孫卓

摘要：隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，橋梁工程已經(jīng)成為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目之一，而隨著橋梁工程的飛速發(fā)展也呈現(xiàn)出各類問(wèn)題，其中橋梁施工裂縫成為橋梁工程發(fā)展的重點(diǎn)問(wèn)題。文章結(jié)合橋梁施工裂縫成因及防控措施探究幾種常見(jiàn)的裂縫類型的成因，并且提出具有針對(duì)性的防控措施，以便今后在橋梁施工過(guò)程中對(duì)各個(gè)階段進(jìn)行預(yù)防控制，減少裂縫問(wèn)題的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；裂縫成因；防控措施；橋梁工程；橋梁結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U445 文章編號(hào)：1009-2374（2017）11-0202-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.102

橋梁在施工過(guò)程中不可避免發(fā)生裂縫問(wèn)題，其中梁體開(kāi)裂導(dǎo)致空氣中有害的氣體進(jìn)入到梁體內(nèi)部，并且導(dǎo)致鋼筋銹蝕，從而影響整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，使橋梁的質(zhì)量以及使用壽命得不到保證。形成橋梁施工裂縫的原因主要有溫度裂縫、收縮徐變過(guò)程中的裂縫、預(yù)應(yīng)力估算不足導(dǎo)致的裂縫、設(shè)計(jì)以及施工不妥當(dāng)導(dǎo)致的裂縫、橋梁高性能混凝土裂縫，下文進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 橋梁施工裂縫成因分析

1.1 溫度裂縫

混凝土自身具備熱脹冷縮的特點(diǎn)，因此周?chē)h(huán)境溫度以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度產(chǎn)生變化時(shí)就會(huì)導(dǎo)致混凝土梁體出現(xiàn)變形的情況，一旦變形受到約束在梁體中就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力超過(guò)混凝土自身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂的現(xiàn)象，其中導(dǎo)致溫度裂縫的主要原因有日照溫差以及晝夜溫差裂縫、季節(jié)性溫差裂縫、水化熱效應(yīng)等，以下就是對(duì)這三種裂縫成因的具體分析：

1.1.1 日照溫差以及晝夜溫差裂縫。日照溫差以及晝夜溫差裂縫主要是指：混凝土梁體部分在受到太陽(yáng)不同的輻射而形成的非線性溫度場(chǎng)，再加上梁體各個(gè)部位的約束有所不同，因此導(dǎo)致局部的拉應(yīng)力出現(xiàn)超限的情況，以此出現(xiàn)裂縫，而晝夜溫差就是指在晝夜溫度較大的區(qū)域，梁體周?chē)沫h(huán)境會(huì)出現(xiàn)溫度驟降的現(xiàn)象，內(nèi)部溫差的變化較慢從而產(chǎn)生梁體開(kāi)裂的情況。

1.1.2 季節(jié)性溫差裂縫。季節(jié)性溫差自身是一種均勻的溫度作用，在超靜定的結(jié)構(gòu)中會(huì)引起此內(nèi)力，同時(shí)此內(nèi)力的大小以及分布情況與橋梁具體的結(jié)構(gòu)有著直接的聯(lián)系，一旦此內(nèi)力超過(guò)梁體自身的強(qiáng)度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂縫情況。

1.1.3 水化熱效應(yīng)導(dǎo)致的裂縫。水化熱效應(yīng)導(dǎo)致的裂縫是指梁體截面尺寸較大的建筑結(jié)構(gòu)，由于水泥硬化期間會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱且不容易散失，在板厚中的溫度較高，表面接觸空氣的部分較低時(shí)，板中會(huì)產(chǎn)生外側(cè)受拉內(nèi)部的受壓應(yīng)力，同時(shí)由于水化熱容易引起表面的拉應(yīng)力，從而可能會(huì)大于混凝土早期的強(qiáng)度，以此導(dǎo)致開(kāi)裂的現(xiàn)象。

1.2 收縮徐變過(guò)程中的裂縫

收縮徐變過(guò)程中的裂縫主要是指混凝土在凝結(jié)以及硬化的過(guò)程中出現(xiàn)收縮的情況，因此當(dāng)梁體自身結(jié)構(gòu)受到約束時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生后，由于混凝土自身的徐變特點(diǎn)以及作用，寬度會(huì)逐漸增加。導(dǎo)致混凝土收縮徐變裂縫的主要原因是材料的種類、水灰的比例、外加劑、外界的環(huán)境、養(yǎng)護(hù)方式、加載齡期等。影響混凝土收縮徐變過(guò)程中的裂縫的原因有很多，現(xiàn)有的理論并不能進(jìn)行完整的解釋或預(yù)測(cè)，因此預(yù)測(cè)模型的選擇以及提高收縮徐變過(guò)程中的預(yù)測(cè)精度一直都是橋梁施工中技術(shù)人員的難題，因此在重大工程中對(duì)收縮徐變過(guò)程中的裂縫現(xiàn)象必須進(jìn)行專項(xiàng)研究。

