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【摘 要】本文以上海某大桥为例，从荷载、温差、收缩、钢筋腐蚀以及施工中的问题这几方面分析了该桥裂缝产生原因，并针对不同裂缝提出了相应的修补措施。
【关键词】连续箱梁；裂缝；混凝土；荷载；修补措施
0.引言
桥梁结构物在长期运营过程中，不可避免地会产生某些损伤，裂缝是其中普遍存在的一种。有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素作用下，不断产生和发展，从而引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋锈蚀，这是影响结构安全的关键，这样会对混凝土的强度及结构物的耐久性产生很大危害，影响到结构的正常使用，严重的甚至引起交通事故及缩短结构的使用年限，必须加以控制。
1.工程概况
上海北郊某专用铁路线地道桥，主桥为预应力混凝土三孔连续箱梁，跨径组成为0.800＋7.950＋0.800＋16.520＋0.800＋7.950＋0.800m，并且已经使用了25年。有关部门对该桥进行了开裂损坏情况检测、混凝土强度检测、沉降测量和列车运行状态下地道板顶饶度测量，发现此桥的主要病害如下。
1.1北侧墙有数条裂缝，其中一条底面至顶板的粗裂纹下粗上细，最宽处7mm。
1.2北中墙也有数条裂纹，并且有一条同北墙相似的粗裂纹，但裂纹较细，改裂纹前后贯通，南粗北细。
1.3边孔的顶板、侧墙西端上部有走向不一的细裂纹。
1.4孔底板有数条南北向细裂纹，东边端板边局部混凝土剥落，钢筋外露锈蚀。
1.5诊断结果
1.5.1凝土强度达到设计要求，施工质量较好（混凝土芯样可见，混凝土在25年后炭化深度仅3—5mm）。
1.5.2道桥目前最大沉降为193.4mm，总沉降为12.54～19.34mm。
1.5.3车运行时的最大饶度值2.4mm，远小于现行规范限值。
1.5.4计算结果表明结构各构件强度满足规范要求。
1.5.5地道桥立墙和顶板有不同程度裂纹，北侧墙最大裂纹达7mm，会影响结构耐久性，应于补修。
1.5.6目前地道桥上的裂纹均属于非结构裂纹，经修补后可继续使用。
2.裂缝产生原因分析
2.1荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
2.1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有。
（1）设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；计算错误；结构安全系数不够。
（2）施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不对结构做机械振动下的疲劳强度验算等。
（3）使用阶段，超出设计荷载的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
2.1.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有。
荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致裂缝。
2.2温度变化引起的裂缝
混凝土受水泥水化放热、阳光照射、大气及周围温度、电弧焊接等因素影响，而出现冷热变化时。将发生收缩和膨胀，产生温度应力，温度应力超过混凝土强度时，即产生裂缝，称为温度裂缝。这种温度应力是混凝土箱梁产生裂缝的主要原因。
2.3收缩引起的裂缝
混凝土凝固时，由于水泥水化产物的体积比反应前物质的总体积要小。因而产生收缩。混凝土的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的。在混凝土内部呈现含水梯度，因此产生表面收缩大。内部收缩小的不均匀收缩。导致表面混凝土承受拉力。内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时。便产生收缩裂缝。
2.4鋼筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或氧气侵入，引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，延伸到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂变，锈蚀，导致结构破坏。
2.5施工中的问题引起的裂缝
2.5.1施工管理不当造成的裂缝。现场浇筑过程中，由于搅拌机进水量控制不好，导致水灰比过高，增加了箱梁的收缩变形。
2.5.2养护不当造成的裂缝。箱梁预制后，长时间搁置预制场，表面未加覆盖，昼夜温差变化较大；桥面板暴晒后又突遭雨淋，表面急剧降温，相对收缩变形突然增加，易产生裂缝。
3.改善修护措施
3.1对于北侧墙的底面至顶板的裂缝，采用其上部采用注入施工法进行处理
沿裂缝7~8cm宽度的范围内，用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等，并用洗净剂清洗，然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂，以此来填充混凝土裂缝，提高桥面板的防水性，防止钢筋锈蚀及混凝土老化。
3.2对于北中墙的数条裂纹，采用碳纤维加固主梁
