刍议市政桥梁结构裂缝的成因分析

【摘　要】本文主要以钢筋混凝土结构的裂缝分析为基础，分析了裂缝产生原因及机理，指出裂缝处理作为市政桥梁加固增强技术的重要性，且针对性的介绍市政桥梁的加固技术处理。

【关键词】市政桥梁；结构裂缝；分析研究国民经济的迅猛发展带动了道路交通的极大需求。作为道路交通中的市政桥梁，由干设计、施工及其它各种原因，直接影响和损害了这些市政桥梁的安全性、实用性和耐久性，从而严重影响着整条线路的畅通，也制约了国民经济的发展。为此，对市政桥梁维修、加固补强，与如何提高其承载能力等问题的研究、实验和实践推广已引起了世界性的关注。

1.混凝土裂缝原因分析

混凝土是一种收缩性材料。较高的弹性模量和很低的抗拉强度，即使很小一点的收缩变形也会产生很大的拉应力。当拉应力超过其抗拉强度时，混凝土即出现开裂。材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好，而且特别注意的是水泥的细度问题和石子的含泥量问题。水泥的细度越细，混凝土越容易开裂。当结构的基础出现不均匀沉陷，导致结构物中构件与构件之间产生斜拉和剪切作用，从而使得结构构件开裂，随着不均匀沉降的进一步发展，裂缝会进一步扩大。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。由于地基变形造成的应力一般较大，因此裂缝裂缝宽度较大、多呈45。并且通常是贯穿性的。结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中；构造处理不当现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。

2.工程施工

公路桥梁工程中，由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。混凝土质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。水灰比过大、水泥或外加剂加人量过大，搅拌时间不够、振捣不实，都可能使裂缝产生的直接或间接原因。钢筋表面污染、保护层过小或过大；任意留置施工缝且不按规定处理；模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。结构荷载方面，结构因承受荷载而产生裂缝的原因很多，施工中或使用中都可能出现。例如构件早期受到震伤，拆除承重模板过早，施工荷载过大，构件堆放、运输、吊装时，垫木或吊点位置不当，预应力张拉值过大或放张不规范等，均可能产生裂缝。较为常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下，出现不同程度的裂缝。早期微裂一般不易发现，规范规定有些构件允许出现宽度不大于0．3毫米的裂缝。但对裂缝宽度超过规范规定的，以及不允许出现裂缝的构件出现裂缝，则应属于有害裂缝，须加以认真分析，慎重处理。

3.温度变化引起的裂缝

混凝土与一般物质一样，混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时就会产生温度变形，由此产生附加应力，温度变化产生的应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用而导致混凝土结构出现裂缝。表面温度裂缝多缘于较大温差。特别是大体积混凝土基础在浇灌混凝土后，在硬化期间放出大量水化热，内部的温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当温差出现非均匀变化时，表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，普通混凝土在空气中硬结时，体积会发生收缩，由此而在构件内产生拉应力，在早期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大，因此出现裂缝。这种裂缝只在接近表面较浅的范围内出现。深入和贯穿性的温度裂缝多缘于结构温差大，以致所形成的温度应力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸应变，就会形成裂缝。结构构件在内应力的作用下，除瞬时弹性变形外，其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。

4.市政桥梁结构裂缝常见原因分析

4.1非受力裂缝的分析

市政桥梁结构中混凝土的非受力裂缝与混凝土自身的性质是有着密切的关系的。混凝七是由水泥、掺和料、外加剂于与水配制的胶结材浆体将分散的砂、石经搅拌粘结在一起的工程材料，硬结的混凝土含固相、液相，气相，是多元、多相、非匀质水泥基复合材料水泥与水反应后的水化物要比原占体积有所缩减，缩减量约相当于化合水量的1/4，拌和物中石子吸水也使水泥石体积收缩，虽不至于影响混凝土的外观尺寸，但在骨料约束下可引发微小裂缝和增大孔隙率。微裂的原因可按混凝土的构造理论加以解释，即视混凝土为非均质材料( 如骨料、水泥石、气体、水分等) ，在温度、湿度变化条等条件下，混凝土逐步硬化，同时产生体积变形，这种变形是不均匀的，水泥石收缩较大，骨料收缩很小，水泥石的热膨胀系数大. 骨料较小，它们之间的变形不是自由的而产生相互约束应力。在构造理论中一种极为简单的计算模型，是假定圆形骨料不变形，且均匀地分布干均质弹性水泥石中，当水泥石产生收缩的引起内应力，这种应力而引起粘着微裂和水泥石微裂。混凝土又是弹性模量较高而抗拉强度较低的材料，在受约束条件下只要发生少许收缩，产生的拉应力往往会大于该凝期混凝土的抗拉强度，导致混凝土发生裂缝。混凝土在浇筑成型后，混凝土骨料对浆体收缩的约束，使混凝土内部从一开始就产生了微裂缝，在环境温度、湿度、荷载等因素作用下. 这些混凝土就可发展为肉眼可见的宏观裂缝。

4.2受力裂缝的分析

4.2.1荷载引起的裂缝

混凝土市政桥梁在静、动荷载及次应力作用下产生的裂缝称为荷载裂缝。裂缝的形状与结构应力分布有着直接的关系。结构中应力值的大小是导致裂缝发展的内在因素，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

4.2.2地基变形引起的裂缝

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，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

4.3市政桥梁裂缝的原因解析

4.3.1拆模过早、混凝土龄期短、施工荷载大

施工中在混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝上未达到规定强度就上荷载等因素都可直接造成混凝土楼板的弹性变形，致使混凝土在早期强度低或无强度时承受应力，导致桥面板开裂。

4.3.2桥面板上层钢筋位置未得到有效保护，下移严重

钢筋对于结构的抗裂性能的影响主要是混凝土材料结构是非均质的，承受拉力作用时，截面中各质点受力是不均匀的，有大量不规则的应力集中点，这些点由于应力首先达到抗拉强度极限，引起了局部塑性变形，如无钢筋，继续受力. 便在应力集中处出现裂缝。如进行适当配筋，钢筋将约束混凝土的变形，从而分担混凝土的内应力，推迟混凝土裂缝的出现，亦即提高了混凝土的极限拉伸能力。

4.3.3添加早强剂和使用泵送混凝土

添加早强剂和使用泵送混凝土也是产生裂缝的一个原因，由于添加早强剂虽然可以缩短上期，但混凝土的抗拉强度并没有得到很大提高; 而泵送混凝土由于泵送的限制，混凝土配合比较小，混凝土粒径也较小，而浇捣的市政桥梁体积较大，容易引起裂缝的产生。

5.结语

市政桥梁裂缝产生的原因复杂、种类繁多，如果不对裂缝进行系统全面的分析和研究，就很难揭示出市政桥梁病害产生的内涵和机理。因此，对市政桥梁裂缝的分析和研究不仅阐明了裂缝形成机理、裂缝危害性评定等问题，还直接为今后市政桥梁病害的综合治理提供技术前提和决策依据。

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