桥梁预应力混凝土裂缝成因

　　摘要：随着预应力混凝土在桥梁建设中的广泛应用，预应力混凝土桥梁已经进入到一个相对稳定的发展时期，到目前为止我国修建最多的预应力混凝土桥梁包括连续梁、简支梁和连续钢构三种。然而由于我国交通运输量的不断增加，以及我国桥梁施工技术相对来说还不是很成熟等因素，导致在桥梁修建过程中或修建后的运营中预应力混凝土出现裂缝的现象，混凝土裂缝的产生将对桥梁的质量造成严重的影响。本文将对混凝土桥梁的三种不同形式出现的裂缝进行有效的分析，从而总结出桥梁预应力混凝土出现裂缝的原因，以采取相应的措施避免桥梁预应力混凝土产生裂缝并对已出现裂缝的桥梁进行补救。

　　关键词：桥梁,预应力混凝土,裂缝,产生原因

　　我国的预应力混凝土桥梁最初是从50年代中期开始修建的，到目前已有60年的发展历史，虽然起步较国外晚了很多，但是通过近年来的不断研究和实践，我国的预应力混凝土桥梁取得了快速的发展。然而随着我国交通运输业的不断发展，同时我国在桥梁施工建筑方面还存在着一些不足，所以导致预应力混凝土桥梁在施工中或运营中出现裂缝的现象。桥梁预应力混凝土一旦出现裂缝，将对桥梁的质量、寿命及出行人群的安全造成严重影响和威胁，所以分析桥梁预应力混凝土裂缝产生的原因势在必行。桥梁预应力混凝土产生裂缝大都由混凝土材料、设计及施工阶段选材不精、设计不周及施工技术欠缺等因素造成的，所以本文将从以下相关方面对桥梁预应力混凝土出现裂缝的因素进行分析，并加强桥梁施工后的运营维护与管理。桥梁预应力混凝土出现裂缝一般分为龟裂、纵向裂缝及主拉应力方向斜裂缝等。

　　一、桥梁预应力混凝土的现状。

　　预应力混凝土自传入我国经过半个多世纪的发展，目前已广泛应用于桥梁的建设中，无论是从其理论上、材料上或是施工工艺上，都已取得了较大的发展与进步。然而随着社会需求的不断增高，目前桥梁建设中预应力混凝土常有裂缝现象的产生，以至于影响到桥梁的质量和寿命。

　　1、预应力混凝土在桥梁建设中的应用。

　　预应力混凝土，为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件受到的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。预应力混凝土具有刚度大、节省材料及提高构件抗剪能力等诸多优点，所以被广泛应用于桥梁建设中。

　　2、桥梁预应力混凝土出现裂缝现象。

　　从理论上讲，预应力混凝土应用在桥梁建设中具有推迟普通钢筋混凝土结构出现裂缝的作用，但是由于预应力混凝土的制作工艺较为复杂，对工艺制作的质量要求较高，所以一旦在制作过程中有所纰漏或质量不过关，就会造成预应力混凝土出现裂缝。

　　二、桥梁预应力混凝土出现裂缝的产生原因。

　　目前我国建设的预应力混凝土梁桥主要有连续梁、简支梁和连续钢构三种，以下本文将分别对此三种预应力混凝土裂缝进行有效分析，进而总结出造成其裂缝的具体成因：

　　1、预应力简支梁混凝土裂缝的成因。

　　桥梁预应力混凝土出现裂缝种类一般由龟裂、横纵向裂缝、主拉应力方向斜裂缝三种。

　　1.1造成预应力简支梁混凝土出现裂缝的直接原因，即混凝土在材料选择上及配比上存在不合理性，除此之外如果混凝土在搅拌过程中浇注不匀、温度控制不佳，也将导致混凝土表面龟裂。

　　1.2造成预应力简支梁混凝土出现横纵向裂缝的原因，主要发生在桥梁建设后的运营期间，往往由于运输量超载、急刹等超负荷预应力等现象大发生导致简支梁混凝土的横向裂缝，而桥梁预应力混凝土出现纵向裂缝主要出现在桥梁建设后，由于预应力混凝土中的碱骨料反应导致预应力混凝土的承载力有所下降，最终产生纵向裂缝。但是这种裂缝通常发生在桥梁手里钢束部位，极易锈蚀桥梁的钢束部位，进而对简支梁的结构造成影响，最终形成不良循环，严重影响桥梁的使用质量和寿命。

