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混凝土橋梁裂縫成因綜述
（作者未知） 2009/8/28
引言：混凝土因取材廣泛，價(jià)格低廉，抗壓強(qiáng)度高，可澆筑成各種形狀，并且耐火性好，不易風(fēng)化，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料。混凝土最主要的缺點(diǎn)是抗拉能力差，容易開裂。大量的工程實(shí)踐和理論分析說明，幾乎所有的混凝土構(gòu)件均是帶裂縫工作的，只是有些裂縫很細(xì)，甚至肉眼看不見（＜0.05mm），一般對(duì)結(jié)構(gòu)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(xué)因素的作用下，不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展，引起混凝土炭化，保護(hù)層剝落，鋼筋腐蝕，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故，危害結(jié)構(gòu)正常使用，必須加以控制。我國(guó)現(xiàn)在公路，鐵路，建筑，水利
等部門設(shè)計(jì)規(guī)范均采用限制構(gòu)件裂縫寬度的辦法來保障混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。本文所討論的僅指后一類裂縫。
近年來，我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)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(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致橋梁跨塌的報(bào)道屢見不鮮。混凝土開裂可以說是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。其實(shí)，如果采用一定的設(shè)計(jì)和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識(shí)，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文盡可能對(duì)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(jié)，以方便設(shè)計(jì)，施工找出控制裂縫的可行辦法，達(dá)到防范于未然的目的。
實(shí)際上，混凝土結(jié)構(gòu)的成因復(fù)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(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫，次應(yīng)力裂縫兩種。
1.1 直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：
設(shè)計(jì)計(jì)算階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏
算；計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。
施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具，材料；
不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身，起吊，運(yùn)輸，安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞度驗(yàn)算等。
使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過橋；
受車輛，船舶的接觸，撞擊；發(fā)生大風(fēng)，大雪，地震，爆炸等。
1.2 次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：
在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作
狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算引誘出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。例如兩鉸拱橋腳設(shè)計(jì)時(shí)常采用布置“X”型鋼筋，同時(shí)削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計(jì)鉸，理論計(jì)算該處不會(huì)存在彎矩，但實(shí)際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕。
橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽，開洞，設(shè)置牛腿等，
在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)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(yīng)力集中。在長(zhǎng)跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌�，設(shè)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(dāng)，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處，受力鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫。
實(shí)際工程中，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見
原因。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨�，剪切性質(zhì)。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規(guī)一般不計(jì)算，但隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善，次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。例如：現(xiàn)在對(duì)預(yù)應(yīng)力，徐變等產(chǎn)生的二次應(yīng)力，不少平面桿系有限元程序均正確計(jì)算，但在40年前卻比較困難。在設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意避免結(jié)構(gòu)突變（或斷面突變），當(dāng)不能回避時(shí)，應(yīng)做局部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋，對(duì)于較大孔洞有條件時(shí)可在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼。
荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。這
類裂縫多出現(xiàn)在受拉力區(qū)，受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)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(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志，是結(jié)構(gòu)破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同受力方式，產(chǎn)生的裂縫特征如下：
中心受拉。裂縫貫穿構(gòu)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(shí)，裂縫之間出現(xiàn)位于鋼筋附近的次裂縫。
中心受壓。沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的（未完，下一頁(yè)）
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