【摘要】:文章從結構性裂縫和非結構性裂縫兩方面分析了橋梁裂縫產生的原因,并提出了有效的防治措施,以減小裂縫對橋梁的危害,延長橋梁的使用壽命。
　　【關鍵詞】:結構性裂縫，非結構性裂縫，防治措施
　　裂縫是橋梁工程中的通病,它的出現降低了結構的抗滲能力和耐久性,影響結構的使用功能及承載能力。為了確保大橋的安全,充分發揮其經濟和使用價值,找出裂縫成因并提出相應的防治措施是十分必要的。
　　1裂縫分類
　　裂縫可以分為兩類:①由靜荷載和動荷載的應力(包括次應力)所引起的裂縫,屬于受力性裂縫,也稱為結構性裂縫,主要是由于結構承載力不夠引起,是強度不足的征兆,潛藏著結構的危險性。②由于變形引起的裂縫,屬于非受力性裂縫,也稱非結構性裂縫,主要是由于結構構件內部自身應力形成。據國內外的調查資料,工程實踐中結構物的裂縫原因,屬于變形(溫度、收縮、不均勻沉陷)引起的約占80%以上;屬于荷載引起的約占20%左右。
　　2裂縫成因分析
　　2.1結構性裂縫
　　由于交通運輸的發展以及設計、施工等方面的原因,大部分橋梁處于超載運行狀態,結構上的作用超過了其抗力,出現了結構性裂縫,主要有彎曲裂縫、剪切裂縫、局部承壓裂縫、拼接縫、差動。
　　2.1.1彎曲裂縫
　　彎曲裂縫也稱垂直裂縫。當受拉區拉應力超過混凝土抗拉強度時往往出現彎曲裂縫。其產生的原因主要有:
　　1)設計導致的先天裂縫。比如:配筋不足,對溫度的荷載估計不足,預應力布置不當等;2)施工導致的原生裂縫。施工程序不當,施工荷載超過設計允許值等;3)運營期間的后天裂縫。超重車輛過重、過多等。
　　2.1.2剪切裂縫
　　剪切裂縫也稱斜裂縫,先發生在剪應力最大的部位。對受彎、壓彎構件,常發生在支座附近,由下部開始,沿著與軸線呈25°～50°左右的角度裂開。隨著荷載增大,裂縫長度不斷增長并向受壓區發展,裂縫數不斷增多并分岔,裂縫區也逐漸向跨中方向擴大。其產生原因主要有以下三方面:
　　1)彎曲裂縫的存在改變了截面的剪應力分布,是剪切裂縫產生的一個重要原因。
　　2)設計原因。設計中只注意正應力的計算,忽視了剪應力的計算或過分依賴腹板豎向預應力鋼筋(蹬筋)。
　　3)施工原因。如彎起預應力筋錯位;豎向預應力筋失效等。
　　2.1.3局壓裂縫
　　當設計的混凝土抗壓強度不夠或超載使用時,在承壓應力大的部位,由于出現局部拉應力,常常導致產生局壓裂縫,甚至會局部壓碎。
　　2.1.4拼接縫
　　混凝土橋梁多采用縱向分段澆筑或縱向分段工藝施工,這些縱向分段的接縫與主受力方向垂直,如果產生裂縫將會直接影響橫向荷載傳遞,也會間接降低橋梁承載能力。
　　2.1.5差動
　　差動是一種常見而又常常被忽略的裂縫成因,往往是由于外部約束或內部變形反應滯后造成的。
　　2.2非結構性裂縫
　　非結構性裂縫是結構要求變形,而變形得不到滿足時,在結構內部就會產生自應力,當此應力達到混凝土抗拉強度極限值時,即會引起混凝土裂縫。主要有收縮裂縫、溫度裂縫、鋼筋銹蝕裂縫(順筋裂縫)、地基不均勻沉降裂縫等。
　　2.2.1收縮裂縫
　　實際工程中混凝土因收縮引起的裂縫是最常見的。收縮裂縫一般在混凝土露天養護完畢一段時間后,在表層和側面出現,并隨溫度和濕度變化而逐漸發展。收縮裂縫對構件承載力影響不大,主要影響結構的外觀和耐久性。其中塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和碳化收縮。
　　1)塑性收縮。
　　塑性收縮發生在施工過程中和混凝土澆筑后4h～5h左右,此時水泥水化反應激烈,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,產生塑性收縮[5]。為減小混凝土塑性收縮,施工時應控制水灰比,避免過長時間的攪拌,下料不宜太快,振搗要密實,豎向變截面處宜分層澆筑。
　　2)干縮。
　　混凝土凝固過程中,水泥和水起水化作用逐漸硬化而形成水泥骨架,混凝土中多余水分蒸發,體積縮小,稱為干縮。因混凝土表層水分損失快,內部損失慢,表面收縮變形受到內部混凝土約束,使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。
　　3)自生收縮。