碳纤维补强加同技术是利用高强度、高弹性模量的连续碳纤维，用环氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材。将片材用专用的环氧树脂粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成整体，碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维片材分担了部分荷载，降低了钢筋混凝土的结构应力，从而使用原结构得到补强加固。
3.3对于北边孔的顶板、侧墙西端上部有走向不一的细裂纹，采用表面喷浆法
喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修理要求与条件，可采用素混凝土喷浆、挂网喷浆或挂网喷浆结合凿槽嵌补修补方法。进行喷浆前，必须完成各项准备工作，需要喷浆的结构表面应仔细敲击，在敲击中发现剥离的部分应当敲碎并除去，有缺陷的部位应先填补好，钢筋混凝土须清除露筋上的铁锈，喷浆前先用水冲洗结构表面，并在开始喷浆之前先把基层湿润一下，然后再开始喷浆。
3.4对于中孔底板有数条南北向细裂纹，采用压力灌浆法
压力灌浆系指先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留出进浆口及排气孔，然后将配制的较低粘度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性目的的一种修补方法。此法一般用于裂缝多且深入结构内部或结构有空隙的修补场合。压力灌浆按灌浆材料的不同一般可以分为三类。1)水泥、石灰粘土灌浆，其材料有纯水泥灌浆；水泥砂浆灌浆；水泥粘土灌浆；石灰灌浆；石灰粘土灌浆；石灰水泥灌浆。2)化学灌浆，其材料有水玻璃类灌浆；木质素类灌浆；丙烯酰胺类灌浆；丙烯酰盐类灌浆；聚氨酯类灌浆；环氧树脂灌浆；甲基丙烯酸酯类灌浆；其他化学灌浆。
4.结论
一座桥梁在建造和使用过程中，牵涉到设计、施工、监理、管理等各个方面。尽管采取了多种预防措施，但是任何方面的失误，均可能使混凝土桥梁出现裂缝，出现裂缝基本上成了不可避免的事实。大量的工程和实践理论分析表明，钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的。只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见，一般对结构的使用无大的危害，允许其存在；有些裂缝在外界物理及化学因素的作用下，不断产生和发展，如果不及时采取修补措施，久而久之，其裂缝的存在直接影响桥梁结构的耐久性，严重时甚至发生跨塌事故，危害桥梁的正常使用，因此必须加以控制并采取一定措施进行处理。
【参考文献】
［１］杨美良，钟放平.连续箱梁裂缝成因分析.中外公路.2005.12．
［２］刘长林.浅析混凝土桥梁裂缝成因.辽宁交通科技.2005.6．
【关键词】连续箱梁；裂缝；混凝土；荷载；修补措施
0.引言
桥梁结构物在长期运营过程中，不可避免地会产生某些损伤，裂缝是其中普遍存在的一种。有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素作用下，不断产生和发展，从而引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋锈蚀，这是影响结构安全的关键，这样会对混凝土的强度及结构物的耐久性产生很大危害，影响到结构的正常使用，严重的甚至引起交通事故及缩短结构的使用年限，必须加以控制。
1.工程概况
上海北郊某专用铁路线地道桥，主桥为预应力混凝土三孔连续箱梁，跨径组成为0.800＋7.950＋0.800＋16.520＋0.800＋7.950＋0.800m，并且已经使用了25年。有关部门对该桥进行了开裂损坏情况检测、混凝土强度检测、沉降测量和列车运行状态下地道板顶饶度测量，发现此桥的主要病害如下。
1.1北侧墙有数条裂缝，其中一条底面至顶板的粗裂纹下粗上细，最宽处7mm。
1.2北中墙也有数条裂纹，并且有一条同北墙相似的粗裂纹，但裂纹较细，改裂纹前后贯通，南粗北细。
1.3边孔的顶板、侧墙西端上部有走向不一的细裂纹。
1.4孔底板有数条南北向细裂纹，东边端板边局部混凝土剥落，钢筋外露锈蚀。
1.5诊断结果
1.5.1凝土强度达到设计要求，施工质量较好（混凝土芯样可见，混凝土在25年后炭化深度仅3—5mm）。
1.5.2道桥目前最大沉降为193.4mm，总沉降为12.54～19.34mm。
1.5.3车运行时的最大饶度值2.4mm，远小于现行规范限值。
1.5.4计算结果表明结构各构件强度满足规范要求。
1.5.5地道桥立墙和顶板有不同程度裂纹，北侧墙最大裂纹达7mm，会影响结构耐久性，应于补修。
1.5.6目前地道桥上的裂纹均属于非结构裂纹，经修补后可继续使用。
2.裂缝产生原因分析
2.1荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
2.1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有。
（1）设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；计算错误；结构安全系数不够。
（2）施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不对结构做机械振动下的疲劳强度验算等。
