摘要：铁路桥梁结构稳定性直接关系火车运行安全。我国大部分铁路桥梁均为钢筋混凝土桥梁，在钢筋混凝土桥梁中广泛存在裂缝问题。本文对铁路钢筋混凝土桥梁裂缝产生原因进行简单分析，探讨裂缝防治对策。
关键词：铁路桥梁；钢筋混凝土桥梁；桥梁裂缝；防治对策
一．引言
裂缝是混凝土结构物最常见的病害，铁路桥梁、隧道、涵洞的裂缝屡见不鲜。裂缝的出现，降低了结构物的防水性、耐久性和承载能力，也给结构物的整体外观造成了不良的影响。随着铁路跨越式发展，在高速、重载的条件下，由于行车速度的提高，桥梁震动特性的改变，加剧了裂缝的产生和发展，因此如何阻止或减缓裂缝的产生和发展以及出现裂缝后及时整治，并且不影响桥梁结构的安全 及使用寿命，是我们需要研究的课题。
二．铁路钢筋混凝土桥梁裂缝产生的主要原因及其危害
1.桥梁梁体裂缝产生的主要原因
（1）与材料有关引起的裂纹。水泥凝结时间不正常，水化热量过大，水泥膨胀量过大；使用活性骨料，骨料风化或含泥量大；混凝土干燥收缩，混凝土沉降收缩及泌水过多等都会产生裂缝。
（2）温度引起的裂纹：混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部温度和内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，结构内部将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。
（3）设计和施工不合理产生的裂缝：这类裂缝是在工程实例中发现最多的裂缝形式，工程设计人员往往只考虑规范对结构强度计算上的安全性需要，而忽视从结构的体系、构造、材料、维护、耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。
（4）荷载引起的裂缝：是钢筋混凝土桥梁在正常使用荷载、恒载及次应力作用下产生的，桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是活荷载，在循环荷载作用下，一些微小的缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，进而逐步在材料中形成宏观裂纹。
（5）地基变形不均匀沉降引起的裂缝：由于地质勘察精度不够、试验资料不准、地基地质差异大、结构荷载差异太大、结构基础类型差异太大、地基冻胀、桥梁基层基于滑坡体都会引起不均匀沉降导致地基变形而引起裂缝。
（6）钢筋腐蚀引起的裂缝：因混凝土质量较差，或者保护层厚度不足，或因保护层被碳化使钢筋周围混凝土碱度降低，都会引起钢筋表面氧化膜破坏而发生锈蚀反应，进而诱发其它形式的裂缝，而其它裂缝的产生又会加剧钢筋锈蚀，最终可能导致结构破坏。
（7）冻胀引起的裂缝：大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土持续出现冰冻，游离水转变成冰，体积膨胀，导致裂缝出现。尤其混凝土初凝期受冻最严重。
2.铁路钢筋混凝土桥梁裂缝的危害
（1）裂缝在气温骤降形成的温度应力和外力作用下，表面裂缝可发展成为破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝。贯穿裂缝和深层裂缝会破坏钢筋混凝土桥梁的整体性。改变混凝土的受力条件，使桥梁混凝土结构发生破坏。
（2）裂缝可导致桥梁的渗漏，破坏混凝土结构物。裂缝产生后，可能会由于压力水的作用而不断扩展。当桥梁混凝土的内部渗入水流后，可能使混凝土遭遇水解而受到破坏，从而破坏混凝土结构物。
（3）裂缝使空气中的CO2渗入到混凝土结构内部。在水化产物的相互作用下，会出现混凝土碳化现象。这无疑会因破坏了钢筋纯化膜而降低混凝土的碱度。另外，如果空气和水同时渗入裂缝，就会对钢筋产生锈蚀。
上述这些情况都将危害桥梁的正常使用功能，轻者影响工程寿命，严重会影响桥梁的安全。
3.铁路混凝土桥梁裂缝的特点
（1）裂缝普遍存在
硬化后的混凝土，表面看起来结实，而实际上存在很多的微小裂缝；骨料与水泥的粘结面存在裂缝；骨料与骨料之间存在裂缝；这些裂缝的存在对混凝土的物理力学性能影响很大，当混凝土受压时，荷载在30%极限强度之内，裂缝影响不大，当荷载增至70%以上时，裂缝迅速扩展，裂缝之间串联起来，直到破坏。
