淺析公路橋梁砼裂縫產生的原因和危害

周志海

目前公路橋梁主要采用砼結構，砼產生裂縫，影響橋梁的使用壽命，本文對裂縫產生的原因和危害進行了初步分析。

1 裂縫產生的原因

1.1 設計與實際橋梁使用狀況的偏差

目前設計多采用Ago、Engser、橋梁博士三個軟件，其計算模型與橋梁實際狀況有微小的出入，如溫度、T度的假定與實際有微小誤差，其計算模型的假設是導致裂縫的產生原因之一。

1.2 砼結構本身固有的特性

砼在拌合、澆筑、養生、使用中由于干縮、徐變、溫度應力、溫度差、位移、變形不協調、畸變，超靜定結構的次應力，都有可能因上述因素而發生裂縫。這些裂縫，一般為非受力裂縫，即自應力產生的裂縫。

1.3 施工方面的原因

橋梁上部結構箱梁在施工過程中，支架、預應力、保護層控制等因素也是產生裂縫的主要原因。箱梁在施工中，采用滿堂支架時地基承載力不足;采用管樁基礎時，管樁周摩阻力不足;柱樁的持力層承載力不足;承重架的永久變形沒有消除;承重架的主要桿件（如立桿）容許承載力不夠，構造措施是否符合要求;是否對施工過程出現的問題全程跟蹤監測;上述各環節出現問題，都會引起現澆箱梁產生裂縫。

箱梁施工時每個施工環節應嚴格要求，如：普通鋼筋是否符合設計要求;波紋管定位鋼筋是否準確，如不準確將導致預應力鋼束位置不準確，進而使某些截面成為非全截面預應力，出現主拉應力過大而不符合設計要求;真空壓漿設備的使用功能如何;箱梁砼分兩次澆筑，兩次間隔時間越長，新、舊預應力砼收縮變形越不協調，越不協調則越容易產生裂縫，砼二次澆筑間隔時間應嚴格控制;箱室內、外溫度差超過10度時，溫差應力超過砼的設計拉應力時產生裂縫，裂縫一般深度為1-2mm，在保護層厚度范圍;其他引起裂縫的因素如：施工過程預應力筋是否松弛或斷絲;錨下張拉力是否控制準確;錨夾具、連接器喇叭口安裝是否到位;錨固區砼是否密實，是否設置錨下加強鋼筋，沒有設置加強鋼筋引起的裂縫，多發生在連續剛構的底板或彎道橋腹板的外側處。千斤頂，油壓表是否定期做配套檢驗，錨下張拉力及鋼束伸長量是否準確;砼強度、水灰比及含砂率，是否符合設計要求;堿集料反應是否嚴重;保護層的厚度是否過薄或過厚;養護工作不到位，使砼表面失水太快，普通砼的體積穩定性（相對于高性能砼而言）都可能引起裂縫的發生。

具體工程建設和使用中，由于情況千差萬別，產生裂縫后，需要分析具體情況，才能找準裂縫產生原因。

1.4 實際工程案例

1）某跨徑為46m+90m+46m三向預應力連續剛構橋，在未成橋之前橋臺出現裂縫，經現場調查裂縫發生在橋臺臺身與承臺的交界附近，在臺身前緣呈水平狀，橫向貫通，臺身后緣未出現裂縫，橋臺與翼墻的交界處發現45°的斜裂縫。我們對裂縫產生原因進行了分析。分析后認為裂縫產生的原因有以下三點：

（1）上部結構的梁端與臺身前墻未按設計要求留足間隙，成橋前全橋伸縮縫處填滿建筑垃圾，高溫季節，上部結構產生膨脹，使上部結構擠壓臺身，對前墻產生水平推力。

（2）上部結構按設計有2.0%的下坡，因未成橋上部結構的自重產生的水平分力不被支座吸收，而對前墻產生水平推力。

（3）裂縫產生時，橋臺背后填土高度為臺身高度的1/3，臺背填土的土壓力不足以抵消臺身的水平推力。

該橋通車驗收前，請某家具備資質的隊伍對裂縫做注漿補強處理，現處于正常工作狀態。

2）某橋為3跨（30m+40m+30m）連續梁橋，上部結構為預應力砼單箱單室箱梁。施工采用滿堂式支架，砼分兩次澆筑。施工后箱室內發現在腹板處產生裂縫，裂縫寬度普遍在2mm以內，長度40-50cm，深度2-3cm，也有個別裂縫貫通腹板截面，較為嚴重。

