市政桥梁薄壁桥台裂缝成因与防治措施

市政桥梁薄壁桥台裂缝成因与防治措施

孙全利

孙全利

广州市城市规划勘测设计研究院广东广州510060

摘要：市政桥梁设计往往桥台形式和尺寸要求较高，薄壁桥台由于结构轻巧多次被作为设计方案使用。但薄壁桥台的裂缝问题是一个很普遍又很难解决的工程实际问题，本文通过对薄壁桥台裂缝产生因素的分析和论述，并提出相应的防治措施，对同类桥梁的设计和施工有一定的指导意义。

关键词：薄壁桥台；裂缝；防治措施

1概述

薄壁桥台结构轻巧，圬工体积少，对地基承载力要求低，可配桩基础和扩大基础。同时薄壁桥台具有可减少桥梁路径，施工便捷，外形简洁美观等优点。但市政桥梁一般设计为双向四车道或六车道，最大亦常见双向八车道，即桥台宽度一般为24.0m~60.m范围内，桥台可分左右双幅设计，即半幅桥台宽约12.0m~30.0m，斜弯桥时则更宽。由于薄壁桥台自身受力特点，桥台台身高度一般控制在3.0m~5.0m，最大高度一般不超过6.0m，即桥台宽度是高度的4~6倍，或更大。在这种情况下，薄壁桥台产生裂缝具有普遍性，既影响了构造物外观质量，同时对结构的耐久性亦产生不利影响[2][3]。本文就设计和施工中薄壁桥台常见的裂缝成因展开论述，并提出相应的防治措施，对同类桥台的设计和施工有一定的参观价值。

2裂缝形成主要因素分析

混凝土结构的裂缝通常分为两大类，一种是由荷载作用产生的荷载裂缝，即结构裂缝，这种裂缝具有严重破坏性，工程中应避免出现。若出现将对结构造成较大破坏，影响正常使用，所以须及时处理。第二种是由结构变形引起的非荷载裂缝，亦称作变形裂缝。温度和收缩是裂缝形成的主要因素，经调查和研究发现大部分混凝土结构裂缝的产生原因是由于变形作用引起的，变形作用包括温度、湿度（影响混凝土收缩）和不均匀沉降。由于薄壁桥台是施工完后未架梁，台背未填土，经研究分析，桥台开裂主要是受自重及温度、混凝土收缩等因素影响，裂缝为变形裂缝。结合裂缝的形状，由承台顶向上开裂，可认定为桥台开裂与温度及混凝土收缩有关，为非结构性裂缝。其开裂原因是由于桥台混凝土浇注后产生的收缩以及较大体积的混凝土浇筑时所产生的水化热的影响。由于承台先前已施工完毕，承台与台身混凝土收缩不同步，承台的混凝土收缩量在台身施工前已基本完成，故台身混凝土收缩时受到承台的约束，台身混凝土将产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会导致混凝土开裂。

3裂缝形成其他因素分析

造成钢筋混凝土薄壁桥台开裂的因素很多，除主要的温度和收缩之外，其他因素还包括。混凝土配合时的水灰比，骨料，钢筋，结构设计尺寸，以及和施工有关的各因素等。

（1）水灰比：水灰比用水量越多，收缩的趋势就越大，用水量大既增加收缩又降低强度。另外，水泥用量的多少也会对裂缝产生影响。水泥用量多、标号高，混凝土收缩就越大，早强水泥比普通水泥的收缩也要大，磨得比较细的水泥和含碴量高的水泥相对地收缩也大。

（2）骨料：骨料颗粒的大小对裂缝的产生也有重要影响，骨料的料径愈小，则混凝土的收缩愈大，泥土的收缩大于石料的收缩，因此骨料中含泥量越高，则混凝土结构的收缩越大。

（3）钢筋：钢筋混凝土结构中钢筋虽然不能阻止混凝土的收缩，但能阻止混凝土的收缩，设计时适当增加钢筋用量可减少裂缝的数量和裂缝的宽度。

（4）结构设计尺寸：经设计和实际工程实例对比分析，发现钢筋混凝土结构的体积和表面积的比值越大，则收缩越小，混凝土的收缩应变值，对于常规配筋率的钢筋混凝土结构，其干缩约为0.02%~0.03%，因此设计时可适当加大薄壁桥台台身厚度。

