一,、論述
隨著基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，橋梁建設(shè)中大體積混凝土應(yīng)用越來越多,，混凝土在現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中已經(jīng)占據(jù)了非常重要的地位,，不論什么樣的橋梁，大都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),，因?yàn)樵摻ㄖ牧蟽r廉物美,，施工方便，承載力大,，可裝飾強(qiáng)的特點(diǎn),，日益受到人們的歡迎。在我國不論是鐵路工程,、公路工程還是其它工程建設(shè),，鋼筋混凝土的應(yīng)用面可以說是無處不在。但是,，在使用混凝土的同時,，由于對混凝土的性能了解不深，在工程完畢后的十幾天,，一個月或者更長一點(diǎn)的時間后,，混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)了裂縫或其他不良反應(yīng),，給人們的心中造成擔(dān)憂和后怕的感覺。

　　盡管我們在施工中采取各種措施,，小心謹(jǐn)慎,，但裂縫仍然時有出現(xiàn)，有些還造成了無法估量的損失,。為了降低經(jīng)濟(jì)損失,，減少和控制裂縫的的出現(xiàn)，一些搞混凝土技術(shù)的研究人員對混凝土構(gòu)筑物的裂縫形成,，進(jìn)行了大量的研究和技術(shù)探討，提出解決混凝土裂縫的辦法和意見,，也取得了較大的科研成果,，使混凝土構(gòu)筑物的裂縫降低到最低范圍之內(nèi)。目前對混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫問題,，是在混凝土工程建設(shè)中帶有一定普遍性的技術(shù)問題,。而混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和建筑物的倒塌，也都是從結(jié)構(gòu)裂縫的擴(kuò)展開始而引起的,。故在某些施工驗(yàn)收規(guī)范和工程都是不允許混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有明顯的裂縫,。

　　但是，從近代科學(xué)關(guān)于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程實(shí)踐證明,，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的,，裂縫是人們可以接受的一種材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范圍之內(nèi),。因?yàn)槭褂玫幕炷潦嵌喾N材料組成的一種混合體,，且又是一種脆性材料，在受到溫度,、壓力和外力的作用下,，都有出現(xiàn)裂縫的可能性。

　　從目前的情況看,，設(shè)計(jì)上對混凝土裂縫有一定范圍,。從我國的“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范《GBJ10—89)”表3.3.4規(guī)定看，其裂縫寬度在不同的環(huán)境下,，不同的混凝土結(jié)構(gòu)物其裂縫的寬度也有所不同的控制標(biāo)準(zhǔn),，允許裂縫寬度為0.2～0.3mm.而從國外的情況看，不同的國家對混凝土構(gòu)筑物的裂縫寬度也有不同的規(guī)定,，如1970年歐洲混凝土專業(yè)委員會的規(guī)范所收集各個國家的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)裂縫規(guī)定如下：美國AGl　規(guī)范規(guī)定裂縫為0.108mm;法國,，規(guī)范規(guī)定裂縫為0.27mm;加拿大，規(guī)范規(guī)定裂縫為0.064mm;前蘇聯(lián),，規(guī)范規(guī)定裂縫為0.12mm;波蘭,，規(guī)范規(guī)定裂縫為0.182mm.從不同的國家來看,，各國的規(guī)范對混凝土構(gòu)筑物的裂縫都有不同的控制范圍和要求，要保證混凝土構(gòu)筑物不出現(xiàn)裂縫可以說是不可能的,。在我國,，對在不同環(huán)境下混凝土構(gòu)筑物，在不同的介質(zhì)情況下,，所規(guī)定的混凝土裂縫寬度也不同,。所以說，對混凝土構(gòu)筑物的裂縫我國規(guī)范規(guī)定在設(shè)計(jì)上有一定的允許寬度,。國際上也都根據(jù)本國的特點(diǎn),，對混凝土的裂縫都有明確的規(guī)定，說明混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫在一定范圍內(nèi)是允許的,，要想控制混凝土構(gòu)筑物不裂縫是很難的,，關(guān)鍵是怎么控制能讓在施工中盡量小產(chǎn)生裂縫和把裂縫的寬度應(yīng)該控制在什么范圍內(nèi)，能使我們在施工中不受經(jīng)濟(jì)損失,。

　　二,、橋梁裂縫產(chǎn)生原因淺析

　　實(shí)際上，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多,，甚至多種因素相互影響,，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因?；炷翗蛄毫芽p的種類,，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：

　　(一),、荷載引起的裂縫混凝土橋梁在常規(guī)靜,、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫,、次應(yīng)力裂縫兩種,。

