【摘 要】 本文主要介绍混凝土桥梁裂缝产生的原因，涉及面广泛，分析比较透彻，为桥梁施工中找出控制裂缝的办法提供了参考。
【关键词】 混凝土桥梁 裂缝 成因
l 前言
混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但是，大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见，一般对结构的使用无大的危害；有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展，引起混凝土保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，危害结构的正常使用，必须加以控制。本文所讨论的仅指后一类裂缝。
2 混凝土桥梁裂缝种类、成因
实际上，混凝土结构裂缝的成因很复杂，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种。
2.1 荷载引起的裂缝
2.1.1 荷载裂缝产生的原因
（1）设计计算阶段：计算模型不合理；结构计算时受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少；结构刚度不足，构造处理不当。
（2）施工阶段：不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制构件的结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算。
（3）使用阶段：超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
2.1.2根据不同的受力方式，荷载裂缝的特征如下：
（1）受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。
（2）受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。
（3）受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。
（4）受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。
（5）受扭。构件一侧腹部出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。
（6）受冲切。沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂，形成冲切面。
（7）局部受压。在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。
2.2 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩特性，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化主要因素有：
（1）气候变化。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，突降大雨、冷空气侵袭等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。由于受到约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。
（2）水化热。大体积混凝土（厚度超过2.0m）浇筑之后由于水泥水化放热，内部温度很高，内外温差较大，导致表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，必要时可采用薄层连续浇筑以加快散热。
（3）蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，容易出现裂缝。
2.3 收缩引起的裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。
2.3.1 收缩裂缝的种类
（1）塑性收缩：混凝土浇筑后4～5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。
（2）缩水收缩（干缩）：混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%，例如桥面调平层配筋率大），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。
2.3.2 影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：
（1）水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。例如，为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。
（2）骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。
（3）水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。
（4）外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。
（5）养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。
2.3.3 温度裂缝、收缩裂缝预防
对于温度和收缩引起的裂缝，增配构造钢筋可明显提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁结构（壁厚20～60cm）。构造上配筋宜优先采用小直径钢筋（φ8～φ14）、小间距布置（@10～@15cm），全截面构造配筋率不宜低于0.3%，一般可采用0.3%～0.5%。
2.4 地基础变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：
（1）地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。
（2）地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。
（3）结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。
（4）结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。
3 结束语
一座桥梁从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。由上述可知，设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的一个环节。