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来源：筑龙路桥市政 桥梁桥裂缝成因复杂，影响的因素众多、层出不穷，做好防裂工作本身就是一项十分艰巨的工作。但这关系到桥梁工程完工后的稳定性与耐用性，故而我们依然应该对它提起足够的重视。那么，就请诸位和小编一起，探寻桥梁裂缝的成因。  一、概述 在100～300m跨径范围内，预应力混凝土连续梁桥和预应力混凝土连续刚构桥是两种极具竞争力的桥型。 特别是山区高速公路建设中，高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥得到广泛的应用。 1.1 大跨桥常见病害 目前大跨预应力混凝土梁式桥特别是大跨预应力混凝土连续刚构桥中普遍存在的病害是： ①跨中下挠； ②箱梁开裂。 据统计，跨径80～100m以下的梁桥，病害较少； 钢筋混凝土薄壁高墩和大跨预应力混凝土盖梁结构中最重要的病害表现是结构混凝土上普遍出现众多可见有害裂缝。 钢筋混凝土箱型薄壁墩、大跨预应力混凝土盖梁和大跨连续箱梁桥上部结构箱梁施工和营运期间的普遍开裂，会严重影响工程质量和进度，已成为我国桥梁建设迫切需要解决而又尚未解决的关键技术问题。 1.2 病害示例 对于依稀沿线多处于山区，地质、地形条件复杂的路线，常采用沿线布置高墩、具有大跨度的桥梁方案。 对于高墩、大跨的预应力混凝土梁式桥，其高墩一般均采用箱形薄壁墩、主梁一般均采用预应力混凝土薄壁箱梁，下部结构有可能采用大跨预应力混凝土盖梁。 对于这些高墩桥梁方案，其特点： ①钢筋混凝土箱形薄壁高墩的普遍采用； ②下部结构采用了大跨预应力混凝土盖梁； ③大跨预应力高强混凝土多室宽箱梁的使用。 同时也对应了相关的施工难题： ①钢筋混凝土箱形薄壁高墩的开裂问题； ②大跨预应力混凝土盖梁的开裂问题； ③大跨预应力高强混凝土多室宽箱梁的开裂问题。  图：桥墩施工期裂缝示意图  图：桥盖梁施工期裂缝示意图  图：桥腹板裂缝示意图  二、施工期裂缝成因及控制 混凝土结构裂缝大致可以分为两类：荷载裂缝和非荷载裂缝。 一般非荷载裂缝占80％左右，荷载裂缝占20％左右。混凝土结构中存在拉应力是产生裂缝的必要条件；结构中主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，并不立即产生裂缝，而是当拉应变达到极限拉应变时才出现裂缝；混凝土的极限拉应变一般为150με左右。 混凝土的强度并非越高越好。由于混凝土材料的不均匀性，裂缝首先在强度最小的位置发生。混凝土的强度小于其组成材料的强度。 2.1 非荷载裂缝 2.1.1 材料原因 受风化的水泥，其品质很不安定； 混凝土浇筑后达到一定强度前，在凝结硬化阶段会产生如图所示的短小的不规则裂缝； 随着水泥品质的改善，这种裂缝目前较少见到。  图：水泥异常凝结裂缝示意图  图：骨料原因裂缝示意图 选材原则： 水泥的品质应符合规范要求； 优选质量稳定且C3A含量、碱含量低的水泥； 优选含碱量较低的骨料； 控制骨料的含泥量。 2.1.2 施工原因 混凝土下沉和泌水：  混凝土浇筑后，在凝结过程中会产生下沉和泌水，下沉量约为浇筑高度的1%。当下沉受到钢筋或周围混凝土的约束也会产生裂缝。 浇筑工艺：  图：浇筑裂缝成因示意图 混凝土浇筑工艺： 应按照规范规定保证混凝土拌合物的均匀性； 混凝土搅拌和运输时间不宜过长； 浇筑速度不宜过快； 混凝土应按照规范要求分层，按一定方向和厚度浇筑； 应在下层混凝土初凝之前浇注完成上层的混凝土。 模板工程：  不均匀沉降产生裂缝： 图：不均匀沉降裂缝 模板工程质量控制： 尽量采用钢模； 保证模板和支架的刚度和强度； 支架体系应按照规范要求试压； 支架地基应进行严格的地基处理。 2.1.3 混凝土水化热 《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)规定：大体积混凝土为最小边尺寸在1~3m范围内的混凝土； 日本建筑学会标准(JASS5)认为：“结构断面最小尺寸在80cm以上；水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。” 《美国公路桥梁设计规范》第5.14.2.3.5条规定: 应考虑可能在桥梁施工期间出现的热效应； 国际预应力协会规定：凡是混凝土一次浇筑尺寸大于0.6m，特别是水泥用量大于400kg/m时，应该考虑用水化放热慢的水泥或是采取其他降温散热措施。 混凝土的绝热温升计算公式： 式中： t(t)为在龄期时混凝土的绝热温升； W－水泥用量； K－折减系数，对于粉煤灰，可取 =0.25； F－混合料用量； Q－水泥水化热； C－混凝土比热容； R－混凝土密度； m－常数，随水泥品种，比表面，及浇筑温度而异； t－水化时间。 水泥用量在300kg/m3左右时，绝热温升为30~40℃左右。 