　　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。裂縫產(chǎn)生的原因有：

　　1,、設(shè)計(jì)計(jì)算階段,，結(jié)構(gòu)計(jì)算時不計(jì)算或部分漏算;計(jì)算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符;荷載少算或漏算;內(nèi)力與配筋計(jì)算錯誤;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時不考慮施工的可能性;設(shè)計(jì)斷面不足;鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤;結(jié)構(gòu)剛度不足;構(gòu)造處理不當(dāng);設(shè)計(jì)圖紙交代不清等,。

　　2,、施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具,、材料;不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸,、安裝;不按設(shè)計(jì)圖紙施工,，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式;不對結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等,。

　　3,、使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過橋;受車輛,、船舶的接觸,、撞擊;發(fā)生大風(fēng)、大雪,、地震,、爆炸等。

　　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,。裂縫產(chǎn)生的原因有：

　　1,、在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮,，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂,。例如兩鉸拱橋拱腳設(shè)計(jì)時常采用布置“X”形鋼筋,、同時削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計(jì)鉸,，理論計(jì)算該處不會存在彎矩，但實(shí)際該鉸仍然能夠抗彎,，以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕,。

　　2、橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽,、開洞,、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算,，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋,。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后,，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中,。在長跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中,，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌O(shè)置錨頭,，而在錨固斷面附近經(jīng)?？梢钥吹搅芽p。因此，若處理不當(dāng),，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處,、受力鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫。

　　實(shí)際工程中,，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因,。次應(yīng)力裂縫多屬張拉、劈裂,、剪切性質(zhì),。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規(guī)一般不計(jì)算,，但隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善,，次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。在設(shè)計(jì)上,，應(yīng)注意避免結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變),，當(dāng)不能回避時，應(yīng)做局部處理,，如轉(zhuǎn)角處做圓角,，突變處做成漸變過渡，同時加強(qiáng)構(gòu)造配筋,，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋,，對于較大孔洞有條件時可在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼。

　　荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn),。這類裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū),、受剪區(qū)或振動嚴(yán)重部位。但必須指出,，如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫,，往往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志，是結(jié)構(gòu)破壞的前兆,，其原因往往是截面尺寸偏小,。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同受力方式，產(chǎn)生的裂縫特征如下：

　　1,、中心受拉,。裂縫貫穿構(gòu)件橫截面，間距大體相等,，且垂直于受力方向,。采用螺紋鋼筋時，裂縫之間出現(xiàn)位于鋼筋附近的次裂縫,。

　　2,、中心受壓,。沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫。

　　3,、受彎,。彎矩最大截面附近從受拉區(qū)邊沿開始出現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫，并逐漸向中和軸方向發(fā)展,。采用螺紋鋼筋時,，裂縫間可見較短的次裂縫。當(dāng)結(jié)構(gòu)配筋較少時,，裂縫少而寬,，結(jié)構(gòu)可能發(fā)生脆性破壞。

　　4,、大偏心受壓,。大偏心受壓和受拉區(qū)配筋較少的小偏心受壓構(gòu)件，類似于受彎構(gòu)件,。

　　5,、小偏心受壓。小偏心受壓和受拉區(qū)配筋較多的大偏心受壓構(gòu)件,，類似于中心受壓構(gòu)件,。

　　6、受剪,。當(dāng)箍筋太密時發(fā)生斜壓破壞,，沿梁端腹部出現(xiàn)大于45°方向的斜裂縫;當(dāng)箍筋適當(dāng)時發(fā)生剪壓破壞，沿梁端中下部出現(xiàn)約45°方向相互平行的斜裂縫,。

　　7,、受扭,。構(gòu)件一側(cè)腹部先出現(xiàn)多條約45°方向斜裂縫,，并向相鄰面以螺旋方向展開。

　　8,、受沖切,。沿柱頭板內(nèi)四側(cè)發(fā)生約45°方向斜面拉裂，形成沖切面,。

　　9,、局部受壓。在局部受壓區(qū)出現(xiàn)與壓力方向大致平行的多條短裂縫,。

　　(二),、溫度變化引起的裂縫

　　混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化,，混凝土將發(fā)生變形,，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時即產(chǎn)生溫度裂縫,。在某些大跨徑橋梁中,，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏,。引起溫度變化主要因素有：

　　1,、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(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫,、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào),，只有結(jié)構(gòu)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?？紤]到混凝土的蠕變特性,，年溫差內(nèi)力計(jì)算時混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減。

　　2,、日照,。橋面板、主梁或橋墩側(cè)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(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大,，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因,。

　　3,、驟然降溫。突降大雨,、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降,，但因內(nèi)部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內(nèi)力計(jì)算時可采用設(shè)計(jì)規(guī)范或參考實(shí)橋資料進(jìn)行,，混凝土彈性模量不考慮折減,。

