作为建筑物的重要结构形式，混凝土结构被广泛应用于铁路桥梁建设过程中。受多种内外因素的综合影响，混凝土结构裂缝问题屡见不鲜，一方面影响到结构安全性，另一方面也降低了结构的使用功能。钢筋混凝土如今已成为建筑行业中最普遍的组合材料，钢筋与混凝土之间存在良好的粘结力，两者能够共同受力，同时混凝土会在钢筋表面形成保护膜，防止钢筋锈蚀。然而，混凝土总会出现各种病害，其中影响最大的就是裂缝。因此，必须明确裂缝产生的主要因素，实施具有针对性的补救措施，确保建筑物结构功能的正常使用。
1 大体积混凝土裂缝控制及桥梁承台裂缝检测
1.1 大体积混凝土裂缝控制理论
通常，将结构最小边尺寸大于1m的混凝土为大体积混凝土结构，对胶凝材料用量有着较高的需求，容易出现较大收缩变形，进而产生温差裂缝、收缩裂缝。一般情况下，掌握温度收缩情况并对温度予以有效的控制，可有效避免混凝土裂缝的发生；在控制裂缝过程中还要重视钢筋的作用，大型结构混凝土的配筋多＞0.5%，受温度的影响，钢筋变形与混凝土温度变形将会处于不协调状态，水散热降温用时短，基于收缩与降温的双重影响，进而导致产生混凝土裂缝。温度与裂缝关系曲线图如图1所示。
图1 混凝土裂缝与温度关系曲线图
一般大体积混凝土裂缝问题都可以归属为温度裂缝范畴，农代培等在研究中发现，在浇筑大体积混凝土时，混凝土的温度会呈现逐渐升高的趋势，温度最高为中心温度，受冷却作用的影响两侧温度有所降低，假设其内外温差为T0，那么其处于冷却时温度分布曲线为：
边界上：
中心位置：
进而得出混凝土温度应力：
根据格林菲斯断裂力学理论，当
＞混凝土抗拉强度R（t），此时将会导致垂直裂缝。基于裂缝形成与温度的相关性，可以发现早期混凝土温度升高较快，容易发生混凝土开裂潜在风险。
1.2 某桥梁承台裂缝检测情况
以宝兰铁路为例，其浇筑桥梁承台后拆模出现裂缝，该工程在冬季投入施工，这在一定程度上加大了混凝土表面防寒难度。在凝固初期阶段，若操作不当，将会加大内外温差，进而导致混凝土裂缝的发生。
1.3 防止裂缝产生的措施
近年来，工程规模逐渐增大，且随着现代科学技术水平的不断提升，大部分建筑工程都或多或少地涉及超长、超宽大体积混凝土结构，在具体施工过程中存在混凝土裂缝现象。针对这一现象，可采用设置后浇带施工的方案。温度变化是引起大体积混凝土裂缝的主要因素，受温度变化以及不均匀沉降等因素的影响，混凝土结构会受到一定的影响，受到约束后产生裂缝。其对整个工程结构承载力影响不大，在对其进行修补时，可从耐久性、抗震性能等方面入手，加强对温度应力的掌握，明确其变化规律，攻破防裂技术难题，通过多种途径降低温度应力，促进混凝土极限拉伸强度的提升。在浇筑过程中，不宜使用过热材料，完成浇筑后要给予保温处理，使温度应力降低至合理范围。除保温外，也可以采用缓慢降温的方式避免混凝土温度急剧扩散，以防由于温差过大形成表面裂缝。其次，要从混凝土极限拉伸入手，为提升其抗拉性能，可采用缓慢降温的方式，产生混凝土应力松弛效应。与此同时，还要对砂石质量进行严格控制，含泥量要达到相关标准，砂石级配要合理选择，混凝土必要时可以添加外加剂，引进先进的浇筑工艺，促进混凝土强度的提升。
2 荷载裂缝控制与桥墩裂缝检测问题分析
2.1 荷载裂缝控制问题
通常，在一定的工作年限内，受移动荷载、动、静荷载等荷载的作用，会受到压力、拉力剪切变形等影响，进而产生裂缝。基于现代交通运输事业的不断发展，我国对铁路运输也提出了更高的要求，早期铁路无论是在速度还是运力方面都不能达到现代经济发展要求，部分桥梁混凝土强度低，配筋量少，容易出现墩身裂缝。另外，受经济条件影响，有的桥梁曲线半径小，当裂车提速将会产生大离心力，引起桥梁水平振动，进而使托盘顶帽发生开裂。具体到工程施工中，荷载引起的裂缝并不多见，其仅为总裂缝的20%左右。大多数裂缝是由于间接作用引起的，约占80%左右，混凝土结构裂缝会受到多种因素的影响，其对整体桥梁结构的影响也存在一定的差异性。在对裂缝进行处理与控制时，首先要明确其结构受力情况，做出科学的决策。