水泥用量在500kg/m3左右时，绝热温升为55~60℃左右。 对于大体积混凝土，内部温度较大，构件外周温度较低，内外温差很大，引起内外混凝土膨胀变形差异。内部混凝土膨胀受到外部混凝土的变形约束，而使构件表面产生裂缝。这种裂缝在构件表面通常呈直交状况。 水化热控制措施： 减少水泥用量，优化配合比； 降低入模温度； 加强前期养护，控制内外温差； 控制拆模时间。 配合比优化方法： 拟采用“双掺技术” ，比较不同粉煤灰掺量、不同养护条件混凝土的收缩、徐变与抗开裂敏感性，并考虑施工的方便性、经济性和易保证性，最终确定箱梁混凝土的配制方案； 合理设计配合比参数，尽量减小胶材及水泥用量，控制用水量，增加粗骨料用量，以提高混凝土的体积稳定性、减小徐变，确保箱梁整体结构的安全使用； 2.1.4 混凝土收缩 对于梁桥混凝土的收缩裂缝主要包含： 混凝土先后浇筑的收缩差： 承台与薄壁墩之间的收缩差； 箱梁0号块与1号块之间的收缩差； 混凝土养护期间的干燥收缩。 图：混凝土收缩发展曲线 若相邻节段混凝土施工的间隔过长，则由于相邻节段混凝土收缩差过大可能导致后浇节段混凝土上产生裂缝。从图中可以看到：如果相邻节段混凝土施工间隔不超过30d，则相邻节段混凝土的收缩差不会超过57个微应变，小于混凝土的极限拉应变150个微应变。 图：薄壁墩与承台间的收缩差裂缝 图：主梁区隔板内裂缝示意图 图：早龄混凝土收缩-环境关系曲线 图中3条收缩曲线分别代表了相对湿度100％，相对湿度40％，以及相对湿度40％但处于2.5m/s自然风条件下的塑性收缩规律。从图中可以看出，相对湿度为40％时并不会使新浇混凝土产生过大的收缩，但是如果此时新浇混凝土暴露在自然风条件下，将会产生收缩裂缝。 对应措施： 控制混凝土先后施工的龄期差，一般不超过30d 优化配合比，减少水泥用量，减少混凝土自身收缩。加强混凝土施工期的养护，做到防风，保湿 注意拆模前和拆模后的养护使用防裂钢筋网。 三、荷载裂缝 荷载裂缝的成因大致可以分为三个部分：结构上的作用力；结构的作用效力；结构抗力。 对于施工期间的梁桥而言，荷载裂缝主要由预应力施工引起，多发部位为齿板处。主要原因有： 锚头局部配筋较多，振捣不密实； 预应力施工引起的裂缝主要表现在混凝土的养护龄期不够，混凝土强度未达到要求； 预应力损失过大； 灌浆不密实，截面被削弱，不足以产生足够的抗力。 荷载裂缝的控制： ①严格按相应的规范、规程进行施工。 ②预应力张拉龄期 ③预应力损失进行抽检并评定 ④保证孔道灌浆质量 ⑤对孔道灌浆质量进行抽检并评定 3.1 控制张拉龄期 张拉龄期确定的原则： ①混凝土早期力学性能； ②水化热稳定； ③张拉时结构的受力； ④对长期受力性能的影响。 3.1.1 早期力学性能 由于标准养护和实际养护的差异性，在施工现场应进行箱梁混凝土取样，进行强度跟踪测试。 在实际养护的抗压强度至少到达标准养护抗压强度的90%时方可张拉。 3.1.2 预应力张拉模拟计算 为了确认预应力张拉是否会引起荷载裂缝，并合理确定养护龄期，对预应力张拉建模进行理论分析。 3.2 张拉龄期确定 基于早龄期混凝土强度发展规律测试，并对预应力张拉进行模拟计算，确定合理的张拉龄期。保证张拉时结构不产生裂缝。 有效预应力的保证： 预应力张拉严格按照规范进行； 竖向预应力建议采用二次张拉工艺。 对预应力损失进行抽检并评定 图：竖向预应力损失测试 图：横向预应力损失测试 放松前注意拧紧螺母，一般一次张拉时的锚固回缩损失量明显比采用二次张拉时的损失量大 。 3.3 保证孔道压浆质量 3.3.1 预应力注浆体粘结性测试 测试需注意： 浆体种类对粘结强度的影响； 波纹管类型粘结强度的影响。 一般来说，浆体的种类对粘结强度没有明显影响；波纹管类型对浆体与预应力波纹管之间的粘结强度有显著影响，浆体与塑料波纹管间的粘结强度是金属波纹管的1/3-1/4。 预应力注浆体与周边结合面粘结性能试验结果示例： 图：内部浆体剪切破坏 图：外部混凝土劈裂破坏 3.3.2 注浆效果测试 预制空心板采用C50混凝土，预应力筋fpk= 1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线。对N1、N2两束用普通水泥浆进行普通压注，N3、N4两束采用试验对比浆（以Sika为例）。 图：布置示意图 检测结果： 图：普通注浆料 图：Sika灌浆料 在普通压浆的施工工艺条件下，普通水泥浆的注浆密实性较Sika水泥浆要差，对于弯曲程度较大的腹板束普通水泥浆压浆甚至出现锚固端没有浆体的现象。 3.3.3 真空压浆工艺 图：真空压浆流程图 纵向预应力采用真空辅助注浆新技术，可以避免管内出现气泡、空洞等病害，提高注浆的饱满度，提高工效和施工质量。
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