【摘 要】隨著我國橋梁技術的突飛猛進，大體積混凝土在橋梁結構中的應用也越來越廣泛。混凝土是應用最廣泛最重要的工程材料之一。本文作者介紹混凝土橋梁施工過程中易產生的裂縫，分析產生裂縫的原因，探索在施工過程中應采取的控制措施，以供參考。
【關鍵詞】 混凝土;橋梁;裂縫;控制
近年來，我國交通基礎建設得到迅猛發展，各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中，有關因出現裂縫而影響工程質量甚至導橋梁垮塌的報道屢見不鮮。混凝土橋梁裂縫，對橋梁的結構破壞、表面美觀及橋梁的壽命都有著重要的影響，究其原因有多方面的，如何控制，是我們長期探討研究的問題。
一、橋梁常見裂縫及產生的原因分析
混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。混凝土橋梁裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種： 1.1荷載引起的裂縫
混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。
1.1.1 設計計算階段
結構計算時不計算或部分漏算;計算模型不合理;結構受力假設與實際受力不符;荷載少算或漏算;內力與配筋計算錯誤;結構安全系數不夠。結構設計時不考慮施工的可能性;設計斷面不足;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構剛度不足;構造處理不當;設計圖紙交代不清等。
1.1.2 施工階段
不加限制地堆放施工機具、材料;不了解預制結構結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式;不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。
1.1.3 使用階段
超出設計載荷的重型車輛過橋;受車輛、船舶的接觸、撞擊;發生大風 、大雪、地震、爆炸等。次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。⑴ 在設計外荷載作用下，由于結構物的
實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。例如兩橋拱腳設計時常布置“X”形鋼筋、同時削減該處斷面尺寸的辦法設計鉸，理論計算該處不會存在彎矩，但實際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現裂縫而導致壞基礎。
⑵ 橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等，在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算，一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明，受力構件挖孔后，力流將產生繞射現象，在孔洞附近密集，產生巨大的應力集中。在長跨預應力連續梁中，經常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束，設置錨頭，而在錨固斷面附近經常可以看到裂縫。因此，若處理不當，在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。
⑶ 次應力裂縫多屬張拉、劈裂、剪切性質。次應力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規一般不計算，但隨著現代計算手段的不斷完善，次應力裂縫也是可以做到合理驗算的。例如現在對預應力、徐變等產生的二次應力，不少平面桿系有限元程序均可正確計算。在設計上，應注意避免結構突變(或斷面突變)，當不能回避時，應做局部處理，如轉角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時加強構造配筋，轉角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞有條件時可在周邊設置護邊角鋼。
⑷ 荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現不同的特點。這類裂縫多出現在受拉區、受剪區或振動嚴重部位。但必須指出，如果受壓區出現起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往往是結構達到承載力極限的標志，是結構破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。
1.2 溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時，即是生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有：
⑴ 年溫差：一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調，只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫，例如拱橋、剛架橋等。我國年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度。考慮到混凝土的蠕變特性，年溫差內力計算時混凝土彈性模量應考慮折減。
