道路橋梁施工中橋梁裂縫的分析

高曉咆

摘要：裂縫是橋梁病害最常見的表現形式。受施工材料、氣候、地基、荷載等多因素影響，道路橋梁會出現不同程度的變形和裂縫，其中裂縫最為常見。道路橋梁的主體結構采用混凝土制成，而混凝土施工前后受內部溫度變化易發生收縮與形變，裂縫也是混凝土結構中最容易發生的質量缺陷。混凝土裂縫的發生原因較多，主要有外部荷載引起的裂縫和不均勻變形引起的裂縫兩類。本文主要分析了外荷載引起的裂縫和不均勻形便引起的裂縫的發生的原因，并探討了有效預防道路橋梁裂縫產生的措施。旨在為道路橋梁施工中裂縫質量控制提供一些參考。

關鍵詞：道路橋梁;橋梁裂縫;成因;質量控制

引言：道路橋梁是一個國家的最為重要的基礎建設之一，它對國家的經濟交流及發展有著重要的影響。我國的地勢具有西高東低的特點，由東到低地勢呈階梯狀。地勢高低起伏的差異決定道路建設中不可避免的要建設大量的橋梁。混凝土作為道路橋梁結構施工的主要材料之一，它具有抗壓強度高、耐腐蝕、抗滲透性損傷能力強、爆裂損傷系數高的優勢，因此廣泛應用與道路橋梁的建設。但混凝土易受溫度影響產生收縮形變，從而影響強度和混凝土結構的質量。當混凝土內部產生收縮應力，混凝土內部結構就會發生多出膨脹，從而導致內部結構被破壞，產生裂縫。混凝土收縮裂縫作為橋梁費何在裂縫，嚴重影響道路橋梁運營期內的安全，影響道路橋梁的使用壽命。混凝土非荷載裂縫與施工期間質量管理不當有著緊密的關系。研究道路橋梁施工中橋梁裂縫的成因，對橋梁施工中有效的預防和控制控制裂縫產生有著重要的意義

一、施工中橋梁裂縫的類型

1.外荷載引起的裂縫

外荷載引起的裂縫又稱為結構性裂縫，它的產生位置、寬度都與外荷載作用息息相關，常見的外荷載裂縫有正截面、斜截面裂縫兩種。正截面裂縫呈垂直狀分布于與構件的軸線截面。斜截面裂縫呈傾斜狀分布于構件的截面。此外，還有正截面與斜截面的組合型結構裂縫。

2.不均勻形變引起的裂縫

不均勻性形變引起的裂縫又稱為非結構性裂縫。非結構性裂縫根據成因可分為溫度應力裂縫、混凝土收縮裂縫、骨料膨脹裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、混凝土失水裂縫、橋面或墩臺伸縮裂縫等。非結構性裂縫的產生與內部結構的變形和應力變化緊密相關。當混凝土內部結構變形超過混凝土設計強度的限制或達到混凝土抗拉強度的極限時，就會產生非結構性裂縫。當混凝土內部結構的變形得到釋放，拉應力就會消失，就能夠控制橋梁裂縫的產生和發展。

二、橋梁裂縫及其成因分析

1.骨料膨脹裂縫

骨料膨脹裂縫是由于堿骨料膨脹引起的裂縫。橋梁混凝土結構采用水泥、粗細鼓勵、外加劑、膠凝劑、摻合料拌和而成。其中水泥和骨料對橋梁裂縫影響較大。細度較大的水泥塑性差，容易開裂。骨料的級配不達標，就會影響混凝土的收縮。當骨料粒徑越細，估量的收縮越大。若所含的活性氧化硅不達標，就會影響堿骨料的反應，引起骨料膨脹性開裂，致使裂縫的產生。此外，骨料自身的強度及其他指標是否達到設計要求，也會影響混凝土的質量，導致橋梁裂縫的產生。當骨料粒徑粗細、強度不符合設計標準，骨料在和硅酸鹽發應的過程中，吸水膨脹致使混凝土內部發生大面積的吸水氧化，導致混凝土結構發生劇烈膨脹。發生膨脹部位的混凝土結構周圍發生破裂，混凝土內部的應力加劇膨脹和破裂，從而導致裂縫的擴張。

2.溫度應力裂縫

混凝土受內外部溫度影響會產生溫度應力，從而導致混凝土內外部形成溫度差，引發混凝土結構的變形。當外部環境溫度較高時，混凝土內部發生膨脹變形。當外部環境溫度較低時，混凝土內部發生收縮變形。混凝土結構的膨脹變形和收縮變形形成溫度應力。當溫度應力超過混凝土強度極限時，就會導致混凝土結構發生力學結構的變形，從而導致溫度應力裂縫的產生。

