浅谈道桥设计及施工中的裂缝成因

浅谈道桥设计及施工中的裂缝成因

赵冰青

中国公路工程咨询集团有限公司   北京  100089

摘要：本文通过分析道桥施工中裂缝产生的主要原因，着重探讨了施工工艺选择对裂缝形成的影响。选择合适的施工工艺至关重要，只有科学施工、严格控制各环节，才能有效减少裂缝的产生，确保道桥结构的安全性。

关键词：道桥设计；施工裂缝；成因

前言：道桥作为交通基础设施的重要组成部分，其设计及施工质量直接关系到交通运输的安全和畅通。然而，在道桥的使用过程中，裂缝问题一直备受关注。裂缝的产生不仅会影响道桥的使用寿命，还可能对交通安全带来隐患。因此，深入研究道桥设计及施工中裂缝成因，对于提高道桥结构的质量和耐久性具有重要意义。

1道桥设计中的裂缝成因

1.1荷载引起的裂缝

道桥设计中的裂缝成因之一是荷载引起的裂缝。荷载是指施加在道桥结构上的外部力或重量，包括静态荷载和动态荷载两种形式。静态荷载是指稳定作用于结构上的恒定力，如自身重量、交通载荷等；而动态荷载则是指变化作用于结构上的力，如行驶车辆的冲击和振动。静态荷载引起的裂缝主要有以下几个方面。首先，自身重量是道桥结构最常见的静态荷载之一。长期承受自身重量的结构容易发生裂缝，特别是在设计和施工过程中出现了不均匀的负荷分布。此外，静态荷载还包括附加荷载，如人员、设备和道路设施等的负荷。这些附加荷载的分布不均匀也可能导致裂缝的产生。动态荷载引起的裂缝主要与行驶车辆的冲击和振动有关。车辆通过道桥时，其轮胎与桥面之间的相互作用会产生动态荷载。频繁的车辆冲击和振动可导致结构的疲劳破坏，进而引发裂缝。此外，车辆行驶时的加速度和制动力也会对桥梁结构产生冲击和振动荷载，增加了裂缝的风险。为减少荷载引起的裂缝，道桥设计中需要充分考虑静态荷载和动态荷载的影响，并采取相应的措施。例如，在结构设计阶段，可以通过合理的荷载分析和结构计算来确定合适的设计参数，以增强结构的承载能力。在施工过程中，要严格控制荷载分布的均匀性，避免不均匀负荷引发的裂缝。此外，选用高性能材料和合适的结构形式，以增加结构的抗荷载性能，也是有效控制荷载引起的裂缝的重要手段。

1.2建筑材料性能引起的裂缝

道桥设计中的裂缝成因之一是建筑材料性能引起的裂缝。在道桥结构中，混凝土是常用的建筑材料之一，其性能直接影响着结构的耐久性和稳定性。混凝土收缩是导致裂缝的重要原因之一。在混凝土硬化过程中，由于水分蒸发和水泥水化反应，混凝土会发生收缩现象，如果收缩不受到有效控制，就会引起裂缝的产生。此外，混凝土膨胀也可能导致裂缝的形成。在一些特殊情况下，混凝土中的某些成分或外部环境的影响可能导致混凝土发生体积膨胀，从而使结构产生内部应力，最终形成裂缝。因此，在道桥设计中，必须考虑混凝土材料的配合比、材料的选择以及施工工艺等因素，以减少混凝土收缩和膨胀对结构稳定性的影响。除混凝土外，道桥结构中的其他建筑材料也可能引起裂缝。例如，钢材在受到外部荷载和温度变化作用下会发生变形和应力集中，进而引发裂缝。因此，在道桥设计中，需要根据材料的性能特点和相互作用来合理选用材料，并采取相应的防裂措施，以确保道桥结构的稳定性和安全性。

1.3温度变化引起的裂缝

在道桥结构中，由于季节变化、日夜温差以及太阳辐射等因素，结构会经历温度的周期性变化，进而导致内部应力的积累和释放，最终引发裂缝的产生。温度变化引起的裂缝主要有以下几个方面。首先，热胀冷缩是温度变化引起裂缝的主要机制之一。当温度升高时，结构材料会膨胀，而当温度下降时，结构材料会收缩。由于不同部位的温度变化程度不一样，结构中的不同部位会发生不同的膨胀和收缩，从而产生内部应力，导致裂缝的形成。其次，温度变化也会导致结构的热应力。当结构受到温度变化的影响时，由于不同部位温度变化速度的不同，结构会产生热应力，从而引发裂缝。此外，温度变化还会引起结构的热弯曲，进而导致结构的变形和应力集中，增加了裂缝的风险。