（3）使用阶段，超出设计荷载的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
2.1.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有。
荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致裂缝。
2.2温度变化引起的裂缝
混凝土受水泥水化放热、阳光照射、大气及周围温度、电弧焊接等因素影响，而出现冷热变化时。将发生收缩和膨胀，产生温度应力，温度应力超过混凝土强度时，即产生裂缝，称为温度裂缝。这种温度应力是混凝土箱梁产生裂缝的主要原因。
2.3收缩引起的裂缝
混凝土凝固时，由于水泥水化产物的体积比反应前物质的总体积要小。因而产生收缩。混凝土的干燥过程是由表面逐渐扩展到内部的。在混凝土内部呈现含水梯度，因此产生表面收缩大。内部收缩小的不均匀收缩。导致表面混凝土承受拉力。内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时。便产生收缩裂缝。
2.4鋼筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或氧气侵入，引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，延伸到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂变，锈蚀，导致结构破坏。
2.5施工中的问题引起的裂缝
2.5.1施工管理不当造成的裂缝。现场浇筑过程中，由于搅拌机进水量控制不好，导致水灰比过高，增加了箱梁的收缩变形。
2.5.2养护不当造成的裂缝。箱梁预制后，长时间搁置预制场，表面未加覆盖，昼夜温差变化较大；桥面板暴晒后又突遭雨淋，表面急剧降温，相对收缩变形突然增加，易产生裂缝。
3.改善修护措施
3.1对于北侧墙的底面至顶板的裂缝，采用其上部采用注入施工法进行处理
沿裂缝7~8cm宽度的范围内，用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等，并用洗净剂清洗，然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂，以此来填充混凝土裂缝，提高桥面板的防水性，防止钢筋锈蚀及混凝土老化。
3.2对于北中墙的数条裂纹，采用碳纤维加固主梁
碳纤维补强加同技术是利用高强度、高弹性模量的连续碳纤维，用环氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材。将片材用专用的环氧树脂粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成整体，碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维片材分担了部分荷载，降低了钢筋混凝土的结构应力，从而使用原结构得到补强加固。
3.3对于北边孔的顶板、侧墙西端上部有走向不一的细裂纹，采用表面喷浆法
喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修理要求与条件，可采用素混凝土喷浆、挂网喷浆或挂网喷浆结合凿槽嵌补修补方法。进行喷浆前，必须完成各项准备工作，需要喷浆的结构表面应仔细敲击，在敲击中发现剥离的部分应当敲碎并除去，有缺陷的部位应先填补好，钢筋混凝土须清除露筋上的铁锈，喷浆前先用水冲洗结构表面，并在开始喷浆之前先把基层湿润一下，然后再开始喷浆。
3.4对于中孔底板有数条南北向细裂纹，采用压力灌浆法
压力灌浆系指先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留出进浆口及排气孔，然后将配制的较低粘度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性目的的一种修补方法。此法一般用于裂缝多且深入结构内部或结构有空隙的修补场合。压力灌浆按灌浆材料的不同一般可以分为三类。1)水泥、石灰粘土灌浆，其材料有纯水泥灌浆；水泥砂浆灌浆；水泥粘土灌浆；石灰灌浆；石灰粘土灌浆；石灰水泥灌浆。2)化学灌浆，其材料有水玻璃类灌浆；木质素类灌浆；丙烯酰胺类灌浆；丙烯酰盐类灌浆；聚氨酯类灌浆；环氧树脂灌浆；甲基丙烯酸酯类灌浆；其他化学灌浆。
4.结论
一座桥梁在建造和使用过程中，牵涉到设计、施工、监理、管理等各个方面。尽管采取了多种预防措施，但是任何方面的失误，均可能使混凝土桥梁出现裂缝，出现裂缝基本上成了不可避免的事实。大量的工程和实践理论分析表明，钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的。只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见，一般对结构的使用无大的危害，允许其存在；有些裂缝在外界物理及化学因素的作用下，不断产生和发展，如果不及时采取修补措施，久而久之，其裂缝的存在直接影响桥梁结构的耐久性，严重时甚至发生跨塌事故，危害桥梁的正常使用，因此必须加以控制并采取一定措施进行处理。
【参考文献】
［１］杨美良，钟放平.连续箱梁裂缝成因分析.中外公路.2005.12．
［２］刘长林.浅析混凝土桥梁裂缝成因.辽宁交通科技.2005.6．