3.鋼筋銹蝕裂縫

在道路強梁施工中，為了提高混凝土結構的強度，增強混凝土結構的抗力力和抗變形力，需要在混凝土澆筑時加入鋼筋。用于橋梁的鋼筋存在或發生銹蝕，都會導致鋼筋體積增大，從而脹破混凝土保護層。一般的混凝土呈堿性，能夠在鋼筋表明形成的堿性薄膜，保護鋼筋免受侵蝕。當鋼筋材料本身存在銹蝕，混凝土堿性薄膜保護層的作用就會消失，或因鋼筋銹蝕層導致混凝土堿性減低，鈍化堿性保護膜。再出現水分或其他有害介質時，鋼筋的銹蝕作用就會加劇。嚴重的銹蝕膨脹導致鋼筋與混凝土的接觸面進入氯離子。氯離子對混凝土具有一定的侵蝕租用，從而導致橋梁混凝土結構發生裂縫。北方寒冷地區道路橋梁施工時，一般會采用撒鹽化并的方式來解決路面積雪問題。撒鹽是導致氯離子進入鋼筋混凝土橋梁結構的重要原因之一。在發生較為嚴重的氯離子滲透時，就會導致鋼筋表面發生嚴重的銹蝕，從而引發橋梁鋼筋銹蝕裂縫的產生。

4.混凝土失水裂縫

混凝土施工過程中，是誰的速度會引起收縮或膨脹。當混凝土表面結構表面水分蒸發速率較快，表面濕度小于內部結構，就會引起混凝土結構的收縮。當收縮作用較大時，混凝土內外部結構就會出現變形量差，從而導致混凝土表面形成裂縫。當混凝土表面結構水分蒸發速率較慢時，表面濕度大于內部結構，遇到寒冷天氣，就會引起混凝土結構的膨脹。當膨脹作用較大時，混凝土表面大量的大量水分受凍體積增加，導致混凝土內外部結構發生應力差，在應力的作用下導致裂縫的產生。

5.橋面或墩臺伸縮裂縫

橋面或墩臺的混凝土結構澆筑后會產生一定的收縮，而一般的巖石基礎不會發生收縮。混凝土墩身收縮時會產生橫向、豎向的拉應力。在一些結構較大的混凝土墩身上，墩身表層收縮較大，墩身內部結構及墩臺首座較小，穩定的巖石基礎組織頓時的收縮，導致墩臺與墩身銜接的混凝土結構部位產生不貫通的裂縫。當巖石基礎與頓時的收縮應力差較大時，墩身產生的拉應力就會越大，形成的裂縫也會越大。橋梁的橋面混凝土結構在鋼模基礎上制成。在預制橋梁時，鋼模產出不及時，就會引起腹板豎向裂縫的產生。部分橋梁施工時，橋梁配筋量不會合理，導致橋梁受力不均。在腹板配筋較少的位置往往容易產生橋面結構收縮裂縫。此外，在腹板裂縫的基礎上，混凝土的碳化收縮會加劇裂縫的延伸與發展，導致新增裂縫的出現或裂縫寬度的增寬。

6.大體積混凝土水化熱產生的裂縫

大體積混凝土澆筑的過程中，因水泥水化熱的租用，在水化熱過程中會產生大量的熱量，從而導致大體積混凝土結構內外部存在溫差。在混凝土內外溫差的作用下，極易產生裂縫。

7.荷載裂縫

正截面裂縫在正彎矩或負彎矩作用下形成的裂縫，裂縫一般沿構件垂直的軸線方向發展。斜截面裂縫在橋梁兩端建立作用和箱梁扭矩作用下產生。當主拉應力大于混凝土自身強度時，就會出現斜截面裂縫。外荷載結構裂縫出現預示著橋梁結構承載能力的不足及其他更加嚴重的結構性問題。

三、裂縫預防和控制措施

通過以上的分析得到，道路橋梁施工中橋梁裂縫產生的原因較多，它與橋梁施工設計、施工材料、混凝土施工技術、混凝土施工環境等多因素緊密相關。大部分裂縫的產生是多因素作用的結果。因此，在道路強梁施工中，需要從多方面、多環節入手，加強橋梁施工質量的控制。橋梁施工裂縫質量控制必須加強設計審查和現場勘查，加強施工材料質量檢查，加強影響裂縫因素的控制，加強施工工序的管理，嚴格控制道路橋梁施工的負荷。在設計圖紙和施工方案時，應充分考慮地基因素、施工溫度因素、鋼筋因素、荷載因素、混凝土收縮因素及其他與橋梁質量相關的施工技術因素。特別是在北方寒冷地區施工時，舞弊要加強施工環境溫度的控制，做好混凝土防凍處理。在高溫天氣施工時，要做好混凝土降溫處理。大體積的鋼筋混凝土消化積雪時，不建議采用撒鹽處理，以防腐蝕鋼筋。

四、結語

道路橋梁工程施工建設及其復雜，影響橋梁裂縫產生的因素較多，施工管理要素繁雜。施工過程中，任何一項影響因素控制失效，將給混凝土裂縫的產生留下隱患。根據當前道路強梁施工中常見的裂縫病害類型，分析出影響橋梁裂縫的主要因素有材料質量、施工溫度、干濕度、混凝土配合比、施工產生的符合、施工工序等，主要裂縫類型包括骨料膨脹裂縫、溫度應力裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、混凝土失水裂縫、橋面或墩臺伸縮裂縫、大體積混凝土水化熱產生的裂縫等。任何一種橋梁裂縫的產生不是單一因素導致，而是多因素綜合作用的結果。為防治橋梁施工中裂縫的產生，必須加強施工設計、現場勘查、施工材料質量檢查、混凝土質量檢查、施工負荷管理，從多個環節同時強化致使橋梁裂縫產生的風險因素，提高道路橋梁施工的綜合質量。

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