桥梁混凝土裂缝的成因、预防及处理方法

作者简 介： 吴
坚 （９ ３一 ， ， １ ８ ） 男 浙江嘉 兴人 ， 助理工程师 ， 主要从事 于桥梁工程勘测设计工作。
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随着 现代 计算 手段 的不 断 完善 ， 次 应 力 裂缝 也 是 对 可 以做 到合理 验 算 的 。例 如现 在 对 预应 力 、 变 等 徐
产 生的 二次应 力 ， 不少 平 面 杆 系有 限元 程 序 均可 正
实 际工 程 中 ， 应力 裂 缝 是荷 载 裂 缝 中最 常见 次
构造处理不 当； 设计图纸交代不清等。 （） ２ 施工阶段。不适当地堆放施工机具、 材料。
收稿 日期 ：０ １—０ ２１ ８一ｌ ０
的一种。次应力裂缝多与张拉、 劈裂、 剪切有关 。次
应力裂缝也是 由荷载引起 ， 按常规一般不计算。但
水电站设计 第 ２ 卷 第４ ７ 期
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ
２ 年 １ ０１ １ ２月
桥 梁 混 凝 土 裂 缝 的成 因 、 防及 处 理 方 法 预
吴 坚 ， 赵 艳
（ 中国水 电工程顾 问集 团成都勘测设计研究 院， 四川 成都 ６０７ １０ ２）
摘
要： 根据桥梁混凝土结构的特性 ， 分析了产生裂缝 的种类 和原 因， 并总结设计经验 ， 出了裂缝的预防和处理措施 。 提 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ３— ８ ５ ２ １ ）４— ０ ７— ３ １０ ９ ０ （０ １ ０ ０ ３ ０
与粉煤 灰水 泥７凝 土 ） 昆 。 （） ４ 炭化 收缩 。系大 气 中的二 氧 化碳 与水 泥 的
水 化产 物发 生化学 反应 引起 的收缩 变形 。炭化 收缩 在 湿度 ５ ％左右 才 明显 发 生 ， 随二 氧化 碳 的 浓度 ０ 且
确计算 ， 但在以前却 比较困难。
２ ２ 温度 变化 引起 的裂缝 ． 混凝 土具 有热胀 冷 缩性质 。当外部环 境或 结构 内部 温度 发生 变化 时混凝 土将 发生 变形 。若变 形遭
关键词 ： 桥梁 ； ； 砼 裂缝 ； 成因 ； 防治 ； 裂缝处理 中图法分类号 ： ４ ８ ３ ｕ ４ ．４
１ 前
言
在施工过程 中有些施工单位在梁板起 吊时在梁板 的 顶板上堆放施工用的钢筋等材料 ， 借助梁板 的顶板
来 运输 钢筋 等材 料 ， 同时在 施工 过程 中 ， 由于受预 制
２ 裂缝 的种类和成 因
混 凝 土结 构 裂 缝 的成 因复 杂 而 繁 多 ， 因素 相 各
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 互影响 ， 但每一条裂缝均有其产生 的原 因。混凝土 桥梁裂缝的原因， 大致可分以下 ７种 ：
２ １ 荷 载 引起 的裂缝 ．
面 不 足 ； 筋设 置 偏 少 或 布 置错 误 ； 构 刚度 不 足 ； 钢 结
经常在跨 内根据截面内力需要截断钢束 ， 设置锚头。 而在 锚 固断面 附近 经 常可 以看 到 裂缝 。 因此 ， 处 若 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。