經調查分析，該橋產生裂縫并非單一原因，而是幾個不利因素綜合產生的。

（1）砼二次澆筑間隔時間太長，變形不協調。

（2）波形管定位鋼筋不準確，導致預應力束位置不準確，使某些截面出現過大的主拉應力。

（3）養生不到位，失水過快，水灰比偏大，含砂率大于設計要求，體積不穩定導致出現干縮裂縫。

（4）處治措施

①對腹板、橫隔梁等位置小于0.2mm寬，深度1-2mm的裂縫采用環氧膠涂刷封閉，保護鋼筋不銹蝕。

②對大于0.2mm寬，深度1-2mm的裂縫，用改性甲凝注漿補強。

③對寬度更大，深度更深，甚至截面裂通的裂縫請原設計院做補強設計。

④埋設墩臺沉降觀測點及上部結構撓度觀測點進行定期或不定期觀測，撓度應控制

⑤底板出現分布鋼筋銹跡，說明保護層厚度不夠（設計為凈2.5cm），視今后變化情況處治。

該橋至今使用正常。

3）某橋（85m+138m+85m）三向預應力連續剛構體系，單箱雙室主梁，掛籃懸澆法施工，成橋時檢查發現在138m主跨箱室內頂板與腹板交界處發現有裂縫，頂底板未發現有裂縫，裂縫平均間距2m一條，寬為0.2mm以內，深度1-2mm，長度約50-70cm不等，經專家組鑒定，該裂縫對結構安全沒有影響，以環氧膠漿涂刷裂縫，封閉裂縫即可，并定期檢查裂縫是否有發展。

該橋0﹟塊、1﹟塊采用支架現澆施工，2﹟、3﹟塊為掛籃現澆施工，當施工到4﹟、5﹟塊時0﹟塊底板、1﹟、2﹟、3﹟塊底板出現不規則裂縫，經分析并結合實踐經驗，是由于變形不協調引起的裂縫，該裂縫成橋后會自行愈合。不出所料，成橋之后，0﹟塊、1﹟、2﹟、3﹟塊底板裂縫自行愈合，未做任何補強處理，只用基本同顏色的水泥膠漿美化其外觀。

2 砼裂縫的危害性

裂縫產生了，砼構件的有效斷面必然減小削弱，導致其抗彎剛度、抗剪強度有所降低，加速了徐變，加大預應力損失，導致撓度下垂，進而影響承載力并縮短使用壽命。大氣中的水分子通過裂縫可以使鋼筋銹蝕，縮小鋼筋的有效截面積，預應力鋼筋銹蝕后，又增大預應力損失，大大縮短橋梁使用壽命。裂縫產生后一般必須處治，嚴重的必須補強（應做補強設計），補強還不能解決問題的要推倒重來。裂縫影響外觀，視覺上有不安全感。

按2004年公路鋼筋砼及預應力砼設計規范的條文說明：結構按極限狀態設計需要有一個確定的設計基準期。例如汽車荷載隨機過程的統計分析表明，當設計基準期取為100年時，可避免荷載取值出現過大的波動。對今后橋涵荷載是有利的，國際上一些先進國家的橋梁設計基準期多為80-120年，我國規定為100年，為荷載概率的適中區域，它的可靠度必須在正常設計，正常施工和正常使用養護的條件下才能得到保證。

綜上所述，分析了裂縫產生的普遍性原因及對結構帶來的危害性，并列舉三個工程裂縫實例，采取不同的處治方案、方法。為了確保橋梁設計基準期100年目標的實現，我們在設計、施工、養護、管理中對砼裂縫應予以足夠的重視，減少裂縫發生，及時處置裂縫，確保橋梁結構安全。

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[責任編輯：楊玉潔]