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談橋梁裂縫在道橋工程中的影響
發布時間:2012/12/12
談橋梁裂縫在道橋工程中的影響
摘要:本人結合多年參與公路橋梁現場施工工作實踐,對部分橋梁在建設過程中常見的一些裂縫類型進行歸類總結,通過查找原因分析問題,才能讓我們真正地了解各種裂縫的引發成因,進而制訂防范措施,達到預防布控之目的。
關鍵詞:橋梁工程;結構裂縫;裂縫類型;誘發原因

        0  引言
        在橋梁工程中混凝土橋梁縫的種類,就基其產生的原因,主要可劃分如下幾種:
        1  荷載引起的裂縫
        混凝土橋梁在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫,歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。
        直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。裂縫產生的原因有:①設計計算階段,結構計算時不計算或部分漏算;計算模型不合理;結構受力假設與實際受力不符;荷載少算或漏算;內力與配筋計算錯誤;結構安全系數不夠。結構設計時不考慮施工的可能性;設計斷面不足;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構剛度不足;構造處理不當;設計圖紙交代不清等。②施工階段,不加限制地堆放施工,擅自更改結構施工順序,改變結構受力特點,隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工,擅自更改結構施工順序,改變結構受力模式;不對結構做機器振動下的疲勞強充驗算等。③使用階段,超出設計載荷的重型車輛過橋;受車輛、船舶的接觸、撞擊;發生大風、大雪、地震、爆炸等。
        次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。裂縫產生的原因有:①在設計外荷載作用下,由于結構物的、實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮,從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。②橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等,在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算,一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明,受力構件挖孔后,力流將產生繞射現象,在孔洞附近密集,產生巨大的應力集中。在長跨預截斷鋼束,設置錨頭,而在錨固斷面附近經常可以看到裂縫。因此,若處理不當,在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。
        2  溫度變化引起的裂縫
        ①年溫差。一年中四季溫度不斷變化,但變化相對緩慢,對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移,一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調,只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫,例如拱橋、剛架橋等。我國年溫差一般以一月和七月平均溫度的作為變化幅度。考慮到混凝土的蠕變特性,年溫差內力計算時混凝土彈性模量應考慮折減。②日照。橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后,溫度明顯高于其它部位,溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身的約束作用,導致局部拉應力較大,出現裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。③驟然降溫。 

突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表溫度突然下降,但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度突然下降,但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時可采用設計規范或參考實橋資料進行,混凝土彈性量不考慮折減。
        3  收縮引起的裂縫
        塑性收縮。在施工過程中、混凝土筑后4-5小時左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和分急劇,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大,可達1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋,便形成洞鋼筋方向的裂縫。縮水收縮干縮。混凝土結硬以后,隨著表層水逐步蒸發,溫度逐步降低,混凝土體積減小,稱為縮水收。因混凝土表層水分損失快,內部損失慢,因此產生表面民縮大、內部收縮小的不均,鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯,混凝土表面容易出現龜裂紋。
        自生收縮是混凝土在硬化過程中,水泥與水發生水化反應,這種收縮與外界濕度無且可以是正的(即收縮、如普通硅酸鹽水泥混凝土),也可以是負的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。
        炭化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮變形。炭化收縮只有在溫度505℃左右才能發生,且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化收縮一般不做計算
        混凝土收縮裂縫的特點是大部分表面裂縫,寬度較細,且縱橫交錯,成龜裂狀,形狀沒有任何規律
        研究表明,影響混凝土收縮裂縫的主要因素有:水泥品種、標號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥土收縮性較高,普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單體積用量越大、磨細度越大,則混凝土收縮越大,且發生收縮時間越長。例如,為了提高混凝土的強度,施工時經常采用強行增加水泥用量的做法,施工時經常用強行增加水泥用量的做法,用不水量大。火灰比越高,混凝土收縮越大。養護方法。良好的養護方法可加速混凝土的水化反應,獲得較高的混凝土強度。養護時間越長,則混凝土收縮越小。對于溫度和收縮引起的裂縫,增配構造鋼筋可用明顯提高混凝土的抗裂性,尤其是薄壁結構(壁厚20-60cm)。構造上配筋宜優先采用小直徑鋼筋小距布置,全截面構造配筋率宜低于0.3%,一般可采用0.3%-0.5%。
        4  施工工藝質量引起的裂縫
        在混凝土結構中,若施工工藝不合理、施工質量低劣,容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿各種裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異,比較典型常見的有:①混凝土保護層過厚,或亂踩已綁扎的上層鋼筋,使承受負彎矩的受力筋保護層加厚,導致構件有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。②混凝土振搗不密實、不均勻、出一蜂窩、麻面、空洞,導致鋼筋誘蝕或其它荷載裂縫的起源點。③混凝土流動性較低,在硬化前因混凝土沉實不足,硬化后沉實過大,容易發生裂縫,既塑性收縮性。④混凝土攪拌、運輸時間過長,使水分發過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫。⑤混凝土分層或分段時,接頭部位處理裂縫。⑥混凝土分層或分段時,接頭部位處理不好,易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。⑦施工時拆模過程,混凝土強度不足,使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。
 
 
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