浅析桥梁开裂原因及对策

雷宗勇

摘要：本文结合作者实际经验，分析了桥梁开裂的原因，提出了解决的办法。

关键词：桥梁；开裂；原因；对策

Abstract: This paper combine with the practical experience, analyze the reasons for the cracking of the bridge solution.Key words: bridge; cracking; reason; countermeasures

中图分类号：TU 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

桥梁建造是一个复杂的系统工程，在具体施工过程中，如果有一个环节有问题，那么很容易出现混凝土开裂，严重地会存在安全隐患，减少桥梁的使用寿命。因此，在施工过程中，每个环节都要严格按照相关规定进行，做好事前、事中、事后控制，尽量把影响质量的因素控制在事前。

1 桥梁开裂的原因

事实上，导致桥梁开裂的因素是多种多样的，甚至是多种因素共同作用所导致的，笔者通过以下几方面的因素对桥梁开裂的成因进行分析。

1.1 收缩徐变引起开裂

在实际施工中，混凝土收缩徐变所引起的开裂也是非常常见的。混凝土在整个硬化过程中，混凝土由于水分的流失而收缩，混凝土又会由于长期施加的荷载发生了缓慢的变形，从而引起开裂的产生。混凝土收缩徐变产生的开裂基本上都属于表面开裂。混凝土收缩开裂的主要原因表现在以下几个方面：a.水泥品种、标号及用量。收缩性较高的水泥混凝土有矿渣水泥、低热水泥、快硬水泥；水泥混凝土收缩性较低的有普通水泥、矾土水泥、火山灰水泥。另外，混凝土收缩受着水泥标号的影响，水泥标号越低，混凝土收缩越大，并且收缩时间也越长。b.骨料品种。骨料品质不同吸水率也就不同，则收缩性也就不同。c.水灰比。随着用水量的增大，水灰比也跟着增大，则混凝土收缩也就越大。d.外掺剂。混凝土收缩还受外掺剂保水性影响，保水性越好，混凝土收缩越小。

1.2 地基变位引起开裂

地基的不均匀沉降和水平移位等变形，都会引起开裂。而发生变形的原因有：a.没有足够精确的地质勘察精度，导致试验资料不够准确。b.地基地址差异过大，在山区沟谷中建造桥梁，其山坡处于河沟处的地质差异较大，地基引起不均匀沉降。c.分期建造的基础，均可对原有桥梁基础造成较大沉降。

1.3 荷载作用产生开裂

所谓荷载开裂就是桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的开裂。承受拉力和弯矩的混凝土构件会在横截面上产生一维的拉应力，则就会有主拉应力在承受剪力和扭矩及其他复合受力结构中出现，此时很有可能在垂直于主拉应力的方向中产生。荷载开裂的形态由于截面形状的不同会有所不同。荷载开裂可分为直接应力开裂和次应力开裂两种。所谓直接应力开裂就是指由于设计阶段计算、施工方法和工艺选择以及使用阶段养护等不合理因素而产生的直接应力引起的开裂，其产生开裂的原因主要包括以下几个方面：设计计算阶段，结构计算模型不合理，假设结构受力与实际结构受力相矛盾，荷载少算或者漏算，在计算内力与配筋时存在错误，结构安全系数不够；在结构设计时，对于施工的可能性不给予考虑，设计断面不足，出现钢筋设置与结构刚度不够，设计图纸没有交待清楚等；施工阶段，施工材料、设备的堆放没有规律，对于预制结构受力特点不够了解，施工不按图纸进行，对于结构施工顺利擅自进行更改；使用阶段，超出设计荷载的重型车辆过桥。所谓次应力开裂就是指由外荷载引起的次生应力产生开裂，其产生开裂的原因主要包括以下几个方面：在设计的外荷载作用下，与常规计算相比，结构物的实际工作状态相矛盾，或者是在计算过程中把不考虑的因素忽略掉，因此在某些部位会引起次生内力从而使得结构开裂；受力构件挖孔后，力流将在孔洞附近密集产生巨大的应力集中。次应力开裂是在实际工程中最为常见的。

1.4 温度变化产生开裂

混凝土桥梁在浇筑过程中，会有较大的水化热在混凝土内产生，如果把这些水化热没有处理好，那么就会造成混凝土内外的温差过大，混凝土具有热胀冷缩的特性，当外部不平或者结构内部温度发生变化，则混凝土也会发生变形，如果变形不能完全被发挥出来，那么在结构内将产生应力，当混凝土的抗拉强度不能承担这个应力时就会产生温度开裂。总的来说，温度开裂是由物体热胀冷缩的性质而引起的。温度开裂与其他开裂的区别的最主要特征就是随温度变化而扩张或合拢。温度变化引起开裂的原因主要存在以下几个方面：水化热引起的开裂；年温差引起的开裂；冬季施工不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，因此，容易引起开裂；日照导致桥梁局部温度不同引起开裂等。

1.5 钢筋锈蚀引起开裂

钢筋外侧混凝土的抗拉强度由于钢筋保护层厚度不足而大大减小，一旦结构受力，出现拉应力的部位就会产生开裂，并且钢筋保护层厚度不足导致外界的水、空气对钢筋产生锈蚀，而钢筋在锈蚀的过程中，体积将会增大到2到4倍，对周围混凝土产生测压，从而导致混凝土产生应力而开裂。