（5）与施工相关的因素：混凝土振捣不密实，不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，这是导致产生裂缝的起源。混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，即塑性收缩裂缝。混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土坍落度过低，在混凝土体积上易出现不规则的收缩裂缝。

施工质量控制差，任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足，和易性、密实度下降，导致结构开裂。混凝土分层或分段浇筑时，接头部位没有处理好，易在新旧混凝土和施工接缝处出现裂缝，如混凝土采用分段现浇，先浇混凝土接触面凿毛不好，清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，均会引起桥台台身的混凝土产生裂缝。

模板拉杆的设置也可能成为产生裂缝的因素，目前施工常用的方法是模板间用钢筋作为拉杆，拉杆外套PVC管或竹筒作为内支撑，设置较密，为方便装模，拉杆设置成行成列，这些“行”和“列”造成台身的薄弱处而导致台身开裂。

此外，养护方法不当引起薄壁桥台产生裂缝。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度，反之则会引起裂缝，养护时太干燥、温度太高、养护时间过短都会引起混凝土较大的收缩从而产生裂缝。

4薄壁桥台裂缝防治措施

（1）对于市政桥梁宽度较大的台身，设计时可在台身中间设置后浇块，横向钢筋在后浇块处先断开，待后浇块两侧台身混凝土的收缩基本结束后，再把钢筋连接，浇筑后浇块混凝土。实践证明，这种方法能有效防止台身裂缝的产生，但由于两次浇筑混凝土，使台身外观比一次性浇筑的要差一些[1]。

（2）增设假缝，减少台身长度。施工中在台身横向宽度的跨中处增设1道假缝，拆模后立即在墙身跨中处由切割机切出深1.0cm的假缝，让裂缝在该处有规则开裂，待应力悉放完毕，再用沥青封闭处理，防止钢筋被锈蚀。

（3）在能满足和易性要求的情况下，尽量采用较小的水灰比，选用质量好的骨料，骨料使用前应清洗干净，减少含泥量。

（4）混凝土浇筑时尽量振捣密实，设置多个下料筒，防止混凝土产生离析。施工时间应避开中午高温时段，减少温差的不利影响。拉杆的设置尽量按梅花形布置，在保证模板不变形的情况下，尽量少设置拉杆。

（5）在混凝土表面水膜消失以前尽早开始养护，常规的养护方法是喷水，减小表面收缩，防止龟裂。但在实际养护中不能只满足于使用常规的方法，具体来说除喷水外还应尽量晚拆模板，拆模后应立即覆盖或及时回填，避免外界气候的影响。

5结语

综上所述，在设计、施工过程中，对于市政桥梁在较宽薄壁桥台的情况下，应考虑采取防止裂缝产生的措施。因为产生的裂缝为非结构性裂缝，内部应力得到完全释放，结构安全性仍有保障，但需要对裂缝做封闭处理，以防止钢筋被锈蚀。

由于引起薄壁桥台产生裂缝的因素较多，需要在设计、施工、养护等各个环节加强控制，只有消除各方面的不利因素，才能有效防止裂缝的发生。在实践中要绝对消除薄壁台身的裂缝几乎是不可能的。但是如果根据实际情况采取相应措施，把裂缝控制在微型状态下，使之不产生有害的影响是可以做到的。

参考文献：

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2]邵容光.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，1987.

[3]赵春生.混凝土桥梁裂缝原因分析[J].山西建筑，2005，31（14）：78-79

作者简介：

孙全利（1981-）男，桥梁工程硕士，工程师，从事桥梁结构设计工作。