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  • 混凝土桥梁裂缝种类和产生的原因_浅析桥梁裂缝产生原因

    分类:实习工作计划 时间:2019-05-30 本文已影响

      【摘 要】本文详细介绍了几种常见的桥梁裂缝产生的原因。  【关键词】桥梁;裂缝;原因  0.概述  在桥梁建造和使用过程中,因出现裂缝而影响工程质量屡见不鲜。混凝土开裂可以说是多发病,经常困扰着桥梁工程技术人员。采取一定的设计和施工措施,很多裂缝是可以控制的。
      1.桥梁裂缝原因分析
      混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
      1.1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。
      直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。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;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸交代不清等。
      (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,随意起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
      (3)使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。
      次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。产生的原因有:
      (1)在设计外荷载作用下,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结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰,理论计算该处不会存在弯矩,但实际该铰仍然能够抗弯,以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。
      (2)桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中,经常在跨内根据截面内力需要截断钢束,设置锚头,而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此,若处理不当,在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
      1.2温度变化引起的裂缝
      混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:
      (1)年温差。一年中四季温度不断变化,但变化相对缓慢,对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移,一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调,只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝,例如拱桥、刚架桥等。我国年温差一般以一月和七月的月平均温度作为变化幅度。考虑到混凝土的蠕变特性,年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。
      (2)日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后,温度明显高于其它部位,温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。
      (3)骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降,但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行,混凝土弹性模量不考虑折减。
      (4)水化热。出现在施工过程中,大体积混凝土(厚度超过2.0米)浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况,尽量选择水化热低的水泥品种,限制水泥单位用量,减少骨料入模温度,降低内外温差,并缓慢降温,必要时可采用循环冷却系统进行内部散热,或采用薄层连续浇筑以加快散热。
      (5)蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当,混凝土骤冷骤热,内外温度不均,易出现裂缝。
      (6)预制T梁之间横隔板安装时,支座预埋钢板与调平钢板焊接时,若焊接措施不当,铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热张拉法张拉预应力构件时,预应力钢材温度可升高至350°C ,混凝土构件也容易开裂。
      1.3地基础变形引起的裂缝
      由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:
      (1)地质勘察精度不够、试验资料不准。比如丘陵区或山岭区桥梁,勘察时钻孔间距太远,而地基岩面起伏又大,勘察报告不能充分反映实际地质情况。
      (2)地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁,河沟处的地质与山坡处变化较大,河沟中甚至存在软弱地基,地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。
      (3)结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下,各部分基础荷载差异太大时,有可能引起不均匀沉降,例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大,中部的沉降就要比两边大,箱涵可能开裂。
      (4)结构基础类型差别大。同一联桥梁中,混合使用不同基础如扩大基础和桩基础,或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时,或同时采用扩大基础但基底标高差异大时,也可能引起地基不均匀沉降。
      (5)分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时,如分期修建的高速公路左右半幅桥梁,新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结,均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。
      (6)地基冻胀。地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。
      1.4施工工艺质量引起的裂缝
      (1)混凝土保护层过厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
      (2)混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。
      (3)混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。
      (4)混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。
      (5)施工时拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
      (6)施工前对支架压实不足或支架刚度不足,浇筑混凝土后支架不均匀下沉,导致混凝土出现裂缝。
      2.总结
      由上述可知,设计疏漏、施工水平低、监理监督不力,均可能使混凝上桥梁出现裂缝、因此,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中,进一步加强巡查和管理,及时发现和处理问题,也是相当重要的一个环节。 [科]
      【参考文献】
      [1]公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)人民交通出版社.
      [2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)人民交通出版社.
      [3]公路工程水泥混凝土试验规程(JTJ053-94)人民交通出版社.
      [4]公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)人民交通出版社.
      [5]公路桥涵设计通用设计规范(JTG D60-2004)人民交通出版社.
      [6]公路工程地质勘察规范(JTJ064-98)人民交通出版社.
      [7]桥梁工程.人民交通出版社.

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