蘭州公路總段吳秀芳
摘要：近幾年來，在我國橋梁建造和使用過程中，因裂縫而影響工程質量甚至導致橋梁垮塌的事件時有報道。理論上預應力混凝土梁橋在運營階段不應該存在裂縫，或者出現拉應力但小於混凝土容許拉應力，更不應開裂；即使在最不利荷載組合時可能出現裂縫，但解除安裝後裂縫可閉合。
其實，如果採取一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。本**主要從施工工藝上和裂縫出現方式分析混凝土裂縫的成因。
關鍵詞：裂縫、施工、混凝土
一、施工工藝
[施工工藝主要包含混凝土的攪拌、澆注和養護]
1.混凝土的拌制
拌和時間為1min左右，時間過短，從而影響混凝土的均勻性，水灰比超過了設計用量，水灰比過大，混凝土幹縮量加大，產生乾縮裂縫。
2.混凝土澆注
採用插入式振動器振密，振搗過程**現過振現象，致使混凝土表面粗細集料離析，靠近模板的混凝土表面細集料集中。
混凝土澆注應選擇一天中溫度較低的時候進行，採用插入式振搗器振搗時，移動間距不應超過振搗器作用半徑的1.5倍，對每一振搗部位必須振動到混凝土停止下沉，不在冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿，邊振動邊徐徐提出振動棒，避免過振，造成混凝土離析。
3.混凝土養護
現場操作往往是等混凝土脫模後才開始養生，梁板頂面裸露在大氣中，風大的地方加快了水份的蒸發，致使表面乾縮裂縫。
①收縮裂縫
混凝土凝固時，一些水份與水泥顆粒結合，使體積減少，稱為凝縮。另一些水份蒸發，使體積減小，稱為乾縮。凝縮和幹縮合稱為收縮。
混凝土的乾燥過程是由表面逐步擴充套件到內部的，在混凝土內呈現含水梯度。因此產生表面收縮大，內部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內部混凝土承受壓力。當表層混凝土所產生的拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。
②混度裂縫
混凝土受水泥水化放熱、陽光照射、夜間降溫等因素影響而出現冷熱變化時，將發生收縮和膨脹，產生溫度應力，溫度應力超過混凝土抗拉強度時，即產生裂縫。
不論是收縮裂縫還是溫度裂縫，混凝土的養護最為關鍵。等混凝土脫模之後才開始灑水養護的方法是錯誤的。混凝土澆注收漿完成後，盡快草簾覆蓋和灑水養護，使混凝土表面始終保持在濕潤狀態，不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。
由於水泥在水化過程中產生很大的熱量，混凝土澆注完成後必須在側模外噴水散熱，以免混凝土由於溫度過高，體積膨脹過大，在冷卻後體積收縮過大產生裂縫，養護時間不少於兩周。
二、裂縫出現形態
[常見的裂縫有腹板斜裂縫、垂直裂縫、縱向裂縫等]
1.斜裂縫
梁式橋中的斜裂縫有種由主拉應力引起的梁腹板上的斜裂縫，也稱主拉應力裂縫。如圖所示：
主拉應力斜裂縫彎剪斜裂縫
這是預應力混凝土梁橋**現最多的一種裂縫，可明顯降低結構的承載力。此裂縫一般先發生在剪應力最大的支座附近的腹板上，與梁軸線成開裂，並隨著時間的推移，不斷向受壓區發展。裂縫的寬度兩頭小中間大，由於梁的上下緣一般有較多的縱向主鋼筋（或縱向鋼束），有抑制斜裂縫的作用，所以在到達梁的上下緣前就消失了。
彎剪斜裂縫，由斜截面抗彎能力較弱引起，與主拉應力產生的斜裂縫明顯不同，而與梁中正彎矩產生的垂直裂縫相應，是由梁底向腹板延伸，寬度下寬上窄。斜裂縫的主要產生原因：
①設計方面
預應力混凝土梁橋設計時，一般重視正截面強度，而對斜截面強度或主拉應力重視不夠，或者遺漏了最不利計算截面，或者缺乏最不利組合工況。另外，還有構造筋配置不足、斜向鋼束起彎過早、樑端缺少斜向鋼束、豎向預應力筋不足等原因。
②施工方面
由於模板安設粗糙，澆築時模板走動，使模板厚度減簿，有的實際腹板厚度比設計厚度少，甚至減小，必然導致斜裂縫。對豎向預應力張拉重視不夠，張拉噸位不足，甚至遺漏而未張拉。有的雖然張拉了豎向預應力，但拖延很長時間才進行管道壓漿，甚至根本沒有壓漿，導致豎向預應力筋鏽蝕，或減少了豎向有效預應力而出現斜裂縫。
2.縱向裂縫
縱向裂縫也是預應力梁出現較多的一種裂縫，僅次於主拉應力斜裂縫，較多地出現在梁的頂、底板上，順橋向。有的縱向裂縫連續貫通較長，有的則不連續、較短。引起縱向裂縫的原因較多，主要存在於三方面。
①未採用橫向預應力
早期修建的梁橋，橫向為鋼筋混凝土結構，在荷載作用下，頂板中部下緣容易出現縱向裂縫。
②施加過大的縱向預應力
大跨徑梁橋採用全預應力結構設計時，往往要預留的壓應力儲備，有的誤認為壓應力儲備留得越大越安全，實際上恰恰相反，壓應力儲備大容易導致縱向裂縫，且浪費鋼束。根據材料力學原理，構件在承受軸向力量，軸向長度因彈性壓縮而縮短，而於垂直方向將因材料的泊松比而產生拉應變。如果應力儲備過大，就會在垂直方向發生較大的拉應變，在最薄弱的截面，往往因拉應力過大沿預應力管道出現縱向裂縫，這種裂縫沿順橋向預應力管道而發展，下滲的水會沿管流動，造成預應力鋼筋鏽蝕，從而降低結構的承載力。
③溫差應力估計不足
我國現行橋梁設計規範中對溫差應力僅規定了翼緣與梁的其他部位有溫差，以此計算其內力。但對於大跨徑梁，溫差應力可接近甚至達到活載應力，控制截面是跨中區段底板下緣和支點附近上緣。所以這個溫差應力的規定與實際相比偏小而不安全。
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，則在結構內產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。
3.垂直裂縫
在預應力混凝土橋梁中，受彎的垂直裂縫較少見，但有時由於設計與施工的原因還是可能見到。如圖所示：
垂直彎短裂縫
其主要產生原因：
①設計方面
設計中對於梁橋的正截面強度和應力一般都很重視，但有時會疏忽導致實際有效預應力不足而出現垂直裂縫。
②施工方面
施工較粗糙，預應力張拉噸位不足，預應力損失較大，混凝土澆築超重，振搗不密實及模板走動等原因造成垂直裂縫。其次是因混凝土徐變的影響而在施工中預拱度設定不夠，梁體下撓，線形低於設計要求，也將產生垂直裂縫。
③荷載作用
橋梁經常處在超荷狀態，也會導致垂直裂縫。
三、其他因素影響
由於鋼筋和混凝土膨脹率的差異，鋼材的膨脹率大於混凝土的膨脹率，混凝土表面的拉應力小於鋼筋膨脹所產生的應力，從而使混凝土表面拉裂。
四、結論
由於諸多原因混凝土裂縫在橋梁結構中還不同程度存在，但只要通過從設計、施工過程以及原材料三方面加強控制，混凝土裂縫是可控和可防的。
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