　　4、水化熱,。出現(xiàn)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(nèi)部溫度很高,，內(nèi)外溫差太大,，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)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(nèi)外溫差,，并緩慢降溫，必要時可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部散熱,，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱,。

　　5、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱,，內(nèi)外溫度不均,，易出現(xiàn)裂縫,。

　　6、預(yù)制T梁之間橫隔板安裝時,，支座預(yù)埋鋼板與調(diào)平鋼板焊接時,，若焊接措施不當(dāng)，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂,。采用電熱張拉法張拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時,，預(yù)應(yīng)力鋼材溫度可升高至350℃,，混凝土構(gòu)件也容易開裂。試驗(yàn)研究表明,，由火災(zāi)等原因引起高溫?zé)齻幕炷翉?qiáng)度隨溫度的升高而明顯降低,，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力隨之下降，混凝土溫度達(dá)到300℃后抗拉強(qiáng)度下降50%,，抗壓強(qiáng)度下降60%,，光圓鋼筋與混凝土的粘結(jié)力下降80%;由于受熱，混凝土體內(nèi)游離水大量蒸發(fā)也可產(chǎn)生急劇收縮,。

　　(三),、收縮引起的裂縫

　　在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的,。在混凝土收縮種類中,，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮,。

　　塑性收縮,。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4~5小時左右,，此時水泥水化反應(yīng)激烈,，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā),，混凝土失水收縮,，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化,，稱為塑性收縮,。塑性收縮所產(chǎn)生量級很大，可達(dá)1%左右,。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋,，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎向變截面處如T梁,、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹?，因硬化前沉?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮,，施工時應(yīng)控制水灰比,，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快,，振搗要密實(shí),，豎向變截面處宜分層澆筑。

　　縮水收縮(干縮),?；炷两Y(jié)硬以后,，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低,，混凝土體積減小,，稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快,，內(nèi)部損失慢,，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束,，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時,，便產(chǎn)生收縮裂縫,。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮,。如配筋率較大的構(gòu)件(超過3%),，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋,。

　　自生收縮,。自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng),，這種收縮與外界濕度無關(guān),，且可以是正的(即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土),，也可以是負(fù)的(即膨脹,，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。

　　炭化收縮,。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形,。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生，且隨二氧化碳的濃度的增加而加快,。炭化收縮一般不做計(jì)算,。

　　混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì),，且縱橫交錯,，成龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律,。

　　研究表明,，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：

　　1、水泥品種,、標(biāo)號及用量,。礦渣水泥、快硬水泥,、低熱水泥混凝土收縮性較高,，普通水泥、火山灰水泥,、礬土水泥混凝土收縮性較低,。另外水泥標(biāo)號越低、單位體積用量越大,、磨細(xì)度越大,，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長,。例如,，為了提高混凝土的強(qiáng)度，施工時經(jīng)常采用強(qiáng)行增加水泥用量的做法,，結(jié)果收縮應(yīng)力明顯加大,。

　　2、骨料品種,。骨料中石英,、石灰?guī)r、白云巖,、花崗巖,、長石等吸水率較小、收縮性較低;而砂巖,、板巖,、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高,。另外骨料粒徑大收縮小,，含水量大收縮越大。

　　3,、水灰比,。用水量越大，水灰比越高,，混凝土收縮越大,。

　　4、外摻劑,。外摻劑保水性越好,，則混凝土收縮越小。

　　5,、養(yǎng)護(hù)方法,。良好的養(yǎng)護(hù)可加速混凝土的水化反應(yīng),，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)時保持濕度越高,、氣溫越低,、養(yǎng)護(hù)時間越長，則混凝土收縮越小,。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小,。

　　6、外界環(huán)境,。大氣中濕度小,、空氣干燥、溫度高,、風(fēng)速大,，則混凝土水分蒸發(fā)快，混凝土收縮越快,。

　　7,、振搗方式及時間。機(jī)械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小,。振搗時間應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能決定,，一般以5～15s/次為宜。時間太短,，振搗不密實(shí),，形成混凝土強(qiáng)度不足或不均勻;時間太長，造成分層,，粗骨料沉入底層,，細(xì)骨料留在上層，強(qiáng)度不均勻,，上層易發(fā)生收縮裂縫,。

　　對于溫度和收縮引起的裂縫，增配構(gòu)造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性,，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)(壁厚20～60cm),。構(gòu)造上配筋宜優(yōu)先采用小直徑鋼筋(φ8～φ14)、小間距布置(@10～@15cm),，全截面構(gòu)造配筋率不宜低于0.3%,，一般可采用0.3%～0.5%.