對橋梁施工中裂縫成因的探討

廖愛成

海南省第一建筑工程公司廣西分公司，廣西南寧 530022

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通設(shè)施也不斷的發(fā)展，以適應(yīng)并帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通是國家經(jīng)濟(jì)的命脈，是確保經(jīng)濟(jì)健康快速發(fā)展的保證。而隨著城市的擁擠，及交通覆蓋面的增長，對橋梁的需要也更為明顯，橋梁建設(shè)成了交通建設(shè)中重要的組成部分。而橋梁施工的質(zhì)量問題也就顯得尤為重要，特別是橋梁施工的裂縫問題，在現(xiàn)代橋梁施工中是常見的問題，對橋梁的質(zhì)量和安全危害極大。因此，對橋梁施工中的裂縫產(chǎn)生原因的研究勢在必行。

1 外荷載直接應(yīng)力引起

橋梁工程在施工建設(shè)過程中，時(shí)常會因?yàn)樵S多原因而導(dǎo)致橋梁裂縫的產(chǎn)生。裂縫的產(chǎn)生給橋梁的工程質(zhì)量帶來了嚴(yán)重的質(zhì)量和安全隱患，不僅會影響橋梁的順利施工，還會直接影響到橋梁的使用安全，在嚴(yán)重的情況下，可能導(dǎo)致橋梁的坍塌。而由于外荷載引起的橋梁施工裂縫，是常見的一種，也是危害極大的一種。通常對混凝土構(gòu)建的橋梁由于常規(guī)的靜荷載和動(dòng)荷載引起的橋梁裂縫，以及外荷載次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫統(tǒng)稱為荷載裂縫。外荷載裂縫的一種形式是 直接應(yīng)力裂縫，是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，對橋梁施工而言，它直接關(guān)系到橋梁的質(zhì)量和安全。

直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因，首先，在橋梁工程的施工設(shè)計(jì)階段，由于設(shè)計(jì)上的失誤導(dǎo)致，比如在橋梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算上，對部分應(yīng)予考慮并計(jì)算在內(nèi)的部分，沒有計(jì)算，后者少算，以及在結(jié)構(gòu)承受力的預(yù)測上，出現(xiàn)問題，在預(yù)測結(jié)構(gòu)受力上，設(shè)計(jì)預(yù)測與實(shí)際受力不相符合，導(dǎo)致橋梁在施工及使用過程中，橋梁結(jié)構(gòu)受力過度，超過預(yù)測的受力度，導(dǎo)致受力超標(biāo)時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫；同時(shí)，在內(nèi)力與配筋計(jì)算上產(chǎn)生誤差，造成兩者調(diào)配不當(dāng)，影響橋梁的實(shí)際質(zhì)量，還有對結(jié)構(gòu)安全系數(shù)把握不足，直接影響橋梁的質(zhì)量，導(dǎo)致橋梁受外荷載力時(shí)產(chǎn)生裂縫。

其次，在施工階段，由于施工單位安全意識不夠，對橋梁施工過程中可能造成裂縫的因素估計(jì)不足，或者是橋梁的現(xiàn)場施工人員素質(zhì)不高，對施工過程中可能導(dǎo)致裂縫的各種情況沒有了解，比如不加限制地在施工中的橋梁上，堆放各種重量過大的施工機(jī)械和各種施工材料。同時(shí)可能有部分現(xiàn)場施工人員，不按投資方與施工單位簽訂合同時(shí)所定下的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，為求速度或經(jīng)濟(jì)利益而更改結(jié)構(gòu)施工順序或者改變結(jié)構(gòu)受力模式;在施工過程中沒有注意物理現(xiàn)象，不對結(jié)構(gòu)做施工機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算等。

此外，由于施工現(xiàn)場人員操作不當(dāng)而導(dǎo)致施工車輛的碰撞，以及自然因素如發(fā)生暴風(fēng)雨雪及冰雹和地震、意外爆炸等也可能導(dǎo)致橋梁施工裂縫的產(chǎn)生。

2 外荷載次應(yīng)力引起

次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫，它是外荷載引起裂縫的另一種形式。首先在通常情況下，是在橋梁工程設(shè)計(jì)外荷載的作用影響下，由于橋梁應(yīng)用結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作情況，同預(yù)測的習(xí)慣計(jì)算有偏差或計(jì)算的范圍過窄，導(dǎo)致預(yù)測與實(shí)際數(shù)據(jù)的差異過大，從而在施工中橋梁結(jié)構(gòu)的某些部位引起次應(yīng)力，而由此導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的開裂。實(shí)際的橋梁工程施工過程中，次應(yīng)力裂縫已經(jīng)是產(chǎn)生荷載裂縫的常見原因之一。一般來說次應(yīng)力裂縫多屬于剪切、張拉、劈裂性質(zhì)。在現(xiàn)代橋梁施工技術(shù)中，次應(yīng)力裂縫被認(rèn)為是由荷載引起，但是在目前的許多橋梁施工中，按行業(yè)的常規(guī)一般不做嚴(yán)格的計(jì)算，不過隨著高科技在橋梁施工中的運(yùn)用，現(xiàn)代計(jì)測手段的不斷發(fā)展和完善，次應(yīng)力裂縫的計(jì)算已經(jīng)被各施工單位所重視，而且要對次應(yīng)力裂縫進(jìn)行科學(xué)合理的驗(yàn)算已經(jīng)是可以實(shí)現(xiàn)的了。比如現(xiàn)在在橋梁的施工中對徐變和預(yù)應(yīng)力等產(chǎn)生的二次應(yīng)力的情況，通過平面桿系有限元程序均可正確的計(jì)算，這就減少了對二次應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力裂縫的問題有了一個(gè)好的應(yīng)對方案。同時(shí)，在橋梁的設(shè)計(jì)上，必須注意結(jié)構(gòu)突變或斷面突變的情況出現(xiàn)，但是有些情況是不能預(yù)測或者避免的，不過這并不是就任由危險(xiǎn)存在，而是在不能回避的時(shí)候，及時(shí)的根據(jù)相關(guān)原理和實(shí)際情況，在不危害大局的情況下，做局部的處理，如在轉(zhuǎn)角處做圓 角，突變處做成漸變過渡，同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞應(yīng)當(dāng)及時(shí)的在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼，以防止裂變的危險(xiǎn)。

