混凝土橋梁裂縫成因綜述

1、混凝土橋梁裂縫成因綜述    引言：混凝土因取材廣泛，價格低廉，抗壓強度高，可澆筑成各種形狀，并且耐火性好，不易風化，養(yǎng)護費用低，成為當今世界建筑結構中使用最廣泛的建筑材料?；炷磷钪饕娜秉c是抗拉能力差，容易開裂。大量的工程實踐和理論分析說明，幾乎所有的混凝土構件均是帶裂縫工作的，只是有些裂縫很細，甚至肉眼看不見（0.05mm），一般對結構的使用無大的危害，可允許其存在；有些裂縫在使用荷載或外界物理，化學因素的作用下，不斷產(chǎn)生和擴展，引起混凝土炭化，保護層剝落，鋼筋腐蝕，使混凝土的強度和剛度受到削弱，耐久性降低，嚴重時甚至發(fā)生垮塌事故，危害結構正常使用

2、，必須加以控制。我國現(xiàn)在公路，鐵路，建筑，水利 等部門設計規(guī)范均采用限制構件裂縫寬度的辦法來保障混凝土結構的正常使用。本文所討論的僅指后一類裂縫。 近年來，我國交通基礎建設得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中，有關因出現(xiàn)裂縫而影響工程質量甚至導致橋梁跨塌的報道屢見不鮮?；炷灵_裂可以說是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術人員。其實，如果采用一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。為了進一步加強對混凝土橋梁裂縫的認識，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文盡可能對混凝土橋梁裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作全面的分析，總結，以方便設計，施工找出控制裂縫的可

3、行辦法，達到防范于未然的目的。 實際上，混凝土結構的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因?；炷翗蛄毫芽p的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種： 1 荷載引起的裂縫 混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應力裂縫，次應力裂縫兩種。 1.1 直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有： 設計計算階段，結構計算時不計算或部分漏 算；計算模型不合理；結構受力假設與實際受力不符；荷載少算或漏算；內力與配筋計算錯誤；結構安全系數(shù)不夠。結構設計時不考慮施工的可能性；設計斷面不足；鋼筋設置偏少或布置錯

4、誤；結構剛度不足；構造處理不當；設計圖紙交代不清等。 施工階段，不加限制地堆放施工機具，材料； 不了解預制結構受力特點，隨意翻身，起吊，運輸，安裝；不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞度驗算等。 使用階段，超出設計載荷的重型車輛過橋； 受車輛，船舶的接觸，撞擊；發(fā)生大風，大雪，地震，爆炸等。 1.2 次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有： 在設計外荷載作用下，由于結構物的實際工作 狀態(tài)同常規(guī)計算引誘出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。例如兩鉸拱橋腳設計時常采用布置“X”型鋼筋，同時削減該處斷面尺寸的辦法設

5、計鉸，理論計算該處不會存在彎矩，但實際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現(xiàn)裂縫而導致鋼筋銹蝕。 橋梁結構中經(jīng)常需要鑿槽，開洞，設置牛腿等， 在常規(guī)計算中難以用準確的圖式進行模擬計算，一般根據(jù)經(jīng)驗設置受力鋼筋。研究表明，受力構件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應力集中。在長跨預應力連續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內根據(jù)截面內力需要截斷鋼束，設置錨頭，在錨固斷面附近經(jīng)?？梢钥吹搅芽p。因此，若處理不當，在這些結構的轉角處或構件形狀突變處，受力鋼筋截斷處容易出現(xiàn)裂縫。 實際工程中，次應力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見 原因。次應力裂縫多屬張拉，劈裂，剪切性質。次應力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規(guī)一般不計算，

6、但隨著現(xiàn)代計算手段的不斷完善，次應力裂縫也是可以做到合理驗算的。例如：現(xiàn)在對預應力，徐變等產(chǎn)生的二次應力，不少平面桿系有限元程序均正確計算，但在40年前卻比較困難。在設計上，應注意避免結構突變（或斷面突變），當不能回避時，應做局部處理，如轉角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時加強構造配筋，轉角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞有條件時可在周邊設置護邊角鋼。 荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點。這 類裂縫多出現(xiàn)在受拉力區(qū)，受剪區(qū)或振動嚴重部位，但必須指出，如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往往是結構達到承載力極限的標志，是結構破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根據(jù)結構不同受力方式，產(chǎn)

