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关于桥梁混凝土裂缝成因和预防措施分析
论文关键词：混凝土裂缝 温度变化 基础变形 早期养护论文摘要：本文阐述了混凝土桥梁裂缝的种类，分析了混凝土桥梁裂缝的成因，提出了相应的措施，供大家参考。
1 前言
随着我国基础建设的发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，由于混凝土裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁坍塌的事例屡见不鲜。混凝±开裂可以说是“常发病”和“多发病”，严重影响了桥梁的使用性能，也经常困扰着桥梁工程技术人员。要想控制桥梁混凝土裂缝的产生，就必须了解其成因。本文就桥梁裂缝的产生原因作一分析，供参考。
2 桥梁混凝土裂缝种类及其成因
2.1 荷载引起的裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝，分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：1)设计计算阶段的结构计算不合理，受力假设与实际受力不符，安全系数不够，不考虑施工的可能性，构造处理不当等。2)施工阶段中不加限制的堆放施工机具、；随意翻身、起吊、、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序等。3)使用阶段时超出设计荷载的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生地震、爆炸等。
次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生的裂缝。如桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，这些难以用准确的图式进行计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后力流将产生绕射现象，并在孔洞附近聚集产生巨大的应力集中。实际工程中次应力是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属于张拉、劈裂、剪切性质。在设计上，应尽量避免结构突变(或截面突变)，当不能同时避免时，应做局部处理，如转角做成圆角或倒角，同时加强构造配筋，转角处配置斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。
2.2 温度变化引起的裂缝当外部或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化的主要因素有：1)年温差。一年中四季温度不断变化，当结构的位移受到限制时就会引起温度裂缝。年温差一般以一月和七月的月平均温度作为变化幅度。2)日照。
桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其他部位，温度分布呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和骤然降温是导致温度裂缝的最常见原因。3)骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但由于内部温度下降较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实际资枓进行，混凝土弹性模量不考虑折减。4)水化热。出现在施工过程中，大体积混凝土(厚度超过2m)浇筑后由于水泥水化放热，使混凝土内部温度升高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。5)蒸汽养一护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。
2.3 收缩引起的裂缝塑性收缩：混凝土浇筑后4h～5h左右，水泥水化反应剧烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨科因自重下沉，而此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。在骨科下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝，在构件竖向变截面处如丁梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。
干缩：混凝土结硬以后，随着表面水分逐渐蒸发，温度逐渐降低，混凝土体积减小，称为干缩。因混凝土表面水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩快，内部收缩慢的不均匀收缩，致使混凝土表面承受拉力，产生收缩裂缝。
自生收缩：混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界温度无关，且可以是正的(即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土)，也可以是负的(即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。
碳化收缩：大气中的二氧化碳与水泥中的水化物发生化学反应引起的收缩变形。
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2.4 地基基础变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，导致结构开裂，基础不均勻沉降的主要原因有：1)勘探精度不够、试验资枓不准。勘察报告不能充分反映实际地质情况是造成地基不均匀沉降的主要原因。2)结构荷载差异太大。在地质情况比较一致的情况下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降。3)结构基础类型差别大。同一联桥梁中混合使用不同基础，如扩大基础和桩基础，或虽采用同一基础，但基底标高差异太大，也可能引起地基不均勻沉降。4)分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的高速公路左右半副桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。此外，还有地基冻胀和桥梁建成以后原有地基变化也可能引起构件裂缝产生。
2.5 混凝土原质量引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、骨科、拌合用水及外加剂等组成，配置混凝土时所采用的材枓不合格，可能导致结构出现裂缝。水泥质量不合格、受潮或过期会造成混凝土强度不够，并导致开裂。砂石骨科粒径太小、级配不良、空隙率大，会造成水泥和用水量加大，从而影响混凝土的强度，使之收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。拌合水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。
3 裂缝的措施
3.1 要做好模板、支架及各支撑处基础和地基处理。确保其不发生沉降，移位。
3.2 u型桥台要控制其填料的抗压强度，并作好台背的防水排水设施，防止填土过湿或排水不良，由于压实不足或冻胀产生裂缝。
3.3 在尽可能的情况下，桥梁墩台(尤其高墩)混凝土应一气浇灌，不设施工缝。对墩身不可避免的施工缝要按技术规范要求，凿毛该混凝土表面，用水冲洗，在混凝土浇注前，对水平缝铺一层2cm～3cm的1:2水泥砂浆，然后再继续浇筑混凝土。
3.4 在混凝土初凝前，进行二次振捣。可有效消除因塑性沉降引起的内分层，改善骨科的界面结构，提高混凝土的强度。
3.5 桥墩身的竖向裂缝预防，可从控制温度、改进设计和施工操作工艺、改善混凝土性能等方面人手，可减少水泥用量降低混凝上的入模温度，如避开高温时段施工，对原材料降温处理；降低水泥水化热的温升，如选用低水化热的水泥减少水泥用量等，掺入优质粉煤灰加快浇筑混凝土的散热，如使用钢模，分层浇筑混凝土，每层不大于30cm，并使温度分布均勻，在大体积混凝土中甚至还可预埋或利用一些管孔道通过冷水或冷风降温。
3.6 加强浇筑混凝土的表面保护。如表面需应及时用草席、草袋覆盖，并洒水或蓄水养护。夏天延长养护时间，寒冷季节争取保温措施，保护混凝土表面，特别是薄壁结构延长拆模时间，可延缓降温，使混凝土中心与表面温度差减小，以防急剧降温。
4 结语
桥梁结构裂缝的成因多种多样，处理的方法也各有不同，上述诸方法是在日常工作中经过长期探索得到的，经过实践的证明行之有效。当然，有关桥梁结构裂缝的成因及防治对策是很复杂的，有待进一步研究。只有搞清楚了裂缝的机理，才能对症下，只有合理的处治措施，才能使国家有限的建设资金发挥最大的效益。
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