3 溫度變化引起的裂縫

溫度裂縫是指在外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)溫度發(fā)生變化的情況，混凝土就會出現(xiàn)發(fā)生變形的情況，而如果在變形的過程中遭到壓制，便有可能在其結(jié)構(gòu)內(nèi)造成應(yīng)力的產(chǎn)生，這樣當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力超過橋梁的混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會生溫度裂縫。在特定的情況下，橋梁工程所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能會達(dá)到甚至超出荷載應(yīng)力，在這樣的情況下，產(chǎn)生溫度裂縫不可避免，甚至可能出現(xiàn)更大的隱患。隨溫度的改變而擴(kuò)張或合攏是溫度裂縫的主要特點(diǎn)。年溫差，即是指一年四季溫度不斷變化而造成的裂變。不過這種裂變的產(chǎn)生是受一定條件限制的，比如，橋梁結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)才可能出現(xiàn)溫度裂縫，如拱橋、剛架橋等位移不可能出現(xiàn)的這類橋梁。雖然溫度變化比較緩和，不會出現(xiàn)突然轉(zhuǎn)變，對橋梁的危險(xiǎn)也是蠕變性的，但是出于防范意識，對年溫差內(nèi)力計(jì)算時(shí)混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減。日照也是溫度裂變的原因之一。由于橋面板、主梁或橋墩側(cè)面等容易遭太陽曝曬，其溫度會明顯的高于橋梁的其它部位，整個(gè)橋梁的溫度分布不均勻，再加上受到自身的影響，導(dǎo)致橋梁局部拉應(yīng)力較大，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。同時(shí)，突然然降溫和水泥的水化熱等也是造成溫度裂縫的原因。

4 收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中，最常見的裂變之一是混凝土因收縮所引起的裂縫。首先是自身的收縮，混凝土在硬化的過程中，由于水泥和水及其他物質(zhì)，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由此會產(chǎn)生許多新的化學(xué)物質(zhì)，在這過程中，就有可能產(chǎn)生一些易揮發(fā)的物質(zhì)，在接觸空氣比如水泥中的氫氧化鈣會和空氣中的二氧化碳直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣，而碳酸鈣的體積卻比氫氧化鈣的體積小，因而可能產(chǎn)生收縮，或者在太陽的暴曬之下?lián)]發(fā)，導(dǎo)致自身質(zhì)量及體積的縮水，由此導(dǎo)致混凝土局部張力失衡，而產(chǎn)生裂變。同時(shí)，因?yàn)榛炷猎谟不恼麄€(gè)過程中，只有很少的分水分參與化學(xué)反應(yīng)，大部分的水會因?yàn)檎舭l(fā)而消失，這就導(dǎo)致橋梁混凝土的體積發(fā)生了干縮變形，在水泥漿形成水泥石后，它的極限干縮將會達(dá)到3 000 微應(yīng)變左右，這樣造成的干縮效應(yīng)，就會使不同程度的拉應(yīng)力在混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生。而在混凝土的硬化初期，其抗拉強(qiáng)度小，在產(chǎn)生干縮拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，橋梁裂縫的情況就有可能會發(fā)生。

5 施工中鋼筋的用量不當(dāng)

由于設(shè)計(jì)時(shí)對普通鋼筋用量或間距預(yù)測不足，可能會致常規(guī)下允許的裂縫寬度，不能根據(jù)規(guī)則在一定范圍內(nèi)得到有效的控制，同時(shí)普通鋼筋在混凝土中使用過多，或者因?yàn)槭┕と藛T在施工過程中對間距的把握不足，導(dǎo)致過密的鋼筋阻止了混凝土的正常凝固收縮，而致使橋梁產(chǎn)生裂縫。

6 結(jié)論

橋梁施工發(fā)生裂縫的原因多種多樣，但是只要對這些原因有廣泛的調(diào)查和深入的研究，結(jié)合橋梁施工中出現(xiàn)的實(shí)際情況，根據(jù)橋梁自身的結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造和建筑材料，是可以做出合理有效的防范措施的，在危險(xiǎn)發(fā)生之后，也可以做出相應(yīng)的對策。預(yù)防并控制橋梁施工裂縫的產(chǎn)生，是工程施工中必須要注意的重要問題，這直接影響到橋梁的質(zhì)量和安全，不容馬虎。因此，施工各方，應(yīng)該在運(yùn)用高科技支持的情況下，嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，保證橋梁工程施工的合理科學(xué)合法，以此防止橋梁裂縫事件的出現(xiàn)。

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