橋梁裂縫產生的原因及治理措施

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400047)

一、混凝土橋梁裂縫的產生的原因

混凝土是一種非勻質脆性材料，由骨料、水泥及氣體和水組成。在溫度和濕度等各種變化的條件下，硬化并產生體積變形，同時由于各種材料變形不一致，互相約束而產生初始應力，造成在骨料與水泥粘結面或水泥本身之間出現裂縫。混凝土橋梁裂縫形成的原因是非常之多的，而且很多裂縫的形成都不是受單一因素的影響，但原因大致可以分以下幾種。

(一)溫度變化導致裂縫的形成

混凝土熱脹冷縮的特點使得結構的內外部溫差較大時，混凝土極易產生變形，由于混凝土已經被固定在相應的位置上，因此當變形受到約束產生的應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土的表面或內部就會產生溫度裂縫。由溫度變化而產生裂縫的主要原因如下：1.年溫差的影響，一年四季溫度的差異較大，年溫度差異過大會影響橋梁的縱向位移，可通過設置支座位移或伸縮縫來減輕這種縱向位移。因為只要橋梁的結構位移不受約束，才不會產生較大的應力，從而避免裂縫的形成。2.日照。由于太陽光只能照到向陽的一側，而對橋面板下部不能受到陽光的照射，特別是在夏天，橋面板上下部分溫度有較大的差異，從而使橋梁有較大的變形，而此時變形又受到約束，所以會產生較多的裂縫。

(二)荷載引起裂縫。荷載裂縫是指橋梁的混凝土構件在荷載的作用下所產生的裂縫。混凝土橋梁所受到的荷載動荷載和靜荷載，最能引起橋梁裂縫的是動荷載，它包括車輛行駛荷載、風力荷載等，動荷載可能導致結構的內部產生變化的應力，因為橋梁在建筑中所使用的各種材料其實并不是連續的，有著一定的缺陷，因此在荷載以及應力的循環作用之下，就會使這些缺陷逐步加大，從而產生部分裂縫。

(三)鋼筋銹蝕引起的裂縫。由于混凝土只能承受壓力不能承受拉力，因此對于橋梁來說，拉力是由鋼筋來承擔的，所以鋼筋對于裂縫的形成有至關重要的作用，所以對于鋼筋的保護，防止其生銹是控制裂縫形成的重要手段。

(四)地基基礎變形引起的裂縫。由于基礎豎向不均衡沉降或水平方向位移，使結構中產生巨大的附加應力，從而導致橋梁結構開裂，地基基礎不均衡沉降的原因有：1.由于橋梁都位于自然條件受限制的地方，自然狀況比較復雜，因此地質勘察不能完全的勘察清楚，勘察精度不夠，同時也導致了實驗材料不準，因此在施工試用階段，極易導致基礎變形，因此導致裂縫的形成；2.結構荷載差異大，由于橋梁各部位的重量不同，而在地質勘查資料比較一般的情況下，容易產生不均衡沉降。

(五)施工過程中所使用的材料導致的裂縫。混凝土主要是由水泥、沙、骨料、外加劑以及水攪拌而成，配置的混凝土如果由于所用的材料質量不合格，不能滿足結構設計所要求的，那么在澆筑完混凝土后，極易導致裂縫的出現。具體原因如下：1.水泥存放時間過長，已板結或受潮，質量達不到要求，均可能時混凝土強度不足，導致混凝土開裂。2.拌合水及外加劑，當拌合水中或外加劑中氧化物等含量較高時，則會對鋼筋的銹蝕有較大的影響，從而導致許多裂縫的產生。

(六)施工工藝引起的裂縫。在混凝土的施工過程中。如果施工過程沒有按照施工圖紙給出的施工順序，則導致質量低劣，同時也會產生縱向的、橫向的裂縫。特別是在梁或者板彎矩較大地方更容易產生裂縫。具體情況如下：1.施工過程中，對于模板拆除過早，導致混凝土強度不足，使得構件在自重荷載作用下產生裂縫。2.在澆筑混凝土的過程中，振搗時間太短，部分地方沒振搗等是混凝土振搗不密實，不均勻，從而導致鋼筋極易銹蝕或混凝土強度不足，從而產生許多裂縫。