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多； 混凝 土水 灰 比偏 大 、 捣 不 密实 ； 护 不 足 使 混 振 养
凝土早期受冻等 ； 均可能导致混凝土冻胀裂缝 。
２７ 施 工工 艺质量 引起 的裂 缝 ． 在混凝 土 结 构 浇 筑 、 件 制 作 、 模 、 输 、 构 起 运 堆
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 。为减 小 混凝 土塑 性 收 缩 ， 工 时应 控 施 制水 灰 比， 免过 长 时 间 的振 捣 ； 料 不 宜太 快 ， 避 下 振 捣要 适 当 ， 向变截 面处 宜分层 浇筑 。 竖
（） ２ 失水收 缩 （ 缩 ） 干 。混 凝 土结 硬 以后 ， 随着
预制结 构 受 力 特 点 ， 随意 翻 身 、 吊、 起 运输 、 装 ； 安 不
按设计 图纸施工 ， 自更改结构施工顺序或结构受 擅 力模式 ； 未对结构做机器振动下 的疲劳强度验算等。
（） ３ 使用 阶段 。超 出设计 载 荷 的重 型车辆 过桥 ； 受 车辆 、 船舶 的撞 击 ； 发生大风 、 大雪 、 地震 、 爆炸等 。
混 凝 土构 件 是 非匀 质 密 实构 件 ， 内部 存 在各 其
种空隙， 当处 于吸水饱 和状态 的混凝 土温 度低 于 ｏｃ时 ， ￣ 内部 水分冻结 ， 积 膨胀 ９ ， 体 ％ 使混 凝 土 因膨
胀 而产 生拉 应力 导 致 裂缝 出现 。冬 季 施 工 时 ， 预 对
水分 逐 步蒸发 ， 度逐 步 降 低 ， 凝 土 体 积减 小 ， 湿 混 称 为干 缩 。因混 凝土表 层水 分损 失快 、 内部 损失慢 ， 因 此产 生表 面 收缩 大 、 内部 收缩 小 的不 均匀 收缩 。表 面 收缩变 形受 到 内部 混凝 土 的约 束 ， 使 表 面混 凝 致 土承 受拉 力 ， 当拉 力 超 过 其 抗 拉 强 度 时 ， 产 生 裂 便
应力孔道灌浆后若不采取保温措施 ， 也可能发生沿 管 道方 向的冻胀裂 缝 。温度 低 于 ｏｃ和混 凝 土 吸水 ￣
饱和 ， 是发生 冻胀 破坏 的必要 条件 。另外 ， 当混 凝 土
中骨料 空 隙多 、 水 性 强 ； 料 中含 泥 土 等 杂 质 过 吸 骨
缝。混凝土硬化后的收缩主要就是干缩。配筋率较 大的构件 （ 超过 ３ ， ％） 钢筋对混凝土收缩的约束 比
钢筋 中铁离 子与侵 入混 凝土 中 的氧气和 水分 发生锈 蚀 反应 ， 锈 蚀 物 氢 氧 化 铁 体 积 比 原 来 增 长 ２～４ 其 倍， 从而对周 围混凝 土产 生膨 胀应 力 ， 导致 保 护层 混
凝 土开裂 、 剥离 ， 沿钢筋纵 向产生裂 缝 ， 并有 锈迹渗 到
沉过 程 中若受 到钢 筋 阻 挡 ， 便形 成 沿 钢 筋的进 一 步发展 ， 通基 础 交 设施 建设 得 到迅 猛 发展 ， 地 兴建 了 大量 的混 凝 土 各 桥梁 。在 桥 梁建 造 和使 用 过 程 中 ， 出现 裂 缝 而 影 因 响工 程质 量 甚至 导致 桥梁 垮塌 的报 道屡 见不 鲜 。混
场地限制 ， 在预制好的梁板上堆放钢筋笼等； 不了解
裂缝 区别 于其 他裂缝 最 主要 的特征 是 随温度变 化而 扩 张或合 拢 。在某 些 大跨 径桥 梁 中 ， 度 应 力 可 以 温
