摘要：碳纤维增强复合塑料在混凝土桥梁结构工程加固领域运用比较广泛，主要是由于它具有高强度、徐变低、自重轻、热膨胀系数低、良好的耐疲劳性能以及弹性模量适中、抗腐蚀良好等优点。在现代工程建设中，混凝土占有十分重要的地位。而在当今，混凝土的裂缝较为普遍，几乎无处不在。
关键词：混凝土；裂缝；原因；控制
随着社会的发展和城市建设步伐的加快，混凝土在城市建筑施工中的应用越来越广泛。但是，由于混凝土是一种脆性材料，早期强度低，施工过程中极易出现裂缝缺陷，影响建筑结构的整体性和耐久性，特别是住宅工程楼板的裂缝发生后，往往会引起投诉纠纷以及索赔等。如何更好地预防混凝土裂缝的产生，保证施工工程的质量，是工程界普遍关注的问题。
一、钢筋混凝土梁裂缝产生原因
1.1收缩引起裂缝
在工程实际中，混凝土因收缩引起裂缝是最常见的。这类收缩可分为两个阶段。在混凝土浇筑后，水泥水化反应剧烈，分子链逐渐形成，水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，这是第一个阶段。在混凝土结硬以后，因其表层水分损失快，内部水分损失慢，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，当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时，便产生裂缝，这是第二个阶段。
混凝土收缩引起的裂缝大部分属表面裂缝，裂缝宽度一般较小，且纵横交错，呈龟裂状。虽然这种裂缝一般较细较浅，但对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。要控制此类裂缝，施工时应做到严格控制水灰比，确保振捣密实等，尤其要注意加强养护条件，以及正确掺入外加剂。
混凝土的早期养护，主要目的在于：一方面使混凝土免受不利温度与湿度变形的侵袭，防止有害收缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂要求。
例如使用减水防裂剂，可起到以下作用：改善水泥浆稠度，减少混凝土泌水，减小收缩变形；增强水泥浆与骨料的粘结力，提高混凝土抗裂性能；提高混凝土抗拉强度和抗裂性能；改善混凝土和易性，表面易抹平，减少水分蒸发。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，应在工程实践中多进行试验对比研究，以确定合理的外加剂类型及掺量。
1.2冻胀引起裂缝
当气温低于0℃时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变为冰，体积膨胀，混凝土产生膨胀应力，导致裂缝出现，并使混凝土强度降低。
冬季施工时，采用电加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和时掺入防冻剂等，都可有效防止冻胀裂缝的出现。
1.3基础变形引起裂缝
由于基础的变形，使结构中产生附加应力，当超出混凝土结构的抗拉强度时，便可导致混凝土出现裂缝。要避免此类裂缝，应切实掌握地质情况，深入进行地质勘察，以及严密监控基础变化，采取相应措施防止基础变形。
1.4施工不当引起裂缝
在结构混凝土浇筑及预制构件制作、吊装、运输的过程中，若施工工艺不合理，施工质量低劣，容易出现各种各样的裂缝，如：
已绑扎的上层钢筋受到踩踏，使钢筋保护层过厚，导致构件有效高度减小，形成方向与受力钢筋垂直的裂缝；施工时拆模过早，导致混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝；现浇混凝土模板支架刚度不足，浇筑混凝土后支架发生不均匀沉降，导致混凝土出现裂缝；混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不当，致使新旧混凝土施工缝处出现裂缝；对装配式结构，悬臂过长，运输中受到剧烈碰撞，吊装点位置不当等，均有可能使混凝土产生裂缝；混凝土振捣不密实，不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，成为裂缝的起源；混凝土搅拌、运输时间过长，引起坍落度过低，致使出现收缩裂缝；混凝土养护环境达不到要求，致使表面出现不规则的收缩裂缝。
