對橋梁施工中裂縫成因的探討

廖愛成

海南省第一建筑工程公司廣西分公司，廣西南寧 530022

隨著我國經濟的發展，交通設施也不斷的發展，以適應并帶動經濟的發展，交通是國家經濟的命脈，是確保經濟健康快速發展的保證。而隨著城市的擁擠，及交通覆蓋面的增長，對橋梁的需要也更為明顯，橋梁建設成了交通建設中重要的組成部分。而橋梁施工的質量問題也就顯得尤為重要，特別是橋梁施工的裂縫問題，在現代橋梁施工中是常見的問題，對橋梁的質量和安全危害極大。因此，對橋梁施工中的裂縫產生原因的研究勢在必行。

1 外荷載直接應力引起

橋梁工程在施工建設過程中，時常會因為許多原因而導致橋梁裂縫的產生。裂縫的產生給橋梁的工程質量帶來了嚴重的質量和安全隱患，不僅會影響橋梁的順利施工，還會直接影響到橋梁的使用安全，在嚴重的情況下，可能導致橋梁的坍塌。而由于外荷載引起的橋梁施工裂縫，是常見的一種，也是危害極大的一種。通常對混凝土構建的橋梁由于常規的靜荷載和動荷載引起的橋梁裂縫，以及外荷載次應力下產生的裂縫統稱為荷載裂縫。外荷載裂縫的一種形式是 直接應力裂縫，是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫，對橋梁施工而言，它直接關系到橋梁的質量和安全。

直接應力裂縫產生的原因，首先，在橋梁工程的施工設計階段，由于設計上的失誤導致，比如在橋梁的結構計算上，對部分應予考慮并計算在內的部分，沒有計算，后者少算，以及在結構承受力的預測上，出現問題，在預測結構受力上，設計預測與實際受力不相符合，導致橋梁在施工及使用過程中，橋梁結構受力過度，超過預測的受力度，導致受力超標時，橋梁結構發生裂縫；同時，在內力與配筋計算上產生誤差，造成兩者調配不當，影響橋梁的實際質量，還有對結構安全系數把握不足，直接影響橋梁的質量，導致橋梁受外荷載力時產生裂縫。

其次，在施工階段，由于施工單位安全意識不夠，對橋梁施工過程中可能造成裂縫的因素估計不足，或者是橋梁的現場施工人員素質不高，對施工過程中可能導致裂縫的各種情況沒有了解，比如不加限制地在施工中的橋梁上，堆放各種重量過大的施工機械和各種施工材料。同時可能有部分現場施工人員，不按投資方與施工單位簽訂合同時所定下的設計圖紙進行施工，為求速度或經濟利益而更改結構施工順序或者改變結構受力模式;在施工過程中沒有注意物理現象，不對結構做施工機器運轉而產生的振動下的疲勞強度的驗算等。

此外，由于施工現場人員操作不當而導致施工車輛的碰撞，以及自然因素如發生暴風雨雪及冰雹和地震、意外爆炸等也可能導致橋梁施工裂縫的產生。

2 外荷載次應力引起

次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫，它是外荷載引起裂縫的另一種形式。首先在通常情況下，是在橋梁工程設計外荷載的作用影響下，由于橋梁應用結構物的實際工作情況，同預測的習慣計算有偏差或計算的范圍過窄，導致預測與實際數據的差異過大，從而在施工中橋梁結構的某些部位引起次應力，而由此導致橋梁結構的開裂。實際的橋梁工程施工過程中，次應力裂縫已經是產生荷載裂縫的常見原因之一。一般來說次應力裂縫多屬于剪切、張拉、劈裂性質。在現代橋梁施工技術中，次應力裂縫被認為是由荷載引起，但是在目前的許多橋梁施工中，按行業的常規一般不做嚴格的計算，不過隨著高科技在橋梁施工中的運用，現代計測手段的不斷發展和完善，次應力裂縫的計算已經被各施工單位所重視，而且要對次應力裂縫進行科學合理的驗算已經是可以實現的了。比如現在在橋梁的施工中對徐變和預應力等產生的二次應力的情況，通過平面桿系有限元程序均可正確的計算，這就減少了對二次應力產生的應力裂縫的問題有了一個好的應對方案。同時，在橋梁的設計上，必須注意結構突變或斷面突變的情況出現，但是有些情況是不能預測或者避免的，不過這并不是就任由危險存在，而是在不能回避的時候，及時的根據相關原理和實際情況，在不危害大局的情況下，做局部的處理，如在轉角處做圓 角，突變處做成漸變過渡，同時加強構造配筋，轉角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞應當及時的在周邊設置護邊角鋼，以防止裂變的危險。

