1混凝土桥梁裂缝的成因

1.1桥梁结构本身承受荷载产生的裂缝

荷载裂缝可以分为直接应力产生的裂缝和次应力产生的裂缝两种。

1.1.1直接应力产生的裂缝

直接应力产生的裂缝主要是由于设计方案不合理造成的，例如在设计阶段，构件尺寸设计不合理、钢筋布置位置不合理或配筋率偏低等。这些情况会导致桥梁结构局部承受荷载能力不足，在成桥加载后产生裂缝。此外，技术交底不到位、施工单位经验欠缺、不理解设计意图、随意堆放物料等，也会导致桥梁结构因局部承受荷载过大，超出设计承载范围产生裂缝。

1.1.2次应力产生的裂缝

结构设计时考虑的工况和实际施工工况有偏差，例如有些施工工艺需要在桥梁结构上开槽、凿洞等。而在结构设计时并未把这些影响计算在内，仅根据经验进行钢筋的常规布置或加强，导致施工后，在开槽、凿洞附近产生巨大的应力从而产生裂缝。

1.2温度变化产生的裂缝

这类裂缝一般出现在大体积混凝土结构中。当温度变化使混凝土结构热胀冷缩产生变形时，产生一种结构应力，当该应力超过了混凝土所能承受的强度，就会在混凝土表面产生裂缝，从而影响整个混凝土结构的耐久性和安全性，这种裂缝称为温度裂缝。温度裂缝主要受以下因素影响。

1.2.1年温差

年温差主要影响桥梁结构的纵向位移，虽然年温差变化缓慢，但依然存在，当桥梁纵向位移受到其他约束作用时，结构纵向位移受限，不能自由伸缩，会在一定程度上导致温度应力和温度裂缝的产生。

1.2.2日照温差

由于太阳照射角度、范围等的差异，混凝土桥梁结构各部位所承受的温度不同，太阳直射部位相对于其他部位温度明显较高。如主梁、桥墩侧面和桥面板受到暴晒，温度明显高于其他部位。

1.2.3温度骤降

雨雪冰冻引起桥梁面温度骤降，造成混凝土结构内外部温差骤变，导致桥面出现裂缝。

1.2.4水化热

大体积混凝土进行浇筑时，在水泥凝固过程中产生水化热，由于体积过大，水化热散发缓慢，这时混凝土结构内部温度会显著升高，混凝土受热膨胀，而混凝土表面散热较快，造成混凝土结构内外温度差，导致裂缝的产生。

1.2.5养护不当

采用蒸汽养护的方式容易造成混凝土骤冷或者骤热，导致混凝土内外温度不均匀，形成裂缝。此外，如果混凝土在冬季施工，保暖措施不到位也容易造成混凝土开裂。

1.3基础沉降产生的裂缝

地质勘查工作深度不够、试验资料精度不高，造成桥梁下部基础结构形式设置不合理，桥梁结构的荷载差异过大，后期引发桥梁基础发生不均匀沉降或水平位移，就会导致结构出现裂缝。如果桥梁基础在冻胀、滑坡体、溶洞、断层等不良地质段，更容易发生地面沉降，使桥梁产生裂缝或者摧毁桥梁。

1.4材料选择不当引起的裂缝

桥梁用混凝土拌和材料选用不当、拌和工艺不合格也会导致裂缝的产生。例如水泥强度不足、稳定性差，砂粒级配不好、空隙大，均会影响混凝土强度，使混凝土收缩率增加；当掺入水或拌和料中杂质（如氯化物）含量较高时，会腐蚀混凝土内部钢筋。

1.5施工过程中存在的问题

（1）由于没有严格规范操作而造成人为失误的负重。例如，没有按照图纸设计的施工工序进行施工，造成施工时结构受力形式与设计意图不一致，进而导致荷载不均衡产生裂缝；在施工现场随意堆放施工材料和施工机具，在没有对结构受力特点进行准确理解的情况下进行运输、安装等工作。

（2）浇筑捣固混凝土时，捣固不当、渗漏、捣固杆振动过大或拉拔过快，影响混凝土的密实度和均匀性，出现空洞或裂缝。

2混凝土桥梁裂缝的防控措施

2.1对设计流程进行控制

桥梁设计时，应把安全放在第一位，统筹考虑经济、适用、美观。不同的结构形式考虑不同的施工工况，严格执行相关设计规范，把最大裂缝宽度计算控制在规范允许范围以内，增加适当的安全储备，把裂缝的产生和扩大控制在施工之前。

（1）做好桥位处地质勘察工作，地质复杂环境做到逐孔钻探，桥梁较宽的，还要做到左右幅分别钻探，为制定合理的下部结构施工方案提供详实的基础资料。

（2）在容易关生裂缝的位置如孔洞，加强布置抗裂钢筋。在大局部承压位置如预应力钢筋槽口，增强局部抗压能力，保证局部混凝土不被预应力钢盘的张拉力压崩。

（3）特别注意减少结构的约束，把力释放掉。

2.2对配制混凝土原材料进行控制

对混凝土原材料进行严格筛选，达不到技术标准要求的坚决不用，严禁使用质量不合格的外加剂、水泥等材料。最好选用级配良好的砂石料、低水化热的水泥，以减少孔隙率并降低混凝土的收缩量。

2.3规范施工工艺

制定合理的施工组织计划，确保施工工艺合理、正确，在钢筋绑扎、构件模板制作、立模，混凝土浇筑，拼装、移动、吊装及起模运输等各个环节进行严格控制。如在浇筑混凝土时要确保振捣时间准确合理，采用二次振捣技术，保证振捣均匀密实以除尽混凝土内部的气泡和水分，避免出现漏振或者过振的现象。

2.4加大对混凝土桥梁施工温度的控制

（1）在制定施工组织计划时，要合理安排工期，尽量避免经历酷暑和严寒。

（2）改善骨料的级配。选择中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，并在掺混过程中加入适当比例的塑化剂或引气剂以减少混凝土的水泥剂量。通过减少和控制水泥用量以降低水泥水化热和内外温差。如果强度允许，甚至可以通过添加粉煤灰来调整。

（3）在炎热天气浇筑混凝土时，减少每层浇筑混凝土的厚度，利用浇筑的层面尽可能多地散发热量。浇筑大体积钢筋混凝土可以通过在混凝土中埋设冷却管注入冷水的方式来降低混凝土的温度，从而防治混凝土在浇筑和凝固过程中由于内外温差而导致的裂缝。

（4）如果在严寒季节或气温骤降时施工，或者对长期暴露在外的混凝土，在寒冷的季节来临前要采取适当的保温措施。

3结语

综上所述，造成钢筋混凝土桥梁产生裂缝的原因是多种多样的，不是所有的裂缝都会产生不良后果，但如果产生超出允许范围的裂缝，经过长期演变，必将严重危及桥梁的耐久性和安全性。因此，设计单位在设计之初就要考虑影响桥梁结构安全的各种因素。施工单位在施工过程中要制定合理详细的施工组织计划，从原材料的准备到各种施工工艺，都精心准备。从而避免不合理裂缝的出现，确保桥梁安全可靠。

撰稿：何瑞玺，河南省交通规划设计研究院股份有限公司工程师，研究方向：桥梁设计。

（转自《中国高新科技》杂志年第10期）