（1.天津市交通运输工程建设服务中心 天津 300000）
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【摘 要】桥梁结构中普遍存在混凝土构件开裂的现象，在处理裂缝病害前，如何分析构件开裂的原因、如何判定裂缝的性质、如何妥善处理裂缝，是桥梁维修加固工作的重点与难点。通过大量的工程实践，总结出“三调查、三判断、两分析”的方法，可透过现象看本质，查出导致混凝土桥梁构件开裂的具体原因，确定裂缝性质，为制定针对性的处治措施提供依据。
【关键词】桥梁工程；混凝土开裂；裂缝性质；诊断思路
【中图分类号】TU723.3 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）12-0254-02
1.引言
混凝土因其价格低廉、原材料取材广泛、抗压强度高、耐久性好等优点而被广泛应用于桥梁工程中。混凝土结构桥梁设计过程中方案考虑不周、施工过程中质量控制不严或运营期超速超载等各方面因素均可能导致桥梁混凝土开裂，这给桥梁的正常运营带来了极大的安全隐患，必须妥善处理。鉴于导致混凝土构件开裂的因素很多，混凝土开裂的原因复杂，且不同性质的裂缝其处治措施截然不同，因此明确桥梁混凝土开裂的原因，由此判定裂缝性质，从而提出有针对性的处治措施，是桥梁混凝土裂缝处理工作的重点及难点。本文结合天津市外环线提升改造桥梁加固工程实践，总结出“三调查、三判断、两分析”的思路，采用此法判明桥梁构件开裂的原因，判定裂缝性质，为处治方案的制定提供依据。
2.三调查
2.1 调查裂缝几何参数
调查明确桥梁开裂构件的裂缝长度、宽度、深度及与构件之间的位置关系。
根据裂缝宽度的不同，将裂缝划分为三种形式：①微裂缝（缝宽W＜0.1mm），裂缝长度短且浅；②小裂缝（缝宽0.1mm≤W＜0.3mm），裂缝主要分布于结构受拉区，裂缝深度已突破保护层；③大裂缝（缝宽W≥0.3mm），裂缝长度从受拉区延伸至受压区，基本形成贯穿型通长裂缝，如混凝土箱形梁底板裂缝延伸至腹板与翼缘板，贯穿整个横断面。
一般而言，微裂缝主要处于稳定状态，无发展的可能，只要不影响桥梁外观，则可不予处理；
小裂缝宽度越大，深度越深，构件内的钢筋越容易遭到侵蚀，钢筋侵蚀一方面导致混凝土与钢筋之间的握裹力随构件开裂而丧失，另一方面钢筋锈胀会进一步加剧裂缝的发展，保护层首当其冲遭到剥落破损，形成混凝土缺陷病害，严重影响结构的耐久性，此类裂缝必须妥善处理；
当形成贯穿形大裂缝时，往往是构件快要破坏前的征兆，此类病害应予以高度重视，及时采取合理的加固措施。
2.2 调查桥梁的设计参数
根据《公路预应力与钢筋混凝土桥涵设计规范》规定，普通钢筋混凝土结构允许带裂缝工作，但对裂缝宽度作出了限制，而预应力钢筋混凝土结构则不允许开裂。据此，调查桥梁构件的设计参数，明确桥梁构件是否为预应力构件、构件配筋情况、混凝土标号参数等，为后期裂缝处治措施方案的确定提供依据。
2.3 调查桥梁开裂构件的施工参数
明确开裂构件的详细施工工序、工艺，搜集施工过程中的影像资料，彼时构件施工天气、温度等参数，为构件开裂的原因分析提供依据。
3.三判断
3.1 判断裂缝性质
一般而言，混凝土桥梁裂缝性质分两种情况，即结构性裂缝与非结构性裂缝。
当混凝土桥梁构件承载能力不足，构件在工作时其结构应力达到甚至超出极限值，将会导致结构性裂缝的产生，此类裂缝预示了桥梁构件已经因强度不足而开始破坏。结构性裂缝对桥梁结构而言是极其不利的，必须认真分析其原因，妥善处理。
另外，由于温度影响、混凝土收缩徐变、养护不当等原因导致桥梁构件开裂的情况，则属于非结构性裂缝。此类裂缝虽然对桥梁的正常运营影响不大，但若任其发展，混凝土结构耐久性能将不断降低，假以时日亦严重威胁着桥梁结构的安全，为此，一般采取裂缝封闭或裂缝注胶等措施进行处理。
导致混凝土桥梁构件开裂的因素很多，明确构件在桥梁运营中的实际受力情况、构件开裂对桥梁结构的影响，据此判断裂缝的性质（结构性裂缝或非结构性裂缝），为后续处治方案的确定提供依据。
3.2 判断结构性裂缝的破坏形式
混凝土构件破坏形式可分为脆性破坏与延性破坏两种情况。
脆性破坏指构件破坏前没有明显的变形征兆，裂缝产生后，其宽度、长度及深度突然急剧发展导致构件突然断裂破坏。此类结构性裂缝危险性非常大，破坏后果极其严重，应予以高度重视，一旦发现应迅速作出响应，以最短时间内对构件进行加固补强。典型案例如：桥墩偏位导致墩柱偏心受压，受压区裂缝密布；预应力封锚端出现发散性裂缝等情况。
与脆性破坏相反，塑性破坏发生前，桥梁构件出现明显的变形，裂缝宽度、长度及深度处于有规律的缓慢发展状态。此类结构性裂缝危险性相对较小，留给人们足够的时间去发现、分析、处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对此类裂缝，应具体情况具体分析，若裂缝处于稳定状态，缝宽亦未超出设计与规范，则没有必要针对构件进行加固补强，仅需进行裂缝封闭或裂缝注胶处理即可；反之则应根据构件的受力状态采取加固措施。典型案例如简支梁跨中处横桥向裂缝；悬臂梁墩顶根部裂缝等。