　　1.3预应力简支梁混凝土的主拉应力方向斜裂缝，通常发生在桥梁的运营期间，并且多发生在四分之一附近区域跨度的腹板上，而其出现主拉应力方向斜裂缝的根本原因是由于其在设计阶段对主拉应力方向的抗裂安全不足引起的，即是因为设计不周全、不合理而导致裂缝的产生。

　　2、预应力连续梁混凝土裂缝的成因。

　　桥梁架设中预应力连续梁混凝土裂缝一般分为表面龟裂、主拉应力方向斜裂缝及梁底的横纵向裂缝。

　　2.1预应力连续梁裂缝的产生主要有运营期间养护不周和温度变化较大两方面引起的。首先，由于我国桥梁建设养护工作条件还不完善，而高空养护更是如此，因此导致混凝土表面蒸发干缩较快，而混凝土内部干缩满，从而导致混凝土内外拉力的急剧增大，又加之内外温度的极大差距，最终使混凝土产生表面龟裂的现象。

　　2.2预应力连续梁主拉应力斜方向裂缝的产生主要发生在四分之一跨度的附近区域，其主要原因是剪应力过大，超过了混凝土的抗剪应力，进而造成主拉应力远远超过混凝土的抗拉强度，最终导致裂缝的产生。

　　2.3预应力连续梁横纵向裂缝的产生原因，最主要是由于其设计阶段对预应力设计的不合理而导致的。如果在设计中截面尺寸设计过大或过小，都会导致压力增大，从而与混凝土的抗压强度不符造成裂缝。另外如果预应力设计的不合理不科学，导致梁在收缩徐变时，弯矩最大截面的压力超过混凝土的抗拉强度的应力，从而导致混凝土出现开裂的现象。

　　3、预应力连续钢构混凝土裂缝的成因。

　　预应力连续钢构混凝土裂缝的成因，与预应力连续梁混凝土裂缝的成因几乎是同一原理。但是预应力连续钢构混凝土产生横纵向裂缝的主要因素，通常是由设计配筋不当引起的。在桥梁建设中对于中跨、边跨较大的连续钢构，由于配筋设计不合理，导致梁在顶推施工中结构受力与运营状态的结构受力相反时出现贯通截面的横向裂缝。

　　三、预防桥梁预应力混凝土出现裂缝的有效措施。

　　通过对桥梁预应力混凝土裂缝成因的全面分析，应积极采取相应的措施来预防混凝土裂缝的产生并应对已经产生的裂缝，其具体措施如下所述：首先针对于桥梁混凝土出现的龟裂现象，要在时刻控制温度的变化的前提下，对混凝土出现的收缩裂缝进行科学合理的配置构造钢筋;其次为了防止桥梁混凝土出现纵向裂缝，就要在桥梁设计的初级阶段合理拟定截面并确定与之相应的预应力，以免混凝土因后期受力过大而引发裂缝;最后对于主拉应力方向斜裂缝的预防，要在桥梁的设计阶段科学合理的确定边跨比、中跨比以及跨度剪应力和主拉应力的检算，由此来保证预应力混凝土制作中的质量。除上述外，还应注意横纵向裂缝等其他因素引起的混凝土裂缝，从而实现预应力混凝土在桥梁建设中的完美应用。

　　综上文所述预应力混凝土在我国的桥梁建设中，具有重要作用。而在进行桥梁建设中，不同类别的预应力混凝土会因设计不周全不合理、施工工艺技术不够等因素产生不同的裂缝，而这些裂缝的出现将严重影响到桥梁的使用状况，并对人们的出行安全造成威胁。因此明确桥梁预应力混凝土出现裂缝的成因，成为目前桥梁建设的重要课题之一。通过上述本文对预应力混凝土裂缝成因的有效分析可知，预应力混凝土裂缝的成因较为复杂，涉及到预应力桥梁的设计、施工及后期的运营养护等多方面因素，所以要防止桥梁预应力混凝土裂缝的问题的出现就要从根本上进行预防，实现桥梁施工中各个部门、各个环节间的相互配合，从而保证预应力混凝土的工艺和质量。

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　　【5】张宏. 预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治.中国智能交通网.2010.10.

《桥梁预应力混凝土裂缝成因》

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