1.3 預(yù)應(yīng)力估算不足導(dǎo)致的裂縫

預(yù)應(yīng)力估算不足導(dǎo)致的裂縫是橋梁施工中最為常見(jiàn)的一種，其主要表現(xiàn)在豎向預(yù)應(yīng)力方面。在施工中采用豎向預(yù)應(yīng)力，其目的是能夠?qū)⒏拱宓目辜裟芰μ岣?，但在現(xiàn)如今橋梁施工規(guī)范中并沒(méi)有對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力彈性壓縮以及徐變的損失進(jìn)行針對(duì)性的說(shuō)明，因此現(xiàn)有的豎向預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算都是根據(jù)縱向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行的，豎向預(yù)應(yīng)力筋大多較短，在鋼筋回縮已經(jīng)錨具變形、墊板擠壓的過(guò)程中造成的預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大，據(jù)相關(guān)調(diào)查表明其中損失高達(dá)50%，因此在近些年修建的大跨度的橋梁中箱梁腹板也相繼出現(xiàn)不同程度的裂縫，導(dǎo)致專家以及施工單位對(duì)預(yù)應(yīng)力估算產(chǎn)生質(zhì)疑。

1.4 設(shè)計(jì)以及施工不妥當(dāng)導(dǎo)致的裂縫

設(shè)計(jì)階段是橋梁施工的關(guān)鍵，而在以往的施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往結(jié)構(gòu)計(jì)算模型不規(guī)范或是不周全，二期恒載以及活載的估計(jì)不足導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)降低，并且預(yù)應(yīng)力的布置不恰當(dāng)，配筋以及混凝土截面都產(chǎn)生不足，在施工的可行性方面施工設(shè)計(jì)過(guò)程中也沒(méi)有進(jìn)行考慮，局部構(gòu)造處理方面也不得當(dāng)?shù)纫幌盗袉?wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的情況。在施工的過(guò)程中，施工荷載常超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，混凝土在振搗的過(guò)程中出現(xiàn)不密實(shí)以及不均勻的情況，預(yù)應(yīng)力的張拉時(shí)間早以及順序不恰當(dāng)，混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中不重視以及模版的拆除時(shí)間尚早，都會(huì)引起混凝土橋梁的開(kāi)裂情況發(fā)生。

1.5 橋梁高性能混凝土裂縫

橋梁高性能混凝土裂縫成因較為復(fù)雜，混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質(zhì)脆性材料，混凝土澆筑過(guò)程中應(yīng)當(dāng)測(cè)試混凝土拌和物適合模溫度以及環(huán)境溫度，橋梁高性能混凝土裂縫的存在和發(fā)展通常會(huì)使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，使鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力降低的同時(shí)，嚴(yán)重影響建筑物的外觀以及使用壽命，甚至更為嚴(yán)重的將威脅到人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全。

2 橋梁施工裂縫防控措施

2.1 溫度裂縫的防控措施

解決溫度裂縫問(wèn)題首先應(yīng)當(dāng)將日溫差以及季節(jié)溫差的變化在建模計(jì)算的過(guò)程中確保輸入的參數(shù)都能夠與實(shí)際橋梁的參數(shù)相符，并且能夠?qū)蛄核趨^(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行充分的考慮，然后選擇合理的溫度梯度方式以及最大溫差，還可以利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的反饋以此修正模型的計(jì)算；其次，在混凝土中參入定量的粉煤灰也是降低水化熱溫度應(yīng)力的有效措施。粉煤灰的作用能夠減少最大溫差，并且能夠降低最大拉應(yīng)力，對(duì)混凝土早期抗裂性能有所提高；最后，還可通過(guò)水熱化效應(yīng)分析的方式，找出溫度應(yīng)力較大的地區(qū)并且在初凝期間能夠?qū)⑵溥M(jìn)行保溫、灑水的養(yǎng)護(hù)處理，以此能夠保證拆模的時(shí)間合理化，考慮到日氣溫的變化，拆模的時(shí)間不宜在氣溫驟降的過(guò)程中，能夠防止混凝土表面出現(xiàn)溫度沖擊的情況導(dǎo)致的裂縫現(xiàn)象。在夏季施工過(guò)程中降低混凝土的入倉(cāng)溫度，在凌晨溫度較低時(shí)進(jìn)行澆筑。

2.2 收縮徐變裂縫的防控措施

收縮徐變裂縫的防控措施首先應(yīng)當(dāng)從徐變模型著手，在混凝土收縮徐變過(guò)程中，不同模型建立的機(jī)理完全不同，其中參數(shù)的選擇也大不同，對(duì)于較為復(fù)雜材料的特性預(yù)測(cè)模型中的參數(shù)有限因此無(wú)法代表，導(dǎo)致混凝土收縮徐變預(yù)測(cè)過(guò)程中精度降低。在混凝土橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，尤其是在跨度較大的混凝土橋梁設(shè)計(jì)中，必須將混凝土收縮徐變的結(jié)構(gòu)內(nèi)力對(duì)混凝土橋梁的影響展開(kāi)精密的分析，也可采用混凝土收縮徐變的研究以及適用方式，為混凝土設(shè)計(jì)計(jì)算中提供更為真實(shí)的材料以及環(huán)境的參數(shù)，以此修正預(yù)測(cè)模板的設(shè)計(jì)的同時(shí)對(duì)預(yù)測(cè)精度有所提高。另外，養(yǎng)護(hù)方式也是減少混凝土收縮徐變開(kāi)裂現(xiàn)象的重點(diǎn)，因此應(yīng)當(dāng)做好澆筑工作以及灑水保濕工作。