二、混凝土橋梁裂縫的治理措施

對于裂縫對的治理措施，對于目前來說，主要還是以預防裂縫發生為目的，對于裂縫產生，怎樣能快速、高效，方便，節約的來處理裂縫，是裂縫能夠恢復，從而不影響結構的安全，從而需要大量的研究。

(一)裂縫治理原則。1.必須充分了解橋梁的設計意圖同時也包括技術要求，嚴格遵循設計和施工規范的有關規定。2.應認真分析裂縫的性質和形成裂縫的原因，根據不同部位的不同受力情況和結構的使用要求，分別采用不同的治理方法。

(二)預防性為主的治理裂縫措施。1.對于裂縫控制的形成，首先需要做的就是要對各類施工材料的質量嚴格把控，各類材料的質量對混凝土的強度有直接的影響。2.盡量減少環境誤差的影響，在施工過程中，要注重材料，配料等環節。

(三)裂縫治理方法。適用于以承載力無影響的表面及深進裂縫以及大面積細裂縫防滲、漏水的處理。主要有以下幾種：1.表面涂抹修補法。本方法就是在裂縫的相應位置處涂樹脂保護膜，防止雨水進入，從而起到修復的作用。2.槽口修補的方法。本方法就是在開裂的地方用電錘或其他方法將開裂的地方鑿出口子，緊接著用砂漿在裂縫處進行修補，以此來對對裂縫進行修補。

(四)內部修補法。該方法就是用高壓的泵將膠結料打進裂縫中，從而可以修復裂縫，維持結構的整體性。一般情況下，對于比較大的裂縫，采用高等級的水泥砂漿，但對于較大的裂縫，就需要采取化學灌漿的方法。1.水泥灌漿。該方法的施工程序第一步是需要鉆孔和沖洗，第二步是止漿同時包括埋管，第三步是試水和灌漿。等漿液壓進去之后，需要振搗密實。2.化學灌漿。化學灌漿同水泥灌漿相比較，具有很多的優點，比如可灌性好，同時也比較容易控制凝結時間，因此對恢復結構整體性的效果比水泥灌漿好，對于水泥灌漿不能進行修補以及條件有限制的時候，可以采用化學灌漿。

(五)結構加固法。該方法主要是針對對結構的安全使用有較大影響的寬裂縫以及貫穿的裂縫進行加固和修補，主要有三種方式：1.加設鋼筋混凝土圍套。當裂縫處四周有較大的空間尺寸情況下，在結構外部一邊或者多邊處設置鋼筋混凝土圍套，以此來提高結構的剛度，也能增加結構的承載力。2.加鋼套箍。在橋梁有裂縫的部位的周圍增加鋼筋或者其他鋼材形成套箍，使有裂縫的部位箍緊，從而有效防止裂縫繼續擴大，同時也能提高結構的剛度和承載力，進行加固時應該使套箍與混凝土緊密接觸，以此來保證他們共同受力。3.設置預應力拉桿。在有裂縫的結構下面增加預應力拉桿，以此來使裂縫的寬度不能繼續增加，同時也能有效減小裂縫寬度，以此方法能有效提高結構承載力。鋼材表面應涂刷漆或者其他方法來保護剛才不生銹。

結語

一座橋梁從建成到使用、由于設計疏漏、施工低劣、管理不當、監管不嚴、養護不到位成橋后車輛、輪船的碰撞等均能使混凝土橋梁出現裂縫。因此，嚴格按照國家有關規范、技術標準進行設計、施工和監理，是保證結構安全耐用的前提和基礎。同時也要求從事研究人員的我們，要在針對裂縫發生后，如何有效的解決裂縫，使之不會威脅到結構的安全上多下功夫，從而使我國的橋梁乃至世界的都能夠更加的安全。