金慧

（重庆交通大学，重庆400074）

1 引言

在桥梁工程问题出现的原因中，桥梁裂缝导致桥梁出现质量问题是较为常见的。桥梁裂缝的成因有很多种，其形成过程也较为复杂，所以应该引起我们每一个工程技术人员去探究。当裂缝发展到一定程度后，会使得桥梁的稳定性受到影响。裂缝的出现并不可怕，但是随后引起的渗透作用，会使得桥梁内部的结构发生较为严重的破坏，久而久之就会对桥梁的整体结构遭到威胁，[1]如果这种威胁没有得到控制解决，随着时间的累积就会使得桥梁产生严重的质量安全问题，甚者给行人带来生命安全问题，这样不但会影响建设单位的声誉和经济效益，而且还会造成一定的社会影响。总之，桥梁裂缝问题出现如果得不到工程人员的克服和控制，带来的后果是非常严重的，因此工程技术人员了解桥梁裂缝的成因显得尤为重要。

2 桥梁裂缝的种类及成因

桥梁产生裂缝的原因复杂多样，每一种裂缝可能由一种原因导致，也有可能由多种原因共致，实际工程中，后者情况较为常见。[2]裂缝种类大致可分为结构性裂缝，其主要由外荷载引起，往往是因为结构承载力不足而产生，结构性裂缝又可具体分为因荷载引起、因设计不合理引起、因施工质量不足引起、因材料与养护不达标等；另外一种就是非结构性裂缝，其主要是由于结构变形引起的，非结构性裂缝具体可分为因温度变化引起、因混凝土收缩徐变引起、因地基的不均匀沉降等。

2.1 结构性裂缝的产生

2.1.1 因荷载产生

在工程结构中因荷载产生的结构性裂缝是非常常见的一种情况，往往伴随着结构承载力不足而产生的结构性裂缝对工程的整体性能会造成巨大影响。混凝土桥梁在静荷载、外荷载及次应力作用下产生的结构性裂缝称为荷载裂缝，其大体可分为直接应力裂缝和次应力裂缝两种：

直接应力裂缝是由于结构在外荷载作用下出现的直接应力导致的裂缝，其产生的原因有以下几种情况：

(1)结构设计阶段：结构安全系数的引用过小；结构计算仅凭个人经验分析而不经过仔细的计算或只计算部分；使用的计算模型不合理；受力假设与实际情况的受力不相符合；内力与配筋计算不正确；设计的图纸过于模糊而没有交代清楚必须呈现的施工状况；

(2)施工阶段：施工现场随意堆放机具设备、材料等；对桥梁构建的受力特点不够了解，施工人员随意运输、起吊、翻身机具；不根据设计图纸进行合理施工，随意调换施工顺序等；

(3)运营阶段：长期驶过超载车辆或有其他尖锐物的撞击；出现地震、大雪、大风等恶劣自然环境。

次应力裂缝是由于在外荷载作用下而产生的次生应力导致的裂缝，其产生的原因有以下几种情况：

(1)在设计外荷载作用下，由于结构的实际工作状态同常规的计算有出入或没考虑计算，所以结构构件内部产生的次应力使得构件出现开裂现象。[3]

(2)当桥梁构件进行凿槽牛腿设置及开洞等情况时，模拟计算如果用准确的图示进行是非常困难的，所以一般情况下工程人员会按照经验来设置钢筋。根据相关研究表明，挖空后的物件，将会产生流绕的现象，故在开孔处会产生较大的应力集中，所以如果处理合理的话，在这种转折或开孔处就很易产生裂缝。[4]

2.1.2 因设计不合理产生

桥梁施工过程中，如果一刚开始的设计就不合理，那么就很可能会出现结构性裂缝，也就是在设计中用到的结构形式当在荷载作用下产生的构件裂缝问题。比如：非预应力现浇连续箱梁，梁的顶部处就很容易产生负弯矩的结构裂缝。[5]结构的受拉区域及受剪区域是最易出现裂缝的，如果在其他形式的受力区域内也遭到破坏现象，则说明构件已经达到了承载能力极限，截面尺寸过小，即设计不合理构件的承载能力极限达到了，构件就会出现裂缝现象。

2.1.3 因施工质量不足产生

施工质量不足可以分为使用的施工材料不合格和施工工艺不合理两种情况。作为桥梁的钢筋骨架，混凝土主要是由砂石、水泥、水及外加剂等按照一定的配合比搅拌而出，所以如果这些基础材料不合格的话，那么结构就很容易产生裂缝。其次，施工工艺的不合理的常见情况有：①构建的混凝土保护层过厚；②制作混凝土时搅拌振捣不密实、均匀；③混凝土搅拌、运输时间过长，使得水分蒸发较多，导致混凝土塌落度过低；[6]④施工顺序不合理，例如当进行钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工时，钢混墙式护栏若与主梁同时浇筑，拆架后墙式护栏往往会产生裂缝，拆架后如果再次对护栏进行浇筑，那么裂缝就不会出现。[7]

