时间：2022-08-03 09:17:38
摘要：近几年，我国交通基础建设的迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。本文对混凝土桥梁裂缝成因作了全面的分析、总结，以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的目的。
关键词：桥梁混凝土成因
随着桥梁工程不断兴建，混凝土在桥梁结构中的应用越来越多。但是混凝土结构产生的裂缝问题，却是一个颇为棘手的技术难题。为了预防裂缝出现，笔者根据多年的桥梁施工管理经验，对桥面混凝土裂缝的成因从以下几个方面进行了分析。
一、构造原因
（一）桥面板刚度不足
对于部分桥梁为了减轻恒载，以增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度时，造成桥面板刚度不足，在重荷载的作用下引起较大的变形。再加上车辆的连续冲击震动，使桥面板及铺装层出现开裂，且发展迅速。
（二）桥面防水层的影响
由于防水层的强度与主板的强度有差异，中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底预应力，处于防水层上的铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载以及雨雪水的侵蚀作用下，彼此间的缝隙会越来越大，直到松散脱落。
（三）负弯矩的影响
连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力，使桥面铺装层受到拉应力的作用而产生裂缝，从而造成桥面铺装的损坏。
（四）桥面铺装的约束条件
桥面铺装受桥梁结构的约束，受荷后其边界条件与一般路面相差甚大，加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用，给铺装层的工作性能造成不利影响。桥面铺装层厚度大多小于8cm，大中桥铺装层仅为6cm，加之桥梁上部结构在施工中由于支架沉降及预应力反拱无法十分准确地预测桥面标高，施工中一般用桥面铺装层来调整，容易造成铺装层厚度不均，有的地方厚度偏小，结果削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力，造成桥面损坏。
二、设计原因
（一）梁板设计断面过小，梁板中部预拱度过大
在梁板设计过程中，为满足经济的要求，尤其是T梁，断面越来越小，这样刚度比受影响，预拱度很大，在运营过程中挠度也很大。这样如果按照规范要求安放梁板，在保证了支座处的铺装厚度的情况下，梁跨中的厚度就得不到保证；同时由于施工过程中，混凝土的离散性较大，对预应力的施加不均匀等原因的影响，这样同批生产的梁板，跨中拱度不同，造成裂缝。
（二）施工缝处理不当
桥面铺装应力求少设施工缝，需设置施工缝的也应设在墩台顶的位置。桥面不宽时以全幅一次性浇注为好，桥面宽度大的可以分隔带为分界面。但不少施工单位在进行桥面铺装时随意设置施工缝,且对施工缝的处理也不当(如不按规范凿毛等)。此外,浇注混凝土过程中出现的间歇时间太长(一般不宜超过1h) ,又没有按规定设置施工缝。这些都严重地影响混凝土的连续性和整体性。
三、施工原因
（一）原材料质量不合格
石料压碎值指标不符合要求，细集料中杂质含量过高，粗骨料粒径不合格等均可影响到混凝土的整体强度，使其达不到设计强度，难以满足使用要求，从而发生龟裂破碎现象。
（二）桥面铺装层与主梁表面混凝土未粘结好
桥面铺装前没有将梁表面的松散砂石、泥污等清除干净，主梁表面未凿毛或凿毛的密度和深度不够，这些都大大降低了桥面铺装层与梁面之间的粘聚力，破坏了水泥混凝土层的整体性，通车后车轮的剧烈冲击和荷载的作用使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。
（三）桥面铺装层的厚度过薄
由于施工因素造成梁表面高出设计标高，或由于调整桥面纵横坡等原因造成了桥面铺装层厚度局部过薄(一般不宜小于8cm)，削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力，这也是桥面早期损坏的原因之一。
（四）桥面铺装层内的钢筋网走位
钢筋网在进行绑扎和浇注水泥混凝土时，受到施工人员操作质量、运输机具碾踏和水泥混凝土的自重压力等影响，导致其紧贴梁面的走位现象，削弱了钢筋网承受荷载的能力，尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层，容易因此而出现桥面裂缝等损坏现象。
（五）未按规定要求进行养生及交通管制
桥面车道铺筑完成后养生不及时，在混凝土尚未达到设计强度时即开放交通，允许车辆通行，从而造成了铺装的早期破坏。
四、外界环境原因
（一）温度裂缝
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，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，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。引起温度变化主要因素有：
1．年温差。一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、刚架桥等。
2．日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。
3．骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行，混凝土弹性模量不考虑折减。
4．水化热。混凝土浇筑初期，水泥在水化过程中产生大量水化热，使混凝土的温度迅速上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可以向大气中散发，因此温度上升较少；而混凝上内部由于散热条件较差，热量散发慢，水泥散发的热量不易散失，导致温度上升较多。水泥水化热引起的温度变化与混凝土的品质有关，如水泥和粉煤灰的用量，单位体积水泥水化放热量，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在3－5天达到最高温度。随着龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也愈来愈大，以至产生了很大的拉应力，当混凝土抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。
（二）混凝土碱一骨料反应
是指来自水泥沙卜口剂和环境中的碱金属离子与砂石等紧料中的活性组分发生化学反应，在水泥砂浆与石子的界面处生成白色凝胶物质，这种物质在潮湿环境中吸水膨胀，从而造成混凝土结构从内部开始的涨裂，甚至破坏。这种病害称为混凝土的“癌症”。碱一骨料反应少则几年，多则十几年就可以使混凝土结构丧失安全性。这种破坏具有不断发展和不可修复性。具体表现为混凝土表面龟裂、突出、酥松，然后剥离。碱-骨料反应的发生和对混凝土的破坏需要三个条件：混凝土中的高碱性、碎石中的富含碱活性成分以及水。
五、使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥
随着私营运输业的发展，货运业主为追求短期经济效益，通过改变车箱结构，如：加长、加高车箱等使汽车的载重量成倍地增加，大大超过了桥梁的设计荷载。这些车辆超载，严重加剧了主车道混凝土铺装的病害发展。
六、结语
综上所述，造成桥梁出现裂缝的原因是多种多样，非常复杂的，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。结构设计中，钢筋混凝土结构构件是允许带裂缝工作的，问题不在有无裂缝，而在于出现什么样的裂缝。当桥梁发生开裂现象后，应从设计、施工及其使用状况等各方面进行细致地调查测试及详尽地分析，找出开裂的主要原因，分析裂缝的性质，预料其对结构的危害性，判断其需要修补或加固的紧迫性，最后采取合理、有效、经济的修补加固措施，使桥梁损伤尚在轻微时期就能得到修补，保证其正常地使用。