7、生的裂縫特征如下： 中心受拉。裂縫貫穿構件橫截面，間距大體相 等，且垂直于受力方向。采用螺紋鋼筋時，裂縫之間出現(xiàn)位于鋼筋附近的次裂縫。 中心受壓。沿構件出現(xiàn)平行于受力方向的短而 密的平行裂縫。 受彎。彎矩最大截面附近從受拉力區(qū)邊沿開始 出現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫，并逐漸向中和軸方向發(fā)展。采用螺紋鋼筋時，裂縫間可見較短的次裂縫。當結構配筋較少時，裂縫少而寬，結構可能發(fā)生脆性破壞。 大偏心受壓。大偏心受壓和受拉區(qū)配筋較少的 小偏心受壓構件，類似于受彎構件。 小偏心受壓。小偏心受壓和受拉力區(qū)配筋較多 的大偏心受壓構件，類似于中心受壓構件。 受剪。當箍筋太密時發(fā)生斜壓破壞，沿梁端腹 部出現(xiàn)大于450方向

8、斜裂縫；當箍筋適當時發(fā)生剪壓破壞，沿梁端中下部出現(xiàn)約450方向相互平行的斜裂縫。 受扭。構件一側腹部先出現(xiàn)多條450方向斜裂 縫，并向相鄰面以螺旋方向展開。 受沖切。沿柱頭板內四側發(fā)生約450方向斜拉 裂，行成沖切面。 局部受壓。在局部受壓區(qū)出現(xiàn)與壓力方向大致 平行的多條短裂縫。 1.3 荷載裂縫的控制措施    在結構計算時選擇合理模型，作業(yè)假設與實踐受力相結合，盡可能全的計列各種荷載的作用，內力計算及配筋要采取至少兩種假設方案進行校驗，定出合理的結構斷面，同時要多人驗算，例行層層復檢制度，確保結構斷面、配筋和剛度等能滿足安全使用條件。 &#

9、160;  施工圖中應注明構件上堆放材料、機具的重量，起吊位置，運輸安裝注意要點，結構施工順序以及受力模式簡圖，以指導施工，防止因施工不當而引起裂縫。 2 溫度變化引起的裂縫 2.1溫度引起裂縫成因 混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環(huán)境或結構內部 溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結構內產(chǎn)生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫變化主要因素有： 年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移

10、，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協(xié)調，只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫，例如拱橋、剛架橋等。我國年溫差一般以一月和七月平均溫度作為變化幅度?？紤]到混凝土的蠕變特性，年溫度內力計算時混凝土彈性模量應考慮折減。 日照。橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其他部位，溫度剃度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。 驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時可采用設計規(guī)范或參考實橋資料進行，混凝

11、土彈性模量不考慮折減。 水化熱。出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土（厚度超過2.0米）澆注后由于水泥水化熱放熱，導致內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應根據(jù)實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入摸溫度，降低內外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進行內部散熱，或采用薄層連續(xù)澆注以加快散熱。 蒸汽養(yǎng)護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。 預制T梁之間橫擱板安裝時，支座預埋鋼板與調平鋼板焊接時，若焊接措施不當，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。采用電熱張拉法張拉預應力構件時，預應力鋼材溫度可以升高至350，混凝土構件也容易開

12、裂。試驗研究表明，由火災等原因引起高溫燒傷的混凝土強度隨溫度的升高而明顯降低，鋼筋與混凝土的粘結力隨之下降，混凝土溫度達到300后抗拉強度下降50，抗壓強度下降60，光圓鋼筋與混凝土的粘結力下降80，由于受熱，混凝土體內游離水大量蒸發(fā)也可產(chǎn)生急劇收縮。 2.2溫度控制及防止裂縫的措施 為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度和 改善約束條件兩個方面著手。 控制溫度的措施如下： 采用改善骨料級配，用于硬性混凝土，摻混和 合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥量； 拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低 混凝土的澆筑溫度； 熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層 面散熱； 在混凝土中埋