2道桥施工中的裂缝成因

2.1不均匀沉降引起的裂缝

道桥施工过程中，地基承载力不均匀或者地基土质不一致会导致道桥结构的不均匀沉降，进而引发裂缝的产生。研究表明，不均匀沉降可能由多种因素引起，包括地基土质的差异、施工工艺、地基水分变化等。地基土质的差异是引起不均匀沉降的重要原因之一。地基土质包括土层的类型、密实度、含水量等因素，这些因素的差异会导致地基承载力的不均匀性，从而引发结构的不均匀沉降。此外，施工工艺也可能对地基土质造成影响，例如挖土施工、回填和压实等工序可能改变地基土质的性质，导致不均匀沉降的发生。另外，地基水分的变化也可能导致不均匀沉降。在道桥施工过程中，地基水分的变化会引起土体的膨胀和收缩，进而影响地基的承载能力，导致结构的不均匀沉降。特别是在高含水量地区或者施工期间遇到降雨等情况，地基水分的变化对不均匀沉降的影响更为显著。

2.2制造和施工过程引起的裂缝

在道桥施工中，不当的施工方法、施工材料的选择以及施工过程中的不合理操作等因素都可能导致裂缝的形成。首先，不合理的施工方法是引起裂缝的一个重要因素。例如，在混凝土浇筑过程中，如果振捣不均匀或者振捣时间不足，会导致混凝土内部存在空隙，进而影响结构的密实性和强度，从而引发裂缝。此外，施工顺序的不当也可能导致裂缝的产生。例如，在连续梁桥的施工中，如果支座移动不平衡，会引起结构的不均匀变形，进而导致裂缝的形成。其次，施工材料的选择也会对裂缝的形成产生影响。例如，如果使用低质量的混凝土或者钢材，其强度和稳定性可能无法满足设计要求，容易引发裂缝。此外，在道路铺设过程中，如果选择了不合适的沥青材料，可能出现沥青层的龟裂和剥落，形成裂缝。此外，施工过程中的不合理操作也是引起裂缝的一个重要原因。例如，在道路施工中，如果没有进行充分的土方开挖和回填，会导致地基承载能力的不均匀分布，从而引发裂缝。另外，在支撑结构施工中，如果支撑不稳定或者施工过程中出现移位，也会导致结构的变形和裂缝的产生。

2.3施工工艺选择引起的裂缝

在道桥施工中，裂缝的形成与施工工艺选择密切相关。不恰当的施工工艺选择可能是裂缝产生的重要原因之一。例如，在混凝土浇筑过程中，如果振捣方式不正确或者振捣时间过短，易造成混凝土内部气泡较多、密实度不足，从而使得混凝土强度不够，容易发生裂缝。此外，如果在混凝土浇筑过程中未采取适当的养护措施，导致混凝土过早失水或干缩过快，也容易引起混凝土裂缝的产生。此外，施工工艺选择不当还可能导致钢结构裂缝的产生。在钢结构焊接过程中，如果焊接工艺不合理或者焊接质量不达标，会导致焊缝处应力集中，从而引发裂缝。另外，在钢结构的冷弯加工中，如果冷弯半径过小或者弯曲角度过大，也容易造成钢结构的脆性断裂，形成裂缝。此外，在道路铺设过程中，选择不当的沥青材料或者施工工艺不符合要求，都可能引起路面裂缝的产生。例如，如果沥青混合料的配合比例不合理或者摊铺温度过高，会导致沥青层的收缩过快，进而形成裂缝。此外，在路面铺设中，如果基层不平整或者路面横坡设计不合理，也容易造成路面裂缝的出现。

结语：

综上所述，道桥设计及施工中裂缝的成因是一个综合性的问题，需要在设计、材料选择、施工工艺等方面综合考虑，才能有效降低裂缝的发生率。通过加强技术研究和提高管理水平，可以进一步改善道桥结构的质量，确保道桥的安全稳定运行。希望本文的研究能为相关领域的从业者提供一定的参考和借鉴。

参考文献：

[1]秦宗伟.浅谈道桥设计及施工中的裂缝成因[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2016(12):00103-00103.

[2]王亚冲,杨威.浅谈道桥设计和施工中的裂缝成因[J].全文版：工程技术,2016,000(006):P.309-309.