　　混凝土在硬化過程中,水泥與水發生水化反應,這種與外界濕度無關,且可以是正的(即收縮,如普通硅酸鹽水泥混凝土),也可以是負的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土等)。
　　4)碳化收縮。
　　碳化收縮是大氣中的CO2在存在水的條件下與水泥水化產物作用生成CaCO3等破壞混凝土內部堿性環境使鈍態鐵的保護層失去作用而產生銹蝕。原因在于這些游離水的蒸發,因為碳化收縮只有在濕度50%左右才能發生,一般較少出現。
　　2.2.2溫度裂縫
　　混凝土具有熱脹冷縮的性質,當外部環境或結構內部溫度發生變化時,混凝土將產生變形,若變形受到約束,在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時,即產生溫度裂縫。溫度裂縫大多發生在施工的中后期,影響它的因素主要有水泥水化熱、外界氣候、外部約束條件、混凝土的養護等。
　　2.2.3鋼筋銹蝕裂縫(順筋裂縫)
　　混凝土質量差、保護層厚度不足或被碳化使鋼筋周圍混凝土堿度降低、氯化物浸入,引起鋼筋表面氧化膜破壞,其銹蝕物體積比原來增長約2倍～4倍,從而對周圍混凝土產生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產生裂縫。鋼筋銹蝕使鋼筋有效斷面減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降,并誘發其他形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕。
　　2.2.4基礎變形引起的裂縫
　　當基礎出現豎向不均勻沉降或水平方向位移時,會使結構中產生附加應力,當超出混凝土結構的抗拉能力時結構開裂。產生原因主要有以下幾點:
　　1)地質勘察精度不夠、試驗資料不準。沒有充分掌握地質情況就設計、施工。這是造成地基不均勻沉降的主要原因;
　　2)地基地質差異太大;
　　3)結構荷載差異太大;
　　4)結構基礎類型差別大;
　　5)分期建造的基礎。在原有橋梁基礎附近新建橋梁時,新建橋梁荷載或基礎處理時引起地基土重新固結,可能對原有橋梁基礎造成較大沉降;
　　6)地基凍脹;
　　7)橋梁基礎置于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質時;
　　8)橋梁建成以后,原有地基條件變化等。
　　3預防措施
　　3.1材料的控制
　　對原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石等)進行嚴格的抽樣檢驗。對混凝土配合比應進行對比試驗,在高溫下或雨后施工對砂、碎石進行含水量實驗,及時調整施工配合比,確保混凝土施工質量。
　　3.2設計方面
　　結構設計計算時不能有載荷漏項,計算模型合理,規范準確。設計中處理好構件“抗”與“放”的關系。“抗”就是處于約束狀態下的結構,沒有足夠的變形余地時,為防止裂縫所采取的有力措施。而“放”就是結構完全處于自由變形無約束狀態下,有足夠變形余地時所采取的措施。
　　為將裂縫控制在無害寬度范圍內,對荷載裂縫,從計算構造上使結構具有足夠的抗力來對付各種荷載的作用,除滿足現行國家標準關于承載力的要求外,還要滿足抗裂性(裂縫寬度)和變形要求。對變形裂縫,有時也要采用“抗”的原則,如對結構構件的某些部位,從構造上增加配筋或提高材料強度等級等來提高結構構件抵抗變形裂縫的能力。當采用“抗”控制裂縫付出的代價過高時,可采取“放”的原則及其相應的方法[8]。另外結構設計時要考慮施工。
　　3.3施工管理方面
　　施工前做到嚴格審圖,做好技術交底,并在施工中加強“三檢制”,對隱蔽工程或關鍵工序設置質量管理點;合理安排施工順序,施工操作應嚴格按照施工技術規范的有關規定進行;保證水泥、砂、石質量,保證配合比科學合理,砂漿拌合料要均勻,有很好的和易性、保水性,外加劑計量準確;施工中要振搗密實,澆筑時落距保證不超過最大高度,嚴防混凝土離析;積極采用補償收縮混凝土技術;在施工中分段施工,以釋放溫度應力減少裂縫;加強養護等。
　　4結語
　　任何一座橋梁,隨著時間的推移都會出現不同程度的病害,應該在設計、施工階段就采取預防措施,并在使用階段加強防護,防止病害的出現。一旦出現病害認真查找其產生原因,積極采取措施補救,確保橋梁運營安全。