13、設水管，通入冷水降溫； 規(guī)定合理的拆膜時間，氣溫驟降時進行表面保 溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度； 施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁 結構，在寒冷季節(jié)采取保溫措施； 2.3改善約束條件的措施 合理地分縫分塊； 避免基礎過大起伏； 合理的安排施工工序，避免過大的高差和側 面長期暴露；此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫只十分重要，應特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。 在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉率，往往要求新澆 筑的混凝土盡早拆膜。當混凝土溫度高于

14、氣溫時應適當考慮拆膜時間，以免引起混凝土表面早期裂縫。新澆筑早期拆膜，在表面引起很大的拉應力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉力達到很大的數(shù)值，就有導致裂縫的危險但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海綿等，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應力，具有顯著的效果。 加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小，因為大體積混凝 土的含筋率極低。只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條

15、件下，鋼的各項性能是穩(wěn)定的，而與應力狀態(tài)、時間及溫度無關。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時兩者間只發(fā)生很小的內應力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的715倍，當內混凝土應力達到抗拉強度而開裂時，鋼筋的應力將不超過100200CM2.因為，在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現(xiàn)很困難，但加筋后結構內的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細而間距密時，對提高混凝土抗裂性的效果較好?；炷梁弯摻罨炷两Y構的表面常常會發(fā)生細而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對結構的強度和耐久性仍有一定影響。  &#

16、160; 為了保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，筆者實踐中總結出其主要作用為：    混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發(fā)后毛細管中產(chǎn)生毛細管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認。    水膠比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。    水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻

17、加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。    減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉變形。    提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的混凝土抗裂性能。    混凝土在收縮時受到約束產(chǎn)生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。 摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提高混凝土的抗炭化性，減少炭化收縮。 摻減水防裂劑后混凝土時間適當，在有

18、效防止水迅速水化放熱基礎上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。 摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。 許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會更加簡捷、經(jīng)濟。 2.4 混凝土的早期養(yǎng)護 實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。 從溫度應力觀點出發(fā)，保溫應達到下述要求： 防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。 防止混凝土超冷，應該盡量設

19、法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。 防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束?；炷恋脑缙陴B(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫度條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。 適宜的溫濕條件是相互關聯(lián)的?；炷恋谋卮胧┏３Ｒ灿斜氐男Ч?從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來

20、。 以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討，雖然學術界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時在實踐中的應用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結，結合多中預防處理措施，混凝土的裂縫是完全有避免的。 3 收縮引起的裂縫 3.1收縮引起的裂縫成因 在實際工程中，混凝土因收縮引起的裂縫是常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自身收縮和炭化收縮。 塑性收縮。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆注后4-5小時左右，此時水泥水化反應激烈，分子

21、鏈逐漸形成。出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土矢水收縮，同時骨料因自重下沉，因此混凝土尚未硬化，稱為縮性收縮。縮性收縮所產(chǎn)生原因量級很大，可達1左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻攔，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂板交接處，因硬化前沉實不均勻將發(fā)生表面的順腹板方向裂縫。為減少混凝土縮性收縮，施工時應控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實，豎向變截面處宜分層澆注。 縮水收縮（干縮）?；炷两Y硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表

22、面收縮變形受到內部混凝土的約束，至使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大構件（超過3%），鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)詭裂裂紋。 自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥和水發(fā)生水化反應，這種收縮與外界濕度無關，且可以是正的（即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土），也可以是負的（即膨脹，如礦渣水泥混凝土與分煤灰水泥混凝土）。 炭化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學反應引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生，且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化收縮一般不做計算。 3.2

23、 控制收縮裂縫的措施 混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細，且縱橫交錯，成詭裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。 水泥品種、標號、及用量選用。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、模細度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。例如，為了提高混凝土的強度，施工時經(jīng)常采用強行增加水泥用量的做法，結果收縮應力明顯加大。 骨料品種選用。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮率較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。 水膠比選用。用水