1.5荷载过大引起裂缝
混凝土结构在设计时均有其特定的承受荷载限制，如果结构承受过大负荷，超出其允许范围，则极易产生裂缝，这种裂缝往往是混凝土结构破坏的开始，如果没有引起足够重视，甚至可能带来灾难性的后果。
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在设计阶段，结构设计时荷载漏算，计算模型不够合理，受力假设与实际情况不符，配筋计算有误，设计断面过小等等都有可能使结构混凝土产生裂缝。
在施工阶段，过多地堆放施工机具材料，对预制结构不考虑其结构受力特点随意翻转起吊，不按设计图纸进行施工，擅自更改结构施工顺序等等，也很有可能使结构混凝土产生裂缝。
在使用阶段，承受的荷载超出设计范围，受到剧烈碰撞，发生大风、地震等，都极有可能使结构混凝土产生裂缝。
二、动载试验
2.1测试仪器
桥梁动载试验的测试仪器主要由磁带数字信号处理机、放大器、记录仪及配套的谱分析软件、光线示波器、灵敏度较高的传感器等。试验时应该按照仪器及传感器的性能选用合适的测试系统。
2.2试验方法
（1）脉动试验
在没有汽车行驶或不存在周期性干扰力的桥面上，受到地面微振、风等的影响，桥梁所承受的是稳定的各态历经宽带随机激励。结构响应的主谐量是在桥梁周围固定的频率的振动，然后由脉动测试来确定结构固有的频率。
（2）跳车试验
试验中，当汽车行驶到15cm的高跳板时制动，对桥跨结构进行测量，此时在附加汽车质量的状态下的衰减振动，对桥梁冲击系数进行测定，及时对桥梁结构的振动性质进行探讨。
（3）跑车试验
该试验的目的是测量桥面上的汽车在行驶过程中，桥梁结构产生的强迫振动响应，以及行驶之后出现的振动衰减的状况。
2.3分析
（1）固有频率
可根据功率图谱上的峰值、时域历程曲线等的实测数据来获取桥梁横竖各阶的自振频率，然后将实测值比照着理论值对结构的刚度进行评估。若实测值比理论计算值大，则证明桥梁结构的实际刚度大。反之则证明桥梁结构的刚度较小，有开裂或异常情况发生的可能。试验时，由于未充分考虑桥面铺装及横隔梁的刚度，因此在实际建模中测得的桥梁频率应该比理论频率大。但事实上，二者都加强了桥梁的刚度。
（2）阻尼比
根据脉动试验得出的数据，再经过多种途径进行识别，结构振动各阶模态的阻尼比就能通过计算得出。正常情况下，我们主要运用对数衰减率ω与阻尼比D之间的关系来表示桥梁结构的阻尼特点。
（3）冲击系数
当前只有一个取得冲击效应的办法，即通过动载试验测试桥梁结构的冲击系数。按试验车辆测定的中跨跨中的竖向振幅，以及以中跨跨中为最不利加载截面加载时中跨跨中的静挠度，最终通过计算得出桥梁的冲击系数。我们主要利用由跑车试验测得的动力冲击系数来对桥梁结构的行车性能进行评估，无论测得的桥梁冲击系数偏大还是偏小，都表明桥梁结构不具备良好的行车性能。但就目前情况来看，人们都是根据冲击系数值来衡量桥梁与汽车之间的相互动力作用，很难摆脱这种单一的模式。对于这一点，瑞士通过动载试验已明确了改进方向。
（4）振型
一般采用共振法测定振型，具体操作过程中须在结构的某些部位装设若干个传感器，在激振装置激发结构产生共振后，对结构中所有部位的相位、振幅进行记录，得到相关记录后再通过比较各测点的振幅和相位就可以绘出振型曲线。
结束语：
在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”。经常困扰着桥梁工程技术人员。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。
参考文献：
[1]杨勇新，岳清瑞.碳纤维布加固混凝土梁截面刚度计算[J].工业建筑2011，31（9）.
[2]李富江.钢筋混凝土构件碳纤维材料加固技术[J].贵州工业大学学报：自然科学版，2017第4期.
[3]李妮.粘钢加固混凝土梁的静力试验研究[D].北京：中国农业大学出版社，2015.
论文作者:王兴红
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/30
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 结构论文; 桥梁论文; 刚度论文; 系数论文; 荷载论文; 《基层建设》2019年第6期论文;