【摘 要】本文在分析桥梁裂缝产生的机理和原因的基础上,从设计和施工两个方面提出了桥梁裂缝的具体控制措施,并给出了桥梁裂缝的处理对策,对实际工程具有一定的指导意义。 【关键词】桥梁裂缝 混凝土
在桥梁工程中混凝土桥梁缝的种类，就基其产生的原因，主要可划分如下几种：
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荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、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，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。②施工阶段，不加限制地堆放施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强充验算等。③使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、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裂缝。裂缝产生的原因有：①在设计外荷载作用下，由于结构物的、实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。②桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，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，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
2 桥梁其他因素引起的开裂
2.1 基础变形引起的开裂
基础变形一般为基础空间不均匀沉降或水平方向位移,发生基础变形后,结构物中产生附加压力,超过结构物的抗拉强度时即产生裂缝,基础不均匀沉降的原因有,地质试验资料不准、地质差异大、荷载差别大、分期建造等。
2.2 钢筋锈蚀引起的裂缝
当构件中钢筋的混凝土保护层不足,或混凝土质量较差时,二氧化碳侵蚀钢筋表面,使钢筋周围混凝土的碱度降低,钢筋表面容易被混凝土中的氧气和水锈蚀,使周围混凝土产生膨胀压力,使混凝土保护层开裂、剥落,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀,使混凝土有效面积减少,钢筋与混凝土的握裹力削弱,结构承载力下降,并诱发其他形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏,钢筋锈蚀是最后造成结构破坏的主要因素。
2.3 冻胀引起的裂缝
温度低于零度时,混凝土出同冰冻,游离的水变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力,并导致裂缝出现。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强、骨料中含有杂质过多、水灰比偏大均导致混凝土冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。
2.4施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：①混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。②混凝土振捣不密实、不均匀、出一蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋诱蚀或其它荷载裂缝的起源点。③混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易发生裂缝，既塑性收缩性。④混凝土搅拌、运输时间过长，使水分发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。⑤混凝土分层或分段时，接头部位处理裂缝。⑥混凝土分层或分段时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。⑦施工时拆模过程，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
3 桥梁裂缝的温控措施和施工现场控制
3.1温度预测分析
根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案,采用 计算 机仿真技术对混凝土施工期温度场和温差进行计算机模拟动态预测,提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况,制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准,进行保温养护优化选择。
3.2混凝土浇筑方案
采用延缓温差梯度和降温梯度的措施,在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度、前后浇筑的搭接时间;控制混凝土温度并加强振捣,严格控制振捣时间,移动距离和插入深度,保证振捣密实,严防漏振和过振,确保混凝土均匀密实; 做好现场协调组织管理,要有充足的人力、物力、保证施工按计划顺利进行,保证混凝土供应,确保不留冷缝;浇筑后对大体积混凝土表面较厚的水泥浆进行必要的处理,一般浇筑后3～4h内初步用木长刮尺刮平,初凝前用铁滚筒碾压2遍,再用木抹子搓平压实,以控制表面龟裂;混凝土浇灌完后,立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。
3.3混凝土温度监测
在混凝土内部外部设置温度测点,设置保温材料温度测点及养护水温度测点,现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析。每一测点的温度值、各测位中心测点与表层测点的温差值,作为研究调整控温措施的依据,防止混凝土出现温度裂缝。为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测,应沿水平方向布置,检测水平方向应力分量。
4 在构造设计上对桥梁裂缝采取防裂措施
(1)设计合理的结构形式,可以减少工程数量,减低水化热。如可根据悬索桥锚碇受力特点,设计挖空非关键受力部分混凝土体积,利用土方压重方案,来减少混凝土结构体积。
(2)充分利用混凝土在基坑有侧限条件,在混凝土中掺加微膨胀剂,使其在基坑约束下形成一定的预压力,补偿混凝土内部温度,收缩产生的拉应力,从而有效的避免混凝土裂缝的产生。
(3)大体积混凝土体积庞大,施工周期一般较长,依据结构受力情况可合理地确定混凝土评定验收龄期,打破正常标准28d的评定验收龄期,改为60d或更多天,评定验收龄期充分考虑混凝土的后期强度,从而减低设计标号,达到减少混凝土水泥用量减低水化热的目的。
(4)由于边界存在约束才会产生温度应力,采用改善边界约束的构造设计,如遇有约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层等时,可在接触面上设滑动层来减少温度应力,在外约束的接触面上全部设滑动层,则可大大减弱外约束。
(5)还应重视合理有益作用,可采取增配构造钢筋,配筋应尽可能采用小直径、小间距,全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之间,在混凝土表面增设金属扩张网等有效措施,有效地提高混凝土抗裂性能。