24、量越大，水膠比越高，混凝土收縮越大。 外加劑選用。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。 養(yǎng)護方法選擇。良好的養(yǎng)護可加速混凝土的水化反應，獲得較高的混凝土強度。養(yǎng)護時保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護時間越長，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護方式比自然養(yǎng)護方式混凝土收縮越小。 外界環(huán)境。大氣中濕度小、空氣干燥、濕度高、風速大，則混凝土水分蒸發(fā)快，混凝土收縮越快。 振搗方式及時間。機械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮要小。振搗時間應根據(jù)機械性能決定，一般以5-15/次為宜，時間太短，振搗不密實，形成混凝土強度不足或不均勻；時間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細骨料留在上層，強度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫。 對

25、于溫度和收縮引起的裂縫，增配構造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結構（壁厚20-60）。構造上配筋優(yōu)先采用小直徑鋼筋（8-14）小間距布置（10-15），全截面構造配筋率不宜低于0.3%，一般可采用0.%-0.5%。 4 地基礎變形引起的裂縫 4.1地基變形引起裂縫成因 由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產(chǎn)生附加力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂?；A不均勻沉降的主要原因有： 地質勘察精度不夠、實驗資料不準。在沒有充分掌握地質情況就設計、施工，這是造成地基不均勻沉降的主要原因。比如丘陵區(qū)或山嶺區(qū)橋梁，勘察時鉆孔間距太遠，而地基巖面起伏大，勘察報告不能充分反映實際地質

26、情況。 地基地質差異太大。建造在山區(qū)溝谷的橋梁，河溝處的地質和山坡處變化較大，河溝中甚至存在軟弱地基，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降。 結構荷載差異太大。在地質情況比較一致條件下，各部分基礎荷載差異太大時，有可能引起不均勻沉降，例如高填土箱涵形涵洞中部比兩邊的荷載要大，中部的沉降就要比兩邊大，箱涵可能開裂。 結構基礎類型差別大。同一聯(lián)橋梁中，混合使用不同基礎如擴大基礎和樁基礎，或同時采用樁基礎但樁徑或樁長差別大時，或同時采用擴大基礎但基底標高差異大時，也可能引起地基不均勻沉降。 分期建造的基礎。在原有橋梁基礎附近新建橋梁時，如分期修建的左右橋梁，新建橋梁荷載或基礎處理時引起地基土重新團結，

27、均可能對原有橋梁基礎造成較大沉降。 地基東脹。在低于零度的條件下含水率較高的地基土因冰凍膨脹；一旦溫度回升，凍土融化，地基下沉。因此地基的冰凍或融化均可造成不均勻沉降。 橋梁基礎置于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質時，可能造成不均勻沉降。 橋梁建成以后，原有地基條件變化。大多數(shù)天然地基和人工地基浸水后，尤其是素填土、黃土、膨脹土等特殊地基土，土體強度遇水下降，壓縮變形加大。在軟土地基中，因人工抽水或干旱季節(jié)導致地下水位下降，地基土層重新固結下沉，同時對基礎的上浮力減小，負摩阻力增加，基礎受荷加大。有些橋梁基礎埋置過淺，受洪水沖刷、掏挖，基礎可能位移。地面荷載條件的變化，如橋梁附近因塌方、山體滑

28、坡等原因堆置大量廢方、砂石等，橋址范圍土層可能收縮再次變形。因此，使用期間原有地基條件變化均可能造成不均勻沉降。 對于拱橋等產(chǎn)生水平推力的結構物，對地質情況掌握不夠，設計不合理和施工時破壞了原有地質條件是產(chǎn)生水平位移裂縫的主要原因。 4.2 防止地基變形引起裂縫的措施 在設計階段,增加地質勘探的精度,深度和密度,使勘測報告反映真實。地層變化較大時，設計盡量采用樁基礎，整體一座橋盡量采取相同的樁徑和樁的受力種類，樁長在地質偏差不大時，樁長不宜偏差太大。明挖擴大基礎應按受力荷載不同分塊，其截面和深度應詳細檢算確定，保證沉降不均勻，并保證地基不凍脹。 在施工階段，基底土質應做試驗確認和設計勘探一致，

29、基底土不能撓動后在回填，并及時完成基礎施工，不能讓基底長時間外露或浸水，更不能受凍脹。 5 鋼筋銹蝕引起的裂縫 5.1 鋼筋銹蝕引起的裂縫成因 由于混凝土質量較差或保護層不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中氯離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約24倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂，剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發(fā)其它形

