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【摘要】桥梁是目前公路中最常见的连接设施，随着交通量的增加与超重车辆的运行，桥梁在长期运行之后会出现不同程度裂缝。这些裂缝有着多种类型，各自成因也有所区别，这便是本文所要研究的重点。
【关键词】钢筋混凝土；桥梁裂缝；原因；种类
Reinforced concrete bridge causes and types of cracks
Jiang Yong
(Levin District Laiwu City Transportation BureauLaiwuShandong271100)
【Abstract】Highway bridge is the most common connection facilities, along with the increase in traffic and running overweight vehicles, bridges after a long run there will be varying degrees of cracks. These cracks have a variety of types, their causes are somewhat different, and this is the focus of this paper is to study.
【Key words】Reinforced concrete;Crack bridge;Reasons;Species
1. 前言
钢筋混凝土裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋不断伸长，导致混凝土与钢筋之间不断产生相对滑移的结果，这指的是钢筋表面处的裂缝开展宽度。但是，要验算的裂缝宽度则是受拉钢筋重心水平处构件侧表面上混凝土的裂缝宽度。试验表明，沿裂缝深度，裂缝宽度是不相等的，钢筋表面处裂缝宽度大约只有构件混凝土表面裂缝宽度的1/5～1/3。在荷载长期作用下，由于混凝土的滑移徐变和拉应力的松弛，将导致裂缝间受拉混凝土不断退出工作，使裂缝开展宽度增大；混凝土的收缩使裂缝间混凝土的长度缩短，这也会引起裂缝的进一步开展；此外，由于荷载的变动使钢筋直径时胀时缩等因素，也将引起粘结强度的降低，导致裂缝宽度的增大。实际上，由于材料的不均匀性以及截面尺寸的偏差等因素的影响，裂缝的出现具有某种程度的偶然性，因而裂缝的分布和宽度同样是不均匀的。
2. 钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素互相影响，但每一条裂缝都有其产生的一种或几种原因。钢筋混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可以划分如下几种
2.1荷载引起的裂缝。
（1）钢筋混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，有直接应力裂缝和次应力裂缝两种。
（2）直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，包括弯曲裂缝、剪切裂缝、集中裂缝、断开裂缝和扭曲裂缝等。裂缝产生的原因如下:设计计算阶段，结构未计算或漏算，结构计算模式和实际受力不符，结构安全系数不够，设计未考虑施工的可能性，钢筋设置偏少或布置错误，构造处理不当等；施工阶段，不加限制的堆放施工机具、材料，不了解预制结构受力特点随意翻转、起吊、运输、安装，不按设计图纸施工，擅自改变施工顺序，改变结构受力模式等；使用阶段，车辆超载，受车辆、船舶的撞击，自然灾害影响。
（3）次应力裂缝是指有外荷载引起的次应力产生的裂缝，裂缝产生原因如下:在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算未考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂；局部应力引起的裂缝，主要表现墩台支座处受较大局部压力，构件突然受到冲击荷载，构件角隅处，预应力梁端锚固端受到较大局部应力而引起裂缝。
（4）在实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见的原因。
2.2温度裂缝。
混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遇到约束，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。温度裂缝区别于其它裂缝的主要特征是其裂缝将随温度变化而扩张或合拢。引起温度裂缝的主要原因有:年温差、日照、骤然降温的变化影响；大体积混凝土灌注之后由于水化放热，内部温度很高，如无妥善散热措施，由于内外温差太大，很易形成温度裂缝；蒸气养护及冬季施工时如措施不当，混凝土骤冷骤热，内部温度不均，也易发生温度裂缝。
2.3收缩裂缝。
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。混凝土收缩主要有塑性收缩、缩水收缩(干缩)、自生收缩和碳化收缩四种。塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后的约4一5个小时，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水份急剧蒸发，混凝土失水收缩。混凝土在硬化过程中随着水份的逐渐蒸发，体积逐渐减小，成为缩水收缩。自身收缩指混凝土在硬化过程中水泥与水发生水化反应生成新的物质，导致自身体积缩小。碳化收缩指大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈现含水梯度，因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。