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（2）裂缝都在不断变化
由于混凝土结构物所处的环境状态不断变化，如温度、沉降、各种外荷载和材料自身的某些性能的变化，都能够影响裂缝宽度，裂缝长度和数量的变化。但只要裂缝按一定规律的变化，使用就是安全的，重要的是防止裂缝不规律的变化。
三.铁路钢筋混凝土桥梁裂缝防治对策
1.重视设计阶段的合理优化
在铁路桥梁设计阶段应考虑如何避免荷载裂缝，对铁路桥梁结构易发生荷载裂缝的细部进行精心设计处理，防止施工时断面的突变和结构的突变，主要方式为把突变处做成渐变形式，把转角处做成圆角形式。加强斜向钢筋和构造配筋，加强混凝土的抗裂性性，防止温差和混凝土收缩不均匀而导致裂缝。
2.控制材料质量
施工工艺是保证铁路桥梁混凝土质量的关键因素，在桥梁工程对原材料选用方面要由专业人士严格进行把关，在混凝土配制时依照当时的天气情况来调节需水量，对细砂和碎石等等基本原材料进行合理比例调配，保证施工时混凝土质量。
3.控制温度
改善混凝土骨料配比，利用增加添加剂和干硬性混凝土的方式消减水泥用量，配制混凝土时通过冷却碎石的方式降低混凝土浇筑温度，在天气炎热的施工环境中减少混凝土浇筑厚度，利用浇筑层面散热; 若在混凝土中埋设管道，则应通入冷水降温; 设定合理的拆模时间; 浇筑后若气温下降则要对混凝土表面进行保温处理，避免混凝土表面发生温差裂缝。
4.施工预防
必须充分重视高气温、高蒸发的特殊条件，特别是在25--30℃的高温环境下进行混凝土浇筑时温度对混凝土质量的影响。施工过程中，一方面要严格遵循国家有关技术标准以及铁路桥梁施工技术规范;另一方面，也要根据混凝土拌和物的特征条件以及现场情况采取有效措施
（1）在混凝土配合比设计方面，应考虑高气温、高蒸发引起的拌和物塌落度的损失，适当调整混凝土的配合比，增加用水量，加大水灰比。为避免混凝土塌落度下降，可适当掺入高效减水剂。
（2）在水泥使用方面，铁路桥梁工程多用普通硅酸盐水泥，这种水泥的水化热高、混凝土的蒸发收缩与凝固均较快，容易导致混凝土表面裂缝的产生。为了缓解混凝土的快速收缩，可以添加适量的缓凝剂。
（3）在混凝土拌和用水温度方面，高温环境下，混凝土浇筑后温度会过高。为了改善这种状况，可以采取在水中加冰块或者在夜间施工等方式。
5.对已出现的裂缝进行修补处理
铁路桥梁竣工投入使用后要定期进行检查养护和维修，以保障桥梁设施的运行安全和使用质量。其中的一项重要任务就是对铁路桥梁施工使用过程中出现的裂缝进行及时的修补处理，以保障其不对桥梁质量产生较大影响。铁路桥梁混凝土裂缝整治主要有三种方法：表面封闭法、压力注浆法、粘贴补强法。根据裂缝情况不同，几种方法可以相互结合以达到整治的目的。
表面封闭法一般是处理表面的细微裂缝，采用防水涂料进行表面涂抹处理，达到封闭裂缝的作用。
压力注浆法修补裂缝的修补质量最可靠，它将树脂类浆液或水泥类浆液借助压力从注浆嘴压入混凝土裂缝中，浆液硬化后将裂缝充满补牢。这种方法不损伤原有结构，修补后外观好，防水性和耐久性性能恢复好，所以修补质量容易得到保证。
粘贴补强法是对裂缝发展较为严重、影响结构物的正常使用，用于结构物的补强方法，一般采用化学灌浆法、粘贴钢板法相结合进行补强加固，该方法施工简单，不破坏结构，是一种有效、安全、经济的修补技术
6、加强技术培训，完善工程监理制度
对施工人员加强技术培训，以提高理论知识水平和操作技能。工程监理制是在建筑领域推行的一种科学的管理制度。监理人员应严格执行质量监理任务，进行质量控制。但目前我国的工程监理制度还有待于进一步完善，使之在桥梁施工质量中发挥更大的作用。
四．结束语
铁路钢筋混凝土桥梁存在的裂缝问题直接关系铁路行车安全，结合工程实际情况，对存在的裂缝形成原因展开深入分析，研究形成裂缝的实际原因，采用合理处理措施，做好裂缝修复、加固处理工作，从而保障行车安全。
论文作者:孙树春
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/11
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 荷载论文; 铁路论文; 钢筋混凝土论文; 结构论文; 《基层建设》2017年1期论文;