關(guān)于橋梁施工中造成裂縫成因的探析

朱闖 田豐 劉素芝

摘要：橋梁建設(shè)是交通建設(shè)重要的組成部分，在橋梁工程的施工建設(shè)中，施工裂縫是工程應(yīng)當關(guān)注的問題。工程的質(zhì)量問題在很大程度上是由于橋梁施工的裂縫引起的。因此，為保證橋梁施工和使用的安全，必須要對橋梁施工裂縫的問題進行系統(tǒng)的研究，深入的認識，以便有效的防止裂縫的產(chǎn)生。本文針對橋梁施工中造成裂縫的常見原因進行研究分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；裂縫；原因

橋梁施工中裂縫的產(chǎn)生給橋梁的工程質(zhì)量帶來了嚴重的質(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，在嚴重的情況下，可能導(dǎo)致橋梁的坍塌。

一、橋梁施工中外荷載直接應(yīng)力引起橋的裂縫

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。外荷載直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因：

1、在橋梁工程的施工設(shè)計階段，由于設(shè)計上的失誤導(dǎo)致，比如在橋梁的結(jié)構(gòu)計算上，對部分應(yīng)予考慮并計算在內(nèi)的部分，沒有計算，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)計預(yù)測與實際受力不相符合，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)致受力超標時，橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫；同時，在內(nèi)力與配筋計算上產(chǎn)生誤差，造成兩者調(diào)配不當，影響橋梁的實際質(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產(chǎn)生裂縫。

2、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械和各種施工材料。同時可能有部分現(xiàn)場施工人員，不按投資方與施工單位簽訂合同時所定下的設(shè)計圖紙進行施工，為求速度或經(jīng)濟利益而更改結(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)做施工機器運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的振動下的疲勞強度的驗算等。

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

二、橋梁施工中外荷載次應(yīng)力引起的裂縫

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)計外荷載的作用影響下，由于橋梁應(yīng)用結(jié)構(gòu)物的實際工作情況，同預(yù)測的習慣計算有偏差或計算的范圍過窄，導(dǎo)致預(yù)測與實際數(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)一般不做嚴格的計算，不過隨著高科技在橋梁施工中的運用，現(xiàn)代計測手段的不斷發(fā)展和完善，次應(yīng)力裂縫的計算已經(jīng)被各施工單位所重視，而且要對次應(yīng)力裂縫進行科學合理的驗算已經(jīng)是可以實現(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算，這就減少了因?qū)Χ螒?yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力裂縫的問題有了一個好的應(yīng)對方案。同時，在橋梁的設(shè)計上，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，但是這并不是就任由危險存在，而是在不能回避的時候，及時的根據(jù)相關(guān)原理和實際情況，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，同時加強構(gòu)造配筋，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞應(yīng)當及時的在周邊設(shè)置護邊角鋼，以防止裂變的危險。

三、橋梁施工中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)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，這樣當產(chǎn)生的應(yīng)力超過橋梁的混凝土的抗拉強度時，就會產(chǎn)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)力可能會達到甚至超出荷載應(yīng)力，在這樣的情況下，產(chǎn)生溫度裂縫便不可避免，甚至可能出現(xiàn)更大的隱患。隨溫度的改變而擴張或合攏是溫度裂縫的主要特點。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，對橋梁的危險也是蠕變性的，但是出于防范意識，對年溫差內(nèi)力計算時混凝土彈性模量應(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他部位，整個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，進而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。同時，突然降溫和水泥的水化熱等也是造成溫度裂縫的原因。

四、橋梁施工中收縮引起的裂縫

在實際工程中，最常見的裂變之一是混凝土因收縮而引起的裂縫。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)生化學反應(yīng)，由此會產(chǎn)生許多新的化學物質(zhì)，在這一過程中，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，因為混凝土在硬化的整個過程中，只有很少的分水分參與化學反應(yīng)，大部分的水會因為蒸發(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，其抗拉強度小，在產(chǎn)生干縮拉應(yīng)力超過其抗拉強度時，橋梁裂縫的情況就有可能會發(fā)生。

五、橋梁施工中鋼筋的用量不當產(chǎn)生的裂縫

由于設(shè)計時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，同時普通鋼筋在混凝土中使用過多，或者因為施工人員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。

結(jié)束語

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，是可以作出合理有效的防范措施的，在危險發(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。因此，施工各方，應(yīng)該在運用高科技支持的情況下，嚴格按照國家有關(guān)規(guī)定和技術(shù)標準進行施工，以此防止橋梁裂縫事件的出現(xiàn)。

參考文獻

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