3 溫度變化引起的裂縫

溫度裂縫是指在外部環境或結構內部出現溫度發生變化的情況，混凝土就會出現發生變形的情況，而如果在變形的過程中遭到壓制，便有可能在其結構內造成應力的產生，這樣當產生的應力超過橋梁的混凝土的抗拉強度時，就會生溫度裂縫。在特定的情況下，橋梁工程所產生的溫度應力可能會達到甚至超出荷載應力，在這樣的情況下，產生溫度裂縫不可避免，甚至可能出現更大的隱患。隨溫度的改變而擴張或合攏是溫度裂縫的主要特點。年溫差，即是指一年四季溫度不斷變化而造成的裂變。不過這種裂變的產生是受一定條件限制的，比如，橋梁結構的位移受到限制時才可能出現溫度裂縫，如拱橋、剛架橋等位移不可能出現的這類橋梁。雖然溫度變化比較緩和，不會出現突然轉變，對橋梁的危險也是蠕變性的，但是出于防范意識，對年溫差內力計算時混凝土彈性模量應考慮折減。日照也是溫度裂變的原因之一。由于橋面板、主梁或橋墩側面等容易遭太陽曝曬，其溫度會明顯的高于橋梁的其它部位，整個橋梁的溫度分布不均勻，再加上受到自身的影響，導致橋梁局部拉應力較大，進而導致裂縫的出現。同時，突然然降溫和水泥的水化熱等也是造成溫度裂縫的原因。

4 收縮引起的裂縫

在實際工程中，最常見的裂變之一是混凝土因收縮所引起的裂縫。首先是自身的收縮，混凝土在硬化的過程中，由于水泥和水及其他物質，會發生化學反應，由此會產生許多新的化學物質，在這過程中，就有可能產生一些易揮發的物質，在接觸空氣比如水泥中的氫氧化鈣會和空氣中的二氧化碳直接發生化學反應，生成碳酸鈣，而碳酸鈣的體積卻比氫氧化鈣的體積小，因而可能產生收縮，或者在太陽的暴曬之下揮發，導致自身質量及體積的縮水，由此導致混凝土局部張力失衡，而產生裂變。同時，因為混凝土在硬化的整個過程中，只有很少的分水分參與化學反應，大部分的水會因為蒸發而消失，這就導致橋梁混凝土的體積發生了干縮變形，在水泥漿形成水泥石后，它的極限干縮將會達到3 000 微應變左右，這樣造成的干縮效應，就會使不同程度的拉應力在混凝土的內部產生。而在混凝土的硬化初期，其抗拉強度小，在產生干縮拉應力超過其抗拉強度時，橋梁裂縫的情況就有可能會發生。

5 施工中鋼筋的用量不當

由于設計時對普通鋼筋用量或間距預測不足，可能會致常規下允許的裂縫寬度，不能根據規則在一定范圍內得到有效的控制，同時普通鋼筋在混凝土中使用過多，或者因為施工人員在施工過程中對間距的把握不足，導致過密的鋼筋阻止了混凝土的正常凝固收縮，而致使橋梁產生裂縫。

6 結論

橋梁施工發生裂縫的原因多種多樣，但是只要對這些原因有廣泛的調查和深入的研究，結合橋梁施工中出現的實際情況，根據橋梁自身的結構以及構造和建筑材料，是可以做出合理有效的防范措施的，在危險發生之后，也可以做出相應的對策。預防并控制橋梁施工裂縫的產生，是工程施工中必須要注意的重要問題，這直接影響到橋梁的質量和安全，不容馬虎。因此，施工各方，應該在運用高科技支持的情況下，嚴格按照國家有關規定和技術標準進行施工，保證橋梁工程施工的合理科學合法，以此防止橋梁裂縫事件的出現。

[1]崔進強.淺談橋梁施工裂縫的形成原因[J].科技咨詢導報，2001，11.

[2]牛紫龍.混凝土施工中溫度裂縫的分析與控制[J].工程建設，2006.

[3]王鐵夢.工程結構裂縫控制的綜合方法[J].施工技術，2000(5).