30、式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。 5.2 防止鋼筋銹蝕引起的裂縫措施 要防止鋼筋銹蝕，設計時應根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度，采用足夠的保護層厚度（當然保護層亦不能太厚，否則構件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度）；施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其他存在腐蝕性強的空氣，地下水地區(qū)尤其應慎重。 6 凍脹引起的裂縫 6.1 凍脹引起的裂縫成因 大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水（結冰溫度78度以下）在微觀結構中遷移和重分布引

31、起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大 ，混凝土強度降低，并導致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重，成齡后混凝土強度損失可達30%50%。冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。 6.2 防止凍脹引起的裂縫措施 控制混凝土中骨料空隙多，降低吸水性；降低骨料中含泥土等雜質；選用較小混凝土水膠比，增強振搗密實度；加強養(yǎng)護使混凝土早期不受受凍等。冬季施工時，采用電氣加熱法，暖棚法，地下蓄熱法，蒸汽加熱法養(yǎng)護以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑（但氯鹽不宜使用），可保證混凝土在低溫或負溫條件下硬化。 7 施工材料質量引起的裂縫 7.1施工材料質量引起的裂縫成因 混凝土主要由水

32、泥，砂，骨料，拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。 7.2防止施工材料質量引起的裂縫措施 水泥: 慎用早強水泥，混凝土早期強度越高，對混凝土長期性能越不利，在早期也越易開裂。 水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣量超標。氧化鈣在凝結過程中水化很慢，在水泥混凝土結后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使混凝土抗拉強度下降。 水泥出廠時強度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強度不足，從而導致混凝土開裂。 當水泥含堿量較高時,混凝土的開列傾向加大，工程實踐發(fā)現(xiàn)，在有的露天混凝土開列板中，盡管有活性骨料且水泥具有高含堿量，但開列裂處卻沒有堿-骨料反應物，混凝

33、土也沒有膨脹，說明種開裂首先是由于水泥的高含堿量所引起的收縮，為防止堿促進混凝土的開裂，水泥中的堿含量應不超過0.6%Na2O當量。 砂、 石骨料: 砂石的粒徑太小，級配不良，空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細砂，后果更嚴重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和用量加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性，抗?jié)B性。砂石中有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強度，特別是早期強度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學反應，體積膨脹2.5倍。 堿骨料反應。堿骨料

34、反應有三種類型： 堿硅酸反應。參與這種反映的骨料有流紋巖，安山巖，蛋白巖，黑硅巖，燧巖，鱗石巖，玻璃質火山巖，玉髓及微晶或變質石英等。反映發(fā)生于堿與微晶氧化硅之間，其生成硅膠體遇水膨脹，在混凝土中產(chǎn)生很大的內應力，可導致混凝土突然爆裂。這類反應是堿骨料反應的主要形式。 堿硅酸鹽反應。參與這種反應的骨料有粘土質巖石，千枚巖，硬砂巖，粉砂巖等。此類反應的特點是膨脹速度非常緩慢，混凝土從膨脹到開裂，能滲出的凝膠很少。 堿碳酸巖反應。多數(shù)碳酸巖沒有堿活性，有特定結構的泥質細砂白云質灰?guī)r和泥質細砂灰質白云巖才具有與堿反應的堿活性，且還須高堿度，一定濕度環(huán)境下才能反應膨脹。 堿骨料反應裂縫的形狀及分布與鋼

35、筋限制有關，當限制力小時，常出現(xiàn)地圖狀裂縫，并且在縫中有白色或透明的浸出物；當限制力強時則出現(xiàn)順筋裂縫。在工程實踐中必須對骨料進行堿活性檢驗，采用對工程無害的材料，同時使用含堿量低的水泥品種。 拌和水及外加劑 拌和水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿化物泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。 8 施工工藝質量引起的裂縫 8.1施工工藝質量引起的裂縫成因 在混凝土結構澆筑，構件制作，起模，運輸，堆放，拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理，施工質量低劣，容易產(chǎn)生縱向的，橫向的，斜向的，豎向的，水平的，表面的，深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向，裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較典型常見的有： 混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。 混凝土振搗不密實，不均勻，出現(xiàn)蜂窩，麻面，空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。 混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不