混凝土橋梁裂縫及其成因分析
2017-02-27
目前，在我國很多地方和地區(qū)混凝土橋梁在使用過程中出現裂縫，為保證混凝土橋梁有良好的耐久性和結構安全，需要進行裂縫處治和加固的施工工藝。
一、混凝土橋梁裂縫的分類?；炷翗蛄航Y構的裂縫是固體材料中某種不連續(xù)的現象，是由材料內部的初始缺陷、細微裂縫擴展引起的。引起裂縫的原因很多，但可歸結成兩大類。第一類，由變形引起的裂縫，也稱為非結構性裂縫。如溫度變化、混凝土收縮、地基不均勻沉降等因素引起的變形，當此變形得不到滿足，在結構構件內部產生自應力，當這種自應力超過混凝土允許應力時，就會產生混凝土裂縫。第二類，由外部荷載引起的裂縫，也稱為結構性裂縫、受力裂縫；其裂縫與荷載相對應，預示結構承載力可能不足或者存在嚴重問題。
二、非結構性裂縫產生的原因。（一）塑性裂縫?；炷猎谒軕B(tài)階段產生的裂縫通稱為塑性裂縫。它是各類現澆鋼筋混凝土結構中常見的一種早期裂縫。（二）收縮裂縫。當混凝土成形后，表面水分蒸發(fā)，內外干縮量不一樣，因而混凝土表面收縮變形受到混凝土內部約束，或受其他約束產生拉應力。而混凝土早期強度較低，因而出現收縮裂縫。（三）溫度裂縫。鋼筋混凝土結構的溫度變形受到約束，在混凝土內部會產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度，混凝土即會出現裂縫，這種裂縫稱為溫度裂縫。（四）施工縫處理不當引起的裂縫。施工縫如果處理不好，由于混凝土收縮或受力變形后會產生裂縫。如地震作用、鋼筋腐蝕、火災事故等原因同樣也會產生裂縫，從而降低結構的受力性能和耐久性能。
三、荷載引起的裂縫。橋梁混凝土在常規(guī)靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載作用下引起的直接應力產生的裂縫。裂縫產生的原因有計算模型不合理結構計算時有些受力部分不計算或漏算；結構受力假設與實際受力不符；超重車輛的增加造成結構物實際受到的荷載遠遠大于計算的荷載這樣就早成內力與配筋計算錯誤；與實際不符，結構安全系數不夠。同時結構設計時不考慮施工的可能性；個別設計斷面不足；鋼筋設置偏少或布置錯誤；結構剛度不足；構造處理不當；設計圖紙交代不清等。
四、收縮引起的裂縫。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，當水泥與水接觸后其礦物成分與水起水化反應生成水化物，水化物的體積是水泥的2倍多。
五、地基變形引起的裂縫。由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂?；A不均勻沉降的主要原因有：（一）地質勘察精度不夠、試驗資料不準。（二）地基地質差異太大。建造在山區(qū)溝谷的橋梁，河溝處的地質與山坡處變化較大，河溝中甚至存在軟弱地基，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降。（三）結構荷載差異太大。（四）分期建造的基礎。在原有橋梁基礎附近新建橋梁時，如分期修建的高速公路左右半幅橋梁，新建橋梁荷載或基礎處理時引起地基土重新固結，均可能對原有橋梁基礎造成較大沉降。（五）地基凍脹。
六、鋼筋銹蝕引起的裂縫。由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2～4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，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。施工工藝質量引起的裂縫：在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異。
結語：混凝土橋梁裂縫是一個普遍的技術問題，通過近代混凝土強度理論的亞微觀研究和大量工程實踐經驗，都說明混凝土結構的裂縫是不可避免的，細微裂縫對使用無多大危害。在混凝土橋梁設計計算理論中，構件是允許帶裂縫工作的，但應控制裂縫的寬度不能過寬。混凝土橋梁結構出現裂縫也是有方法修補和加固的，在找出裂縫產生的真正原因后，采用正確、合理的修復材料和方法，就能實現橋梁構件的補強、改善結構性能，提高橋梁的承載能力和通行能力，從而延長橋梁的使用壽命，適應現代交通運輸的要求。由上述可知，設計疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力，均可能使混凝土橋梁出現裂縫。因此，嚴格按照國家有關規(guī)范、技術標準進行設計、施工和監(jiān)理，是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發(fā)現和處理問題，也是相當重要的一個環(huán)節(jié)。
作者單位：青海省大武公路段
參考文獻：
[1]蒙云,盧波.橋梁加固與改造[M].北京.人民交通出版社.2004.