2.4其它原因产生的裂缝。
（1）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的位移，使结构物中产生附加应力，超出钢筋混凝土结构物的抗拉能力，导致结构开裂。
（2）钢筋锈蚀引起的裂缝。由于钢筋的锈蚀物氢氧化铁的体积比原来增长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。
（3）冻胀引起的裂缝。大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力，混凝土强度降低，导致裂缝出现。
（4）原材料质量不合格引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水和外加剂组成，配置混凝土所采用的材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。
（5）施工工艺不合理，施工质量差引起的裂缝。在钢筋混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊运过程中，若施工工艺不合理，可能产生各种形式的裂缝。
2.5根据国内外有关的调查资料，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的约占80%以上，属于由荷载引起的约占20%左右。
2.6钢筋混凝土结构在使用状态下出现裂缝属于正常现象，但理论和大量实验表明结构的破坏又往往从裂缝开始，因此可以把桥上的裂缝分为“有害裂缝”和“无害裂缝”。“有害裂缝”主要指对桥梁结构的承载能力、变形、结点构造的牢固程度有直接影响或严重影响的裂缝，如由于墩台不均匀沉降、倾斜造成的上部结构的裂缝；由于主筋腐蚀而膨胀所引起的顺向裂缝等。“无害裂缝”主要是指它对桥梁结构不致产生上述影响，但也不能认为绝对无害的裂缝。如钢筋混凝上梁跨中部分的竖向弯曲裂缝，其出现是正常的，但若裂缝的宽度及高度发展很快，裂缝条数显著增加，就预示着可能会由此发生破坏。混凝土裂缝状态一般可从裂缝宽度，裂缝发展情况及变形等其它损坏情况来综合考虑找出原因，做出符合实际的评价。
参考文献
［1］肖玉辉等，混凝土桥梁病害成因分析及对策研究［J］，中外公路，2004,01.
［2］邬谷丰，钢筋混凝土裂缝的类型及成因［J］，建筑科学，2003,05.
［3］高磊，大跨径连续刚构桥长期过量下挠影响因素分析［D］，长安大学，2012.
［4］王丽，高速公路桥梁病害分析与山区桥梁灾害防治［D］，湖南大学，2010.
［文章编号］1006-7619（2014）06-12-366
【关键词】钢筋混凝土；桥梁裂缝；原因；种类
Reinforced concrete bridge causes and types of cracks
Jiang Yong
(Levin District Laiwu City Transportation BureauLaiwuShandong271100)
【Abstract】Highway bridge is the most common connection facilities, along with the increase in traffic and running overweight vehicles, bridges after a long run there will be varying degrees of cracks. These cracks have a variety of types, their causes are somewhat different, and this is the focus of this paper is to study.
【Key words】Reinforced concrete;Crack bridge;Reasons;Species
1. 前言
钢筋混凝土裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋不断伸长，导致混凝土与钢筋之间不断产生相对滑移的结果，这指的是钢筋表面处的裂缝开展宽度。但是，要验算的裂缝宽度则是受拉钢筋重心水平处构件侧表面上混凝土的裂缝宽度。试验表明，沿裂缝深度，裂缝宽度是不相等的，钢筋表面处裂缝宽度大约只有构件混凝土表面裂缝宽度的1/5～1/3。在荷载长期作用下，由于混凝土的滑移徐变和拉应力的松弛，将导致裂缝间受拉混凝土不断退出工作，使裂缝开展宽度增大；混凝土的收缩使裂缝间混凝土的长度缩短，这也会引起裂缝的进一步开展；此外，由于荷载的变动使钢筋直径时胀时缩等因素，也将引起粘结强度的降低，导致裂缝宽度的增大。实际上，由于材料的不均匀性以及截面尺寸的偏差等因素的影响，裂缝的出现具有某种程度的偶然性，因而裂缝的分布和宽度同样是不均匀的。
2. 钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素互相影响，但每一条裂缝都有其产生的一种或几种原因。钢筋混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可以划分如下几种
2.1荷载引起的裂缝。
（1）钢筋混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，有直接应力裂缝和次应力裂缝两种。