1.6 冻胀引起的开裂

发生冻胀的混凝土构件的内部存在各种空隙，当混凝土温度在0摄氏度以下时，内部水分就会发生冻结，导致体积膨胀了百分之九，则混凝土因膨胀而发生开裂。而在冬季施工时，如果在预应力孔道灌浆后不采取任何措施进行保温，那么很容易发生冻胀开裂现象。另外，混凝土水灰比偏大、振捣不密实以及养护不好均能够导致混凝土冻胀开裂。

1.7 施工材料和施工工艺引起开裂

混凝土的质量与施工材料有着密切关系，施工材料不合格，那么混凝土质量很容易下降，因此，很容易在其他作用下发生开裂。在混凝土结构施工工艺中，例如浇筑、构件制作、运输、起模、堆放等，如果选择不当，很容易造成结构构件开裂。

2 桥梁开裂处理办法

2.1 桥梁开裂的防控措施

2.1.1 模板的安装与拆除

针对具体工程，应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核，不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架(脚手架或其他夹具)应牢固可靠，施工前必须对支架进行预压，以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。安装模板时应确保构造紧密、不漏浆、不渗水，形状规则，能保证混凝土的均匀性。模板及其支架的拆除顺序应按施工技术方案执行，未达到混凝土预定强度要求不得拆除。

2.1.2 混凝土原材料的质量及配合比控制

混凝土质量控制的好坏与原材料的质量是分不开的。首先要使进场的原材料符合要求，特别是砂、石材料变异性较大。因此，应优先选用热膨胀系数小、含泥量低的骨料并强调骨料的连续级配，因连续级配的骨料可以提高骨料在混凝土中所占的体积，能降低水泥用量，从而间接地降低因水化热而引起的开裂。为了保证混凝土的质量，在生产过程中一定要对混凝土的原材料进行质量检验，全部符合技术性能指标方可应用。

2.1.3 混凝土施工工艺控制

浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预埋件、预留孔洞等进行检查，确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑中要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预埋管道的移动和变形。合理的施工方法不仅能降低混凝土内部的温度，还能减少混凝土的内外温差，有效地降低温度开裂的产生。在桥梁施工中采用插入式振动器振实，严禁出现过振现象致使混凝土表面粗、细集料离析而靠近模板的混凝土表面集料集中，也要注意不可产生漏振而使混凝土表面产生麻面、蜂窝、孔洞、开裂等质量问题。应对每一振捣部。位振动到混凝土停止下沉不再冒出气泡，表面呈现平坦泛浆，边振边提起振动器。由于振捣不良而产生混凝土内在质量缺陷也要引起重视，否则会引起混凝土结构物的破坏。所以混凝土的振捣应引起施工人员足够重视，使混凝土振捣良好，从而保证桥梁的质量。

2.1.4 混凝土的养护

混凝土终凝后应及时采用覆盖、洒水、喷雾或薄膜保湿等措施进行养护，避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力干扰等。对于硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7 d，对于有抗渗要求或设计有明确要求的混凝土，养护时间不得少于14 d。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。

2.2 桥梁开裂的处理方式

在桥梁建造过程中，桥梁开裂是较常见的问题，本文已经分析了导致桥梁开裂的原因，可以看出其原因多种多样，因此，桥梁开裂的处理较为复杂，但是当混凝土桥梁因各种各样的原因而产生开裂时，就必须对此进行处理，从而才能使桥梁的安全得以保证。混凝土桥梁开裂处理的方式主要有以下几种：

2.2.1 表面处理法

当混凝土构件开裂为非结构开裂且只是表面开裂时，一般就采取表面修复的方法来对混凝土开裂进行处理。表面修补的优势较为明显，对混凝土的结构承载力基本上没有产生较大的影响。桥梁开裂最常用的技术也是属表面修补法，其一般的做法就是在表面涂浆，也就是说，在混凝土开裂的表面涂封口树脂胶，主要对开裂进行封闭，从而防止构件内钢筋被腐蚀，进而使得混凝土的使用寿命得以延长。

2.2.2 灌浆法

当开裂对桥梁结构影响较大时，表面修补已经不能满足其相关要求时，此时桥梁开裂必须采用灌浆法来进行处理。灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入天然的和人为的开裂或孔隙，以改善各种介质的物理力学性质。浆质材料通常有很多种，一般情况下，采用水泥浆或者环氧聚合物，而对于那些开裂问题较严重的，则采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯。事实上，灌浆法的应用范围较广，大开裂必须用到，而微小的开裂也可以用，并且其处理效果较佳。

2.2.3 填充法

桥梁开裂的另一种处理方式便是填充法。填充法对开裂的填充是直接用修补材料来进行的，一般用来对较宽的开裂进行修补，作业较为简单，费用相对较低。填充法的使用范围为宽度一般小于0.03mm，且开裂的深度较浅，或者是开裂中有充填物，而对开裂的处理采用灌浆法也难以处理的话，且规模较小的开裂的简易处理，加之开V型槽的使用，然后对其进行填充处理。

2.2.4 结构加固法

因超荷载产生的开裂、开裂长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的开裂等影响结构强度可采取结构补强法。结构补强法包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等，混凝土开裂处理效果的检查包括修补材料试验、钻心取样试验、压水试验、压气试验等。

3 结语

参考文献：

[1] 张玉军. 混凝土桥梁开裂的成因与防治[J]硅谷, 2008,(17).

[2] 孟表柱. 钢筋混凝土桥梁开裂类型及分析[J]公路, 2002,(09).

[3] 王新定,范茂林. 某大桥开裂原因及处理[J]公路, 2002,(01).

[4] 杜书瑞. 混凝土桥梁产生开裂的原因及防治措施[J]. 黑龙江科技信息, 2008, (20).