道路橋梁施工中出現(xiàn)橋梁裂縫的原因分析

張新立1 于捷2

山東通達(dá)路橋規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司 264003

摘要：為了促進(jìn)公路橋梁建設(shè)的穩(wěn)定運(yùn)行，我們要進(jìn)行公路橋梁裂縫問題的有效預(yù)防，以保證橋梁建設(shè)系統(tǒng)的健全，以滿足實(shí)際工作環(huán)境的需要，對(duì)于產(chǎn)生橋梁裂縫的因素展開分析，通過相關(guān)措施的應(yīng)用，促進(jìn)橋梁質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：道路橋梁建設(shè)；施工；裂縫

橋梁的裂縫問題是實(shí)際施工中較為常見的工程問題，嚴(yán)格來說，不論采用何種施工材料，使用何種施工工藝，混凝土結(jié)構(gòu)的表面都會(huì)產(chǎn)生裂縫，因此裂縫在一定程度上是無法避免的客觀存在，而橋梁建成后也常常是帶裂縫工作，但有些裂縫僅影響橋梁的外觀形象，對(duì)結(jié)構(gòu)的性能影響不大，而有些卻會(huì)對(duì)橋梁的安全使用產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此必須要了解在橋梁施工中產(chǎn)生裂縫的原因，才能使得施工中的防治工作做到有的放矢。產(chǎn)生裂縫的原因很多，總體來說有原材料本身原因產(chǎn)生的裂縫以及施工工藝和荷載引起的裂縫等。

一、橋梁建設(shè)中產(chǎn)生裂縫的種類及原因

1.原材料本身引起的裂縫

由于橋梁施工的最主要原材料是混凝土，而混凝土由水泥、骨料以及外加劑等組成，如果這些材料本身不符合標(biāo)準(zhǔn)或者配比控制不好，極易引發(fā)橋梁施工過程中的裂縫產(chǎn)生。比如采用的是水化熱較大的硅酸鹽水泥，在大體積混凝土施工過程中就會(huì)由于構(gòu)件內(nèi)外溫差過大容易產(chǎn)生溫度裂縫；另外如果水灰比控制不好或者骨料不合格則會(huì)降低混凝土的整體強(qiáng)度，破壞混凝土的收縮性能，容易產(chǎn)生裂縫，而骨料如果粒徑過小，會(huì)導(dǎo)致混凝土的抗拉性能較低，在拉應(yīng)力的作用下就容易產(chǎn)生裂縫；如果外加劑選擇不當(dāng)或使用過量，也容易產(chǎn)生裂縫，如早強(qiáng)劑添加過量，或者外加劑內(nèi)元明粉、木質(zhì)素含量過高等，均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。

2.溫度性裂縫

2.1 較大年溫差的影響

我們都知道，一年中的溫度差緩慢的變化著，四季溫差雖然幅度變化不大，但是我國(guó)一般以冬夏的溫度作為變化幅度，尤其是以一月和七月的平均溫度為溫度變化幅度。這樣對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響可想而知，溫度差影響橋梁結(jié)構(gòu)，主要將導(dǎo)致橋梁縱向的位移。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生位移受到一定的限制時(shí)，就很容易引起溫度裂縫現(xiàn)象，如常見的拱橋和鋼架橋等。因?yàn)榛炷劣腥渥兊奶匦裕栽谀隃夭罘秶鷥?nèi)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不可忽略對(duì)混凝土彈性實(shí)現(xiàn)一定程度的折減。

2.2 高強(qiáng)度日照的影響

由于橋面的板塊和橋主梁以及橋墩的一面受到陽光強(qiáng)烈的照射，使橋梁整體受熱不均勻，被曝曬的地方溫度明顯比其他地方的溫度高，橋梁的溫度呈非線性式的梯度分布結(jié)構(gòu)。又因?yàn)樽陨韺?duì)受力的約束，使得橋體局部的拉力和應(yīng)力較大，引起裂縫的出現(xiàn)。

2.3 突然降溫的影響

日照和驟然降溫是使橋梁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)溫度裂縫最為常見的原因。如果正常的天氣突然下大雨或者突然來冷空氣，會(huì)導(dǎo)致橋體的表面溫度驟然下降，甚至是日落都會(huì)引起結(jié)構(gòu)外表溫度的降低。但是橋梁的內(nèi)部溫度卻下降的很緩慢，這樣，內(nèi)外溫差引起的橋梁溫度梯度，直接會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)裂縫。在對(duì)日照以及突然降溫進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算的時(shí)候，可以把設(shè)計(jì)規(guī)范起來，并結(jié)合實(shí)際橋梁的資料進(jìn)行計(jì)算，而混凝土的彈性量則不需考慮折減。

3.荷載引起的裂縫

3.1 荷載直接應(yīng)力的影響。在橋梁工程設(shè)計(jì)階段，由于對(duì)橋梁荷載的預(yù)計(jì)不足以及預(yù)算錯(cuò)誤等造成施工后橋梁本身的荷載能力小于設(shè)計(jì)荷載能力，在橋梁的施工過程中由于各種的靜荷載以及動(dòng)荷載直接作用于橋梁之上，導(dǎo)致局部裂縫的產(chǎn)生，而且隨著荷載的不斷施加以及變化，裂縫會(huì)越來越大，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生倒塌事故。另外由于施工過程中施工人員對(duì)安全系數(shù)的把握不準(zhǔn)確，也容易導(dǎo)致橋梁的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，在外力作用下容易開裂。在施工過程中，施工人員往往安全意識(shí)淡薄，將施工材料隨處堆積，導(dǎo)致局部的靜荷載過大，當(dāng)荷載超過橋梁實(shí)際荷載時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。除此之外，在施工過程中施工方為加快施工進(jìn)度，擅自改變施工順序，不對(duì)試塊做振動(dòng)疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，以及監(jiān)理單位沒有充分發(fā)揮監(jiān)督的作用等，都有可能導(dǎo)致橋梁質(zhì)量的不良，容易產(chǎn)生裂縫。