2.2 桥墩与托盘顶帽裂缝检测分析
荷载裂缝大多数是受外荷影响产生的，常见的为桥梁结构雷锋。新建宝鸡至兰州客专，其桥墩墩身受到动荷载的影响，交变荷载及移动荷载会引起墩身弯曲应力，进而导致墩身主筋发生变形，混凝土保护层也会出现变形，进而朝着主筋方向产生竖向裂缝。目前，工程建设主要是采用刻度放大镜、裂缝对比卡等对裂缝外观进行检测。在对裂缝进行深度检测时，多采用超声波法，能够实现对裂缝的有效检测，根据检测结果绘制裂缝分布图。首先，要绘制出裂缝构建的具体形状；然后，在图上一一标出裂缝的具体位置、长度等，每个裂缝都应做好相应的标记，并说明其出现的时间，对其宽度进行测定，标出垂直宽度，并采用专用的显微镜对裂缝宽度进行测量，标记在图片上。
如宝兰客专，在设计初期，隧道桥梁轴线与出口产生一个夹角，进而形成曲线半径。当车速过高时，其曲线半径与其不相匹配将会产生开裂，见图2。因此，可以实施强度盐酸，钢板粘贴要厚度适宜，并对托盘顶帽实施加固处理，与此同时需限速，避免小的曲线半径因素引起桥梁振动。
图2 宝兰客专桥托盘顶帽裂缝分布情况
2.3 裂缝预防与加固
首先，选用专门的树脂，对碳纤维进行粘贴，将其固定于混凝土结构表面，由此形成一个新的受力整体，上部荷载由碳纤维与原钢筋共同承担，能够促进钢筋应力的降低，加固结构。在粘贴碳纤维加固技术支持下，其不会受到结构自重及界面尺寸的影响，便于施工，而且不会影响原有结构的完整性，并具有较好的抗腐蚀性、耐久性等。另外，可以采用环氧树脂胶对托盘顶帽裂缝实施封闭处理，免受雨水侵蚀。
3 工艺不当引起的裂缝问题以及混凝土箱梁端部裂缝检测
3.1 后张法预应力箱梁裂缝问题
该裂缝问题主要反映在梁端部，其会出现劈裂型裂缝。以浦梅铁路为例，其梁端部裂缝分布示意图见图4。其主要是在张拉过程中因张应力过大甚至大于梁端混凝土的抗压强度而产生的裂缝，预应力筋与梁之间的作用即为钢筋缩短变形与混凝土梁的约束作用，会导致集中力N作用于混凝土梁端。其拉应力最大值为
，可以计算出抗拉强度在3MPa时，容易发生混凝土开裂。
图3 宝兰铁路桥后张拉预应力梁端部裂缝示意图
3.2 预防措施
针对上述情况，可以适当增加锚固区匹配筋量，提升混凝土抗裂性能；也可以通过增加锚具锚板面积，分散接触应力作用于梁端混凝土。
4 基础不均匀沉降引起桥梁结构裂缝的原因
4.1 裂缝形成原因
桥梁基础形式不同、地质不同，也会引起梁体中部产生裂缝。通常剪切裂缝多出现于梁端搭接位置，由于不均匀沉降产生的结构变形裂缝主要包括变形裂缝。假设
，那么可以得出其最大弯距、剪力及位移，最大应力为
。式中，a为梁长度；x为任一距离；q为线性荷载。以某桥混凝土梁为例，当采用明挖基础，墩身采用桩基础，将会出现明挖基础沉降＞明挖沉降，进而导致梁中部发生横向开裂。
4.2 预防措施
针对地基条件相对较差的情况，需加强对软弱基的处理，将桩基础作为基础型式。针对抗不均匀沉降的情况优先选择桩基础，在设计过程中尽可能确保采用同一基础型式。对于不均匀沉降引起的裂缝问题，可以采用压力注浆的方式，对静压桩实施加固处理，及时抑制沉降，严格按照相关规定加固处理结构裂缝。
5 结语
本文对混凝土结构裂缝检测问题进行了实例分析，明确了多种类型裂缝的特点、形成原因及预防措施。研究证实，在勘察设计阶段要精心设计、确保施工的科学性与合理性，实现对工程结构裂缝的有效控制，其对于铁路桥梁施工有着一定的实践意义与借鉴价值。
参考文献
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收稿日期：2018-01-22
作者简介：李旭阳（1984-），男，陕西渭南人，供职于中铁十一局集团第二工程有限公司，研究方向：工程试验。
