装修层等。
八、其它原因引起的裂缝
（1）、前期养生不到位。养生时混凝土内外温差过大；过早养护会影响混凝土的胶结能力，过迟养护，混凝土表面游离水分蒸发过快，混凝土的体积收缩，此时混凝土早期强度不能抵抗这种应力而产生开裂。另外，过度的抹平压光会导致混凝土表面龟裂。
（2）、工期的原因。部分施工单位为了抢工期，干进度，在混凝土未达到规定强度时就任意踩踏、搬运以及堆放东西等不恰当行为，这些行为都可以引起不规则裂缝。
（3）、地域天气差异。不同的地域有着不同的环境，季节、天气变化各自不同，温差、日照、风力以及空气湿度对裂缝的产生都会有不同程度的影响，桥梁设计及施工人员应注意这些因素，尽可能减小其对桥梁裂缝反而影响。
结语
混凝土桥梁裂缝的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，也会影响影响建筑物的耐久性、承载能力和使用功能。严格按照国家有关规范要求和技术标准来改善混凝土的性能，加强养护，在运营管理过程中，加强管理，采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物安全、稳定的工作，对于保证混凝土桥梁质量，延长混凝土桥梁的使用寿命是十分有利的。
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