（2）直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，包括弯曲裂缝、剪切裂缝、集中裂缝、断开裂缝和扭曲裂缝等。裂缝产生的原因如下:设计计算阶段，结构未计算或漏算，结构计算模式和实际受力不符，结构安全系数不够，设计未考虑施工的可能性，钢筋设置偏少或布置错误，构造处理不当等；施工阶段，不加限制的堆放施工机具、材料，不了解预制结构受力特点随意翻转、起吊、运输、安装，不按设计图纸施工，擅自改变施工顺序，改变结构受力模式等；使用阶段，车辆超载，受车辆、船舶的撞击，自然灾害影响。
（3）次应力裂缝是指有外荷载引起的次应力产生的裂缝，裂缝产生原因如下:在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算未考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂；局部应力引起的裂缝，主要表现墩台支座处受较大局部压力，构件突然受到冲击荷载，构件角隅处，预应力梁端锚固端受到较大局部应力而引起裂缝。
（4）在实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见的原因。
2.2温度裂缝。
混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遇到约束，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。温度裂缝区别于其它裂缝的主要特征是其裂缝将随温度变化而扩张或合拢。引起温度裂缝的主要原因有:年温差、日照、骤然降温的变化影响；大体积混凝土灌注之后由于水化放热，内部温度很高，如无妥善散热措施，由于内外温差太大，很易形成温度裂缝；蒸气养护及冬季施工时如措施不当，混凝土骤冷骤热，内部温度不均，也易发生温度裂缝。
2.3收缩裂缝。
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。混凝土收缩主要有塑性收缩、缩水收缩(干缩)、自生收缩和碳化收缩四种。塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后的约4一5个小时，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水份急剧蒸发，混凝土失水收缩。混凝土在硬化过程中随着水份的逐渐蒸发，体积逐渐减小，成为缩水收缩。自身收缩指混凝土在硬化过程中水泥与水发生水化反应生成新的物质，导致自身体积缩小。碳化收缩指大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈现含水梯度，因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。
2.4其它原因产生的裂缝。
（1）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的位移，使结构物中产生附加应力，超出钢筋混凝土结构物的抗拉能力，导致结构开裂。
（2）钢筋锈蚀引起的裂缝。由于钢筋的锈蚀物氢氧化铁的体积比原来增长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。
（3）冻胀引起的裂缝。大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力，混凝土强度降低，导致裂缝出现。
（4）原材料质量不合格引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水和外加剂组成，配置混凝土所采用的材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。
（5）施工工艺不合理，施工质量差引起的裂缝。在钢筋混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊运过程中，若施工工艺不合理，可能产生各种形式的裂缝。
2.5根据国内外有关的调查资料，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的约占80%以上，属于由荷载引起的约占20%左右。
2.6钢筋混凝土结构在使用状态下出现裂缝属于正常现象，但理论和大量实验表明结构的破坏又往往从裂缝开始，因此可以把桥上的裂缝分为“有害裂缝”和“无害裂缝”。“有害裂缝”主要指对桥梁结构的承载能力、变形、结点构造的牢固程度有直接影响或严重影响的裂缝，如由于墩台不均匀沉降、倾斜造成的上部结构的裂缝；由于主筋腐蚀而膨胀所引起的顺向裂缝等。“无害裂缝”主要是指它对桥梁结构不致产生上述影响，但也不能认为绝对无害的裂缝。如钢筋混凝上梁跨中部分的竖向弯曲裂缝，其出现是正常的，但若裂缝的宽度及高度发展很快，裂缝条数显著增加，就预示着可能会由此发生破坏。混凝土裂缝状态一般可从裂缝宽度，裂缝发展情况及变形等其它损坏情况来综合考虑找出原因，做出符合实际的评价。
参考文献
［1］肖玉辉等，混凝土桥梁病害成因分析及对策研究［J］，中外公路，2004,01.
［2］邬谷丰，钢筋混凝土裂缝的类型及成因［J］，建筑科学，2003,05.
［3］高磊，大跨径连续刚构桥长期过量下挠影响因素分析［D］，长安大学，2012.
［4］王丽，高速公路桥梁病害分析与山区桥梁灾害防治［D］，湖南大学，2010.
［文章编号］1006-7619（2014）06-12-366