2.2 非结构性裂缝的产生

2.2.1 因温度变化产生

当外部温度发生变化时，由于混凝土具有热胀冷缩的性质，所以桥梁的结构现状也会发生一定的的体积形变，如果这部分变形受到了约束，那么就会产生一定的结构应力，当混凝土的抗压强度小于因约束产生的应力时，构件就会遭到破坏，从而出现温度裂缝。[8]

导致结构因温度变化而产生裂缝的原因有以下几种情况：①当浇筑混凝土时，会产生水化热反应，从而会引起结构内部升温，但外表的温度却没有太大的起伏，所以内外会产生不同程度的变形，故而结构出现裂缝；②如果施工在冬季进行时没有采取相应的温保措施，也会因结构内外的温差过大而出现裂缝；③当采用张拉法时，钢筋的预应力温度过高，在高温的影响下，结构也会因为变形过大而出现裂缝。[9]

2.2.2 因混凝土收缩产生

在桥梁结构的施工过程中，混凝土的收缩是造成构件产生裂缝的最常见的因素之一，而在混凝土的各种收缩种类中，缩水收缩和塑性收缩是混凝土发生变形的主要原因，其次就是碳化收缩和自生收缩。[10]这几种收缩的发生阶段也不同，塑性收缩和缩水收缩分别发生在混凝土结硬和施工过程中；自生收缩和碳化收缩分别发生在混凝土发生硬化和水化反应中，当梁体自身结构受到约束时，裂缝就会产生，由于浇筑好的混凝土构件会发生徐变作用，故而会随着时间的推移，构件裂缝也会随之扩大。预测模型的选择以及对预测精度的掌控对技术人员来说也是一项重要工作，故而在一些比较重大的工程中如果易出现因收缩而产生裂缝现象，那么必须进行相应的专题研究讨论。[11]

2.2.3 因基础的不均匀沉降产生

当桥墩基础由于地质不良而发生不均匀沉降或发生纵横向的移动，使得桥梁构件中产生了附加应力，这部分应力如果超出了结构的极限承载能力，构件就会出现开裂现象。[12]

基础出现不均匀沉降有以下几种情况：

(1)对施工地的地质情况了解不够。在没有对施工地的地质情况进行深入细致地研究就对现场进行设计及施工，这是造成基础发生不均匀沉降的最初也是最主要的原因；

(2)作用在结构上的荷载存在着很大的差异。当基础下部结构的地质情况没有太大差异，但是由于上部结构的受力存在着很大差异，那么就很容易使得构件因受到过重的荷载作用而遭到破坏，从而产生裂缝；[13]

(3)当桥梁建在比较寒冷的地区时，地基会产生冻胀现象，这种地区的含水率一般都比较高，发生冻胀后，如果温度回升到一定程度，那么该地区的冻土就会发生融化，地质的受力能力减弱，地基就会发生不同程度的沉降。所以说，地基发生冻胀和融化都会使得结构产生裂缝；

(4)在不同时间段建造基础时，由于新建的桥梁结构是在原基础上建造的，新建桥梁产生的新荷载会使得地基土重新固结，因此很可能会使得桥梁基础发生较大的沉降；[14]

(5)当桥梁建成后，当地的环境条件发生变化，如长期降雨，由于雨水冲刷，地基土的强度会下降，在上部结构的施压下，基础会发生变形，所以会产生沉降，结构自然就会出现裂缝。

3 讨论

通过以上对桥梁出现裂缝的成因进行了一定的分析以后，我们对桥梁裂缝的种类及成因有了一定的了解。桥梁裂缝的种类及形成的原因繁多，它可能出现在勘察、设计、施工或运营中的任何一个环节中，所以每一个工程环节都需要工程技术人员去关注，这也是桥梁裂缝问题的特殊性所在。

4 结论

桥梁出现裂缝是工程人员在施工过程中遇到的最普遍，也是比较棘手的问题。它与桥梁建造的勘察、设计、施工及运营等环节都息息相关，所以我们去深入研究分析桥梁裂缝的成因，并做到及时预防和控制裂缝的出现是非常有必要的。因此，工程人员在勘察、设计及施工的过程中都必须严格按照相关的规范进行，既然裂缝的出现我们无可避免，但是我们能做的就是认真对待每一个环节，至少可以减少裂缝出现的频率和它所带来的危害。