钢筋砼桥梁裂缝产生原因分析与控制

[内容摘要]本文通过对钢筋砼桥梁裂缝原因分析，主要从桥梁受力方面谈对裂缝进行防治与控制，及新技术的采用。

关键词:钢筋砼桥梁裂缝

中图分类号： [TQ178] 文献标识码： A 文章编号：

近年来交通基础建设得到迅猛发展，兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，也出现了因裂缝而影响工程质量和使用的报道。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，对于普通钢筋砼桥梁允许出现一定的裂缝，但是由于多数桥梁的破坏都是从裂缝及扩展开始的，因此为保证桥梁结构安全，对桥梁砼结构裂缝产生的原因进行分析与控制是很有必要的。本文主要对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因从设计的角度进行分析，以供参考。

混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

1.0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。

1.1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：

1.1.1 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。

1.1.2 施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构结构受力特点，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度验算等。

1.1.3 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。

1.2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：

1.2.1 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。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰，理论计算该处不会存在弯矩，但实际该铰仍然能够抗弯，以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。

1.2.2 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。在长跨预应力连续梁中，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，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。

实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起，仅是按常规一般不计算，但随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也是可以做到合理验算的。例如现在对预应力、徐变等产生的二次应力，不少平面杆系有限元程序均是可以正确计算的。在设计上，应注意避免结构突变（或断面突变），当不能回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。

1.3荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。

这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下：

1.3.1 中心受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。

1.3.2 中心受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

1.3.3 受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。

1.3.4 大偏心受压。大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构件。

1.3.5 小偏心受压。小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。

1.3.6 受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。

1.3.7 受扭。构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。

1.3.8 受冲切。沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂，形成冲切面。

1.3.9局部受压。在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。

2.0 除荷载因素外温度变化、混凝土收缩、基础变形、钢筋锈蚀、冻胀、施工材料不良等都会使桥梁结构产生不受控制的裂缝。

在一些省的高速公路钢筋砼桥梁设计中，采用在砼中按比例掺入一定量的聚丙烯纤维或钢纤维，通过搅拌使这种纤维成三维立体分布在砼中，从而使普通砼变为纤维砼。不但提高了砼的抗拉及：抗渗性能；而且还可有效的防止砼收缩裂缝的产生，取得了较好的效果。此外由于钢筋对约束砼的温度变形也能起到一定作用，因此，通过在保证设计用钢量不变的前提下，减小箱梁顶、底板钢筋直径和缩小钢筋的分布间距，也是防止梁顶、底板形成龟裂的有效措施之一。

3.0结语

一座桥梁从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。所以设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，且注意施工与设计紧密配合采取适当措施进行事前防治，使砼桥粱裂缝受到控制是可能的。

参考文献:

[1]《桥梁工程》铁道部大桥局 中国铁道出版社北京

[2]《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004人民交通出版社北京