2.3 預(yù)應(yīng)力估算不足裂縫的防控措施

預(yù)應(yīng)力估算不足而產(chǎn)生的損失直接導(dǎo)致腹板斜裂縫的產(chǎn)生。因此為了減少預(yù)應(yīng)力估算不足而產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼筋的回縮量以及錨具的變形、墊板擠壓變形等現(xiàn)象進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，從而在豎向預(yù)應(yīng)力損失上能夠更加準(zhǔn)確的估算，預(yù)應(yīng)力估算不足裂縫的現(xiàn)象是較為嚴(yán)重的施工質(zhì)量現(xiàn)象，切忌豎向預(yù)應(yīng)力的漏張以及欠張，應(yīng)當(dāng)有效利用設(shè)置豎彎預(yù)應(yīng)力束的方式來(lái)抵抗斜截面的主拉應(yīng)力問(wèn)題。

2.4 設(shè)計(jì)以及施工不妥當(dāng)裂縫的防控措施

設(shè)計(jì)以及施工不妥當(dāng)裂縫現(xiàn)象是最為嚴(yán)重的橋梁施工裂縫問(wèn)題，解決此類問(wèn)題首先在設(shè)計(jì)上就要嚴(yán)格按照規(guī)范中的要求進(jìn)行，設(shè)計(jì)模型要求與實(shí)際的結(jié)構(gòu)符合，荷載的取值要準(zhǔn)確，普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置要科學(xué)合理，局部結(jié)構(gòu)處理過(guò)程中要得當(dāng)，避免在鋼筋斷面處出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，在增配鋼筋的過(guò)程中要滿足受力要求的同時(shí)還要對(duì)施工的可行性進(jìn)行充分考慮，在施工圖紙?zhí)峤坏倪^(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)圖紙中的內(nèi)容交代清楚，切忌含糊不清。施工單位應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行施工，施工機(jī)械以及施工材料等在堆放時(shí)也要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)禁堆放超限的情況發(fā)生，模板搭設(shè)時(shí)也要嚴(yán)密，混凝土振搗要均勻且密實(shí)，杜絕空洞以及蜂窩的情況出現(xiàn)，在混凝土養(yǎng)護(hù)方面也要進(jìn)行重視，確保良好養(yǎng)護(hù)，不能夠?yàn)榱颂岣呤┕みM(jìn)度而進(jìn)行提早拆模。尤其是在冬季施工過(guò)程中，更是要做好保溫的防護(hù)措施，防止由于溫度變化較大而產(chǎn)生內(nèi)外溫度不均勻的情況。混凝土強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的允許值之后才能夠進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉工作，以便能夠防止混凝土的強(qiáng)度不足而導(dǎo)致裂縫的情況發(fā)生。對(duì)預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)當(dāng)采用雙控的形式，保證張拉過(guò)程中張拉值符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行順序分批張拉，在施工過(guò)程中嚴(yán)禁隨意改變施工順序。

2.5 橋梁高性能混凝土裂縫的防控措施

在橋梁高性能混凝土裂縫的防控中，高強(qiáng)混凝土必須是高性能混凝土，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)原材料以及施工的工藝進(jìn)行控制，要采用水化熱比較低的水凝，以此達(dá)到混凝土的強(qiáng)度；其次還應(yīng)當(dāng)減少單方混凝土的水泥、水的用量，將混凝土自身的收縮性進(jìn)行防控，施工中要避免粗骨料下沉現(xiàn)象以此保證混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而避免橋梁中部出現(xiàn)高性能混凝土裂縫，同時(shí)在橋梁施工的過(guò)程中對(duì)氣候變化也要掌握，在氣溫較高時(shí)，其濕度低或風(fēng)大的情況下應(yīng)當(dāng)采取覆蓋措施以便減少水分蒸發(fā)，還可以根據(jù)水化熱試驗(yàn)，采用單摻和復(fù)摻粉煤灰以及放熱特征單摻和復(fù)摻粉煤灰、水化放熱曲線和水化放熱速率以及膨脹劑和減水劑對(duì)水泥水化溫升的影響，全面減少橋梁高性能混凝土裂縫的發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在今后橋梁施工過(guò)程中要想杜絕裂縫的發(fā)生就要進(jìn)行防控，主要需要對(duì)溫度裂縫、收縮徐變裂縫、預(yù)應(yīng)力估算不足裂縫、設(shè)計(jì)以及施工不妥當(dāng)裂縫、橋梁高性能混凝土裂縫五個(gè)方面進(jìn)行裂縫防控措施的實(shí)施，確保橋梁工程施工質(zhì)量的同時(shí)還能夠促進(jìn)我國(guó)橋梁行業(yè)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：王 波）