3.2 荷載次應(yīng)力的影響。由于在工程設(shè)計(jì)階段沒有充分考慮施工過程中可能出現(xiàn)的開洞、鑿槽等情況，使實(shí)際施工過程中容易引起局部荷載的變化，這些局部的荷載變化在一定程度上會(huì)引起裂縫的產(chǎn)生，這些裂縫一般比較微小，很少對(duì)橋梁的安全使用造成影響。在傳統(tǒng)的施工過程中，認(rèn)為次應(yīng)力對(duì)裂縫的影響是微乎其微的，一般在做設(shè)計(jì)預(yù)算時(shí)很少考慮，隨著科技的發(fā)展以及人們對(duì)橋梁質(zhì)量要求更高的情況下，考慮次應(yīng)力對(duì)產(chǎn)生裂縫的影響變成了必然。

4.關(guān)于工藝質(zhì)量性裂縫

為了促進(jìn)施工質(zhì)量的提升，我們要進(jìn)行混凝土施工工藝的深化，確保其施工水平的提高，以確保其混凝土裂縫的有效避免。如果不能保證施工工藝系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)節(jié)的有效協(xié)調(diào)，就容易導(dǎo)致鋼筋各個(gè)環(huán)節(jié)的裂縫的產(chǎn)生。在實(shí)際工作中，施工工藝的不科學(xué)性，會(huì)導(dǎo)致其鋼筋的不同走向的裂縫出現(xiàn)，其裂縫寬度也受到施工技巧的影響，如果不能實(shí)現(xiàn)其鋼筋構(gòu)件高度的規(guī)范，也容易導(dǎo)致相應(yīng)的鋼筋裂縫。如果混凝土的振搗工作進(jìn)行的操作不合格，會(huì)引起荷載裂縫，而不合格的操作往往包括振搗過程不均勻也不密實(shí)等。另外，混凝土的流動(dòng)性能很差，這樣使得混凝在硬化前很難做到充足的沉實(shí)，造成硬化后的沉實(shí)量過大，引起裂縫。還有很多由于工藝技術(shù)引起的混凝土裂縫，如對(duì)混凝土攪拌時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間的控制以及對(duì)接頭部分的處理等。

5.收縮性裂縫

混凝土在進(jìn)行施工中的澆筑任務(wù)以后，大約四小時(shí)水泥就會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，尤其是水化反應(yīng)最為激烈。在這個(gè)時(shí)候，混凝土沒有達(dá)到硬化的標(biāo)準(zhǔn)，而仍然處于非硬化的狀態(tài)，所以，這時(shí)的收縮形式為塑性收縮。一些骨料在下沉中會(huì)受到鋼筋強(qiáng)烈的阻擋，加上在塑性收縮的影響下，容易形成沿著鋼筋方向而生成的裂縫。

混凝土的縮水性和縮干性收縮發(fā)生在混凝土硬結(jié)之后。由于硬結(jié)后的混凝土的溫度會(huì)隨著表層水分的蒸發(fā)而降低，進(jìn)而導(dǎo)致其體積不斷縮小。整個(gè)混凝土表面水分丟失快，而內(nèi)部卻相對(duì)很慢，所以，引起混凝土表面和內(nèi)部的收縮性能不同，強(qiáng)度大小不一致，使混凝土被鋼筋強(qiáng)烈的束縛著，而產(chǎn)生明顯的裂紋。

在混凝土的硬化中常見的另一種收縮類型就是自生收縮。它的收縮反應(yīng)與外部溫度沒有關(guān)系，這一自生收縮是水泥同水發(fā)生的水化反應(yīng)。

在高溫情況下最容易發(fā)生的反應(yīng)就是碳化收縮，由于大氣中二氧化碳和水泥容易發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，所以收縮變形的出現(xiàn)就見怪不怪了。碳化收縮的發(fā)生條件必須是極高的溫度，并且它的反應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨著大氣二氧化碳濃度的變化而變化。

影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量。水泥標(biāo)號(hào)越低、單體積用量越大、磨細(xì)度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長(zhǎng)。良好的養(yǎng)護(hù)方法可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，則混凝土收縮越小。對(duì)于溫度和收縮引起的裂縫，增配構(gòu)造鋼筋可用明顯提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)。構(gòu)造上配筋宜優(yōu)先采用小直徑鋼筋小距布置。

結(jié)語

由以上情況，裂縫可能會(huì)對(duì)橋梁的安全使用性能造成影響，因此必須要了解導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因，只有知道原因才能有針對(duì)性地制定對(duì)策防止或控制裂縫的產(chǎn)生為了促進(jìn)橋梁建設(shè)的綜合效益的提升，我們要進(jìn)行橋梁裂縫現(xiàn)象的避免，這就需要引起相關(guān)管理者的重視，確保其施工工藝的穩(wěn)定性，確保其工作系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)。引起裂縫的因素是多而復(fù)雜的，有的甚至是因很平常的不被重視的因素導(dǎo)致，要根據(jù)裂縫出現(xiàn)的原因及時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

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