⑵ 日照：橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。
⑶ 驟然降溫：突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時可采用設計規范或參考實橋資料進行，混凝土彈性模量不考慮折減。
⑷ 水化熱：出現在施工過程中，大體積混凝土(厚度超過2.0米)澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現裂縫。施工中應根據實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度，降低內外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環冷卻系統進行內部散熱，或采用薄層連續澆筑以加快散熱。
⑸ 蒸汽養護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現裂縫 。
1.3 基礎沉降變形引起的裂縫
在預應力混凝土箱梁基礎豎向不均勻的沉降，使結構產生附加應力，當超過結構抗拉能力時，將產生裂縫。
1.4 鋼筋銹蝕一起裂縫
由于混凝土質量較差或保護層厚度不夠，鋼筋中鐵離子與浸入混凝土中的氧氣和水分發生反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來體積的2~4倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、破落。
1.5 施工工藝不良引起裂縫
在預應力混凝土箱梁澆筑過程中若施工工藝不合理，施工質量低劣，如保護層過厚、混凝土振搗不密實、不均勻、混凝土澆注過快、混凝土攪拌、運輸時間過長、混凝土初期養護不好、混凝土分層澆筑時，接頭部位處理不好、混凝土早期受凍等因素，都可能產生各種形式的裂縫。
二、 施工過程中的防治措施
從以上各種類型裂縫的分類及成因來看，造成混凝土橋梁裂縫的原因很多，互相影響、錯綜復雜。根據調查資料分析，造成混凝土橋梁裂縫，施工質量不好是主要原因，下面主要談談混凝土橋梁裂縫施工階段的防治措施：
2.1 配合比設計考慮裂縫因素
⑴ 配合比設計時應充分考慮混凝土收縮變形因素，考慮到橋梁箱梁各個階段所產生的溫度應力，把混凝土的變形特性作為混凝土質量的一個主要方面。
⑵ 盡量使用含泥量少、級配良好的砂石材料，潔凈的拌合用水，減少混凝土體內雜質含量。慎用早強外加劑，采用較小的水灰比和較小塌落度，水泥用量在滿足要求的情況下不宜過大。
2.2、施工工藝控制
⑴ 嚴格按圖紙所示順序施工，特別是預應力筋張拉程序應嚴格按規定執行，頂板橫向預應力筋張拉不得推遲太晚，避免箱梁結構承受該階段不該承受的外荷載。
⑵ 控制保護層在厚度允許正負差范圍內，嚴格按圖立模、下料，檢查鋼筋、模板尺寸，施工人員不得踩在已綁好鋼筋面上。對振搗工人進行技術交底，控制混凝土厚度在30~40cm。混凝土澆注順序按先低后高，先外側后內側順序進行。
⑶ 盡量采用鋼模施工。同時檢查底模、側模支撐牢固可靠，減少澆筑后模板、支撐的塑性變形，避免混凝土初凝后發生變形產生裂紋。
2.3、大體積混凝土的澆筑控制
⑴ 對于預應力混凝土變截面箱梁0#塊，兩頭有橫隔板將其封閉，導致混凝土澆筑后水泥水化熱集中，可考慮采用二次澆筑工藝，第一次澆筑底板和腹板至上倒角，等其強度大于90%后，再澆筑頂板和翼板。對于合攏段，由于合攏后箱室內空氣流通性差，不利于混凝土水化熱的散熱，必要時在人洞入口設置風扇加速空氣流通，有利于散熱。
⑵ 混凝土分層澆筑后，在澆筑后一層混凝土前及時對前一層混凝土進行二次振搗。如分二次澆筑，盡量減短兩次混凝土澆筑的時間間隔，第一次澆筑底板時不宜隨意將腹板澆高，否則該處在底板內形成應力尖角，造成裂縫產生。在澆筑第二層混凝土前將箱室內多余混凝土或雜質清除干凈，將箱室內養生水清除干凈，盡量減少澆筑頂板時人為的施工荷載，施工接縫處浮漿鑿除，清水沖洗干凈。
⑶ 做好箱梁混凝土養護工作，特別是早期養護階段(終凝開始8h內)由于不宜過多淋水而采用覆蓋麻袋養護法，其余應采用專人24h直接淋水保濕養護。
混凝土澆筑后拆模不宜過早，必須在混凝土強度及預應力張拉均滿足要求后，才能拆模。
2.4 、其他因素的控制
夏季施工時，應考慮氣溫對箱梁結構的影響，混凝土澆筑應盡量安排在夜晚溫度較底時進行。
不得提高混凝土強度等級來彌補設計要求張拉控制強度，必須采用強度齡期雙控制。
若預應力混凝土連續箱梁橋橋址處于軟土地帶，由于土靈敏度相當大而且具有觸變性，當其受到外來荷載時，原有天然結構就發生變化，土粒間聯結減弱，從而使地基承載力降低、支架、地基產生沉降，導致裂縫產生。所以應在混凝土澆筑后2~3天內封鎖便道，不準任何車輛通過。
三、 結束語
總而言之，在橋梁施工中，混凝土裂縫是常見的問題。作者從多方面對混凝土橋梁產生裂縫成因作出了分析，相信以后在橋梁施工方面，對防止混凝土橋梁施工過程中裂縫的產生，以及對裂縫的控制工作打下了基礎。
參考文獻
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