达 到甚 至超 出活载 应力 。 ２ ３ 收 缩 引起 的裂 缝 ． 在 实 际工 程 中 ， 混凝 土 因 收缩 所 引起 的裂缝 是
础 ； 基冻胀 ； 梁基 础 置 于 滑坡 体 、 洞 或 活 动 断 地 桥 溶
２ １ ２ 次应 力裂缝 ．．
凝土开裂可以说是“ 常发病 ” 多发病 ” 经常困扰 和“ ，
着桥 梁工 程技 术 人 员 。其 实 ， 如果 采 取 适 当 的设 计 和施 工措 施 ， 多裂缝 是 可 以克服 和控 制 的 。 很
是指 由外 荷 载 引起 的 次生 应 力所 产 生 的裂 缝 。
因 自重 下沉 。因此 时混 凝 土 尚未 硬 化 ， 为 塑性 收 称 缩 。塑性 收缩 量 级 很 大 ， 达 １ 左 右 。骨 料 在 下 可 ％
土保 护层受 二氧 化碳 侵 蚀 炭 化 至钢 筋 表 面 ， 钢筋 使 周 围混凝土碱度降低 ， 或由于氯化物介入 ， 钢筋周围
氯离子含量较 高 ， 均可引起钢 筋表面氧化膜破坏 。
混凝土桥梁在常规静 、 动荷载及次应力作用下
产 生 的裂缝 称 为荷 载 裂 缝 ， 纳 起来 主要 有 直 接 应 归 力 裂缝 、 次应 力 裂缝 两种 。
２ １ １ 直接 应 力裂缝 ． ．
等， 在常规计算 中难 以用准确的图式进行模拟计算 ， 般 根据 经验 设 置受 力 钢 筋 。研 究 表 明 ， 力构 件 受
较 明显 ， 凝土 表 面容易 出现龟 裂裂 纹 。 混 （） ３ 自生 收缩 。 自生 收 缩是 混 凝 土 在硬 化 过程 中 ， 泥 与水发 生 水 化 反应 。这种 收缩 与 外 界湿 度 水 无关 ， 可 以是 正 的 （ 收缩 ， 普通 硅 酸 盐水 泥混 且 即 如 凝 土 ） 也可 以是 负 的 （ ， 即膨 胀 ， 矿 渣 水 泥 混 凝 土 如
的增加 而加 快 。炭 化 收缩一般 不做计 算 。混凝 土 收 缩 裂缝 的特 点是 大部分 属表 面裂缝 ， 裂缝 宽度 较细 ，
且 纵横 交错 ， 成龟 裂状 ， 形状没 有规 律 。
２ ４ 地 基基 础变形 引起 的裂 缝 ．
到约束 ， 则在结构内将产生应力 ， 当应力超过混凝土 抗拉 强度 时 即产生 温度 裂缝 。温度 裂缝 的特征 主要 表现为表面裂缝的走 向一般无规律性 ， 深层或贯穿 裂缝 的走 向一 般 与主 筋平 行 或 接 近 平 行 ， 裂缝 宽 度 大小不一 ， 受温度变化的影 响热窄冷宽。表面温度
方 、 构变化 处 ， 且 常 出现 在混凝 土浇 筑 ｌｍｉ 结 并 Ｏ ｎ到 ３ ｈ内。基础不 均匀 沉降 的主 要原 因 有 ： 质 勘 察精 地
度 不够 、 试验 资料 不 齐 ； 基地 质 差 异 太 大 ； 构荷 地 结 载差 异太 大 ； 构 基 础 类 型 差 别 大 ； 期 建 造 的基 结 分
一
是 指外 荷 载引起 的直接应 力 产生 的裂 缝 。产生
的原 因主要 有 ：
挖孔 后 ，力流 ” 产 生 “ 射 ” 象 ， 孔 洞 附 近 密 “ 将 绕 现 在 集 ， 生 巨大 的应力 集 中 。在 长跨 预应力 连续 梁 中 ， 产
（） １ 计算设计 阶段。不计算或漏算部分荷载产 生的结构应力 ； 计算模型不合理 ； 结构受力假设与实 际受力不符 ； 内力与配筋计算错误 ； 结构安全系数不 够 。在结构设计 阶段未考虑施工的可能性 ； 设计断