3.3 判断裂缝的稳定与发展
混凝土桥梁构件裂缝按照其发展趋势可分为三种情况：
（1）稳定性裂缝
桥梁在运营期间，构件裂缝的长度、宽度、深度不随荷载、环境的变化而变化，裂缝参数均处于稳定状态，且缝宽未超出设计与规范规定限值，此稳定性裂缝危险性不大，仅需进行裂缝封闭或裂缝注胶处理即可。
（2）活动性裂缝
桥梁运营期间，由于桥梁活载、温度荷载等因素的变化，裂缝长度、宽度及深度也随之变化，如桥梁荷载增大时，裂缝长、宽、深度均呈伴随性增长，荷载减小时，缝宽也随之变小，此类裂缝即为活动性裂缝，此活动性裂缝危险性极大，一般为设计错误、施工质量控制不严等原因引起，应予以高度重视，并及时制定有针对性的方案对构件进行加固补强。
（3）发展性裂缝
随着桥梁运营时间的增长，裂缝长度、宽度及深度不断地发展扩大，既有裂缝周边还会衍生出新的裂缝，此裂缝即为发展性裂缝，此类裂缝应结合构件周围环境、新建时施工参数进行认真剖析，找出病因，制定解决方案。一般情况下，此发展性裂缝多为混凝土收缩、或施工质量控制不严引起，采用裂缝封闭或裂缝注胶法进行处理即可。
4.一分析
“一分析”即指分析裂缝产生的原因，通过“三调查、三判断”，只能断定裂缝的发展趋势与危险程度，如何对症下药，妥善处理裂缝以确保药到病除，还需分析桥梁构件裂缝产生的原因。一般而言，导致混凝土桥梁构件开裂的原因有以下几种：
（1）荷载作用
桥梁结构在荷载作用下，构件产生过大的变形，由此产生荷载裂缝，荷载裂缝多处于主梁受弯拉区域。其主要原因多为桥梁设计阶段计算失误、桥梁施工阶段质量把控不严、运营阶段荷载超限。就目前诸多工程实践总结来看，设计阶段的计算失误或考虑不周全是导致荷载裂缝产生的最主要原因。
（2）温度作用
由于桥梁构件混凝土浇筑过程中，受混凝土水化热的影响，或运营期间受环境温度变化，导致混凝土桥梁构件内外温差过大，产生的温度应力超过了混凝土抗拉极限强度，其温度裂缝也随即产生。一般而言，构件的温度裂缝多发生于混凝土浇筑施工阶段，由于目前业内普遍习惯于使用高等级混凝土，其水泥标号、水泥用量较之低等级混凝土更高，水化热也随之增大，当构件内外表面温差过大，温度应力超出混凝土抗拉极限值，混凝土就会开裂。故，设计阶段确定合理的混凝土等级，施工阶段优化混凝土配合比，做好稳控措施，是预防混凝土构件产生温度裂缝的关键措施，其开裂后的处理措施一般采取裂缝封闭或裂缝注胶法即可。
（3）混凝土干缩
水泥颗粒存在许多毛细孔，其具有吸水凝固的特点，待混凝土构件浇筑完毕后，其毛细孔内的水份会渐渐蒸发掉，从而导致孔内产生毛细压力，导致混凝土出现毛细收缩的现象，如此便导致混凝土干缩裂缝的产生。此干缩裂缝一般不会对结构造成大的危害，仅需采用裂缝封闭或裂缝注胶法进行处理，以保证混凝土耐久性即可。
（4）构造缺陷
目前，随着人们审美观念的不断提升，越来越多的异形结构混凝土桥梁被设计与建造出来。这种结构传力复杂的超静定结构形式，显著增大了各构件之间的约束应力，而在设计阶段，这种约束应力又常常遭到忽视，其构造钢筋配置不足，从而导致构造裂缝的产生。此构造裂缝的主要原因在于设计单位的大意及行业内异形结构桥梁设计规范、规程的缺失。
（5）混凝土外加剂负作用
目前混凝土外加剂被广泛应用于工程中，这些外加剂虽然能很好的改善混凝土的某一技术指标，但却降低了其抵抗收缩变形的能力，严重者甚至影响混凝土耐久性。
（6）养护不到位
目前混凝土工程中，养护手段落后，浇筑环境恶劣等因素，均容易导致混凝土裂缝的产生。采取先进措施进行养护是预防混凝土裂缝的有效措施。此类裂缝危险性不大，其处理措施一般采取裂缝封闭或裂缝注胶法即可。
（7）其他因素
其他原因如钢筋骨架制作时未进行清理，有害物质侵入构件内部，从而导致钢筋锈胀，混凝土开裂；浇筑期间模板设计不合理、拆模过早等都可导致混凝土构件裂缝的产生。
5.结语
导致桥梁混凝土构件开裂的原因多、构件开裂现象普遍、分析时涉及的知识面广、预防与处治难度大，在判定桥梁混凝土构件裂缝性质时，除了采用“三调查、三判断、一分析”的思路外，混凝土碳化等因素也应予以重视。
桥梁构件裂缝病害的诊断是一项理论结合实践、融合多方面因素综合考虑的复杂性技术工作。混凝土开裂称得上是一道世纪难题，需要国内外专家学者作进一步研究。本文仅天津市外环线提升改造桥梁加固工程实践，总结了一些心得体会，以供同行参考借鉴之用。
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论文作者:谢彬,曾文锋
论文发表刊物:《建筑知识》2017年12期
论文发表时间:2017/7/14
标签：裂缝论文; 构件论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 荷载论文; 原因论文; 此类论文; 《建筑知识》2017年12期论文;