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【摘要】
道路桥梁出现裂缝问题, 而通过控制手段, 可以将道路桥梁出现的裂缝危害降到最低。而道路桥梁在施工中出现裂缝的原因不同,对于道路桥梁的影响也是不同的,因此,本文就深入地对道路桥梁裂缝的产生原因进行了分析, 够找出相关的控制与预防对策, 从而在最大程度上确保道路桥梁工程的质量。
【关键词】道路 桥梁 施工 裂缝
中图分类号:TU997文献标识码: A
【前言】
桥梁工程中最重要的一点就是保证质量。伴随着现代施工技术的发展,在桥梁的施工过程中采取了多种科学的方法,使得整体的安全系数得到了提升。但是由于施工过程中的施工期、材料、天气等多种因素的影响。在桥梁的建筑过程中还是容易出现裂缝。而这些裂缝恰恰就是质量安全的最大威胁
1、桥梁裂缝的危害
桥梁工程出现的裂纹对桥梁的使用有着严重的影响后果。裂纹的出现在很大程度上削弱了桥梁本身固有结构的刚强度和桥梁自身完整性, 除了会影响桥梁外形结构的美观, 还会影响桥梁的使用寿命, 甚至引起桥梁坍塌。
1.1、裂缝对桥梁耐久度的影响
裂缝在桥梁中不可避免会出现, 在一些自然条件下, 裂缝中的渗水, 以及某些地区降的酸雨, 会造成混凝土钢筋的严重腐蚀、混凝土发霉、空洞, 使混凝土保护层脱落, 大大减小了桥梁的使用耐久度。
1.2、裂缝对桥梁结构稳定性的影响
桥梁上的裂缝会对桥梁的整体性造成直接的破坏, 使结构发生失稳, 酿成难以想象的后果。如果在桥梁混凝土表面最初出现裂缝时, 没有进行及时的维护修理, 之后在气温和外力的作用下, 最初的裂缝会慢慢发展成为具有破坏性的深层裂缝和贯穿裂缝。深层裂缝和贯穿裂缝的出现会改变桥梁混凝土的设计受力限度, 一旦超过设计的受力条件, 就会对桥梁的整体结构发生破坏。
1.3、裂缝对桥梁变形的影响
桥梁在承受荷载时会产生相应的微小变形, 当变形没有超过桥梁所能承受的极限变形时, 一般不会对桥梁结构稳定性造成影响, 但是, 一旦超过极限变形就会影响桥梁的正常工作。而在桥梁混凝土表面裂缝出现以后, 桥梁自身整体结构的抗弯强度、剪力强度、拉力强度都会发生变化, 在同等强度荷载下将产生更大的变形。
2、实例分析
某枢纽互通主线拼宽桥上部结构拼接工程概况:该桥是一座单线双幅桥,原桥的单幅宽度为12.0m,该桥起讫里程为MK306+479.524~MK306+871.524,全长395m,位于平曲线内,原桥上部结构为35m连续、刚构T 梁。桥孔T 梁按直梁设置,通过调整翼缘长度以适应曲线线形,墩台基础均为径向布置,桥台处各设置一道D-80 型伸缩缝,6 号交接墩处设D-160 伸缩缝。
3、分析桥梁裂縫的成因
按照形成裂缝的原因进行分类,可以将其分为温度型裂缝、收缩型裂缝、沉降型裂缝、材料质量型裂缝、腐蚀型裂缝等等。其中,收缩型裂缝是由于体积发生收缩变化引起的,又可以分为塑性收缩、干缩两种类型。收缩型裂缝中的塑性收缩往往在混凝土开始凝结与进行混凝土养护之间阶段发生。其成因,是由于在混凝土初凝时,水泥发生剧烈的水化反应。在这一阶段,混凝土会出现水分交换和水分的剧烈蒸发现象,从而导致混凝土由于失水而产生收缩。当混凝土收缩时,在深部混凝土和模板的限制下,表面混凝土发生不均衡收缩,从而导致裂缝的出现,直到裂缝变大;干缩裂缝现象,一般产生于混凝土发生硬化的这一阶段。在这个硬化的过程中,由于表面的混凝土水分易于蒸发,而深部的混凝土水分受到限制,蒸发速度明显较表面慢,故而使得内外混凝土的收缩力大小差异过大,从而使得混凝土表面承受的拉力超过其承受的最大限度,进而产生收缩裂缝。
在桥梁建设施工中,如果施工时正处冬季低温之时,则必须对预应力孔道进行灌浆后采取必要的控温方式,使之温度不会过低。这样一来,很大程度上能够减少发生冻胀裂缝的概率。当外界温度低于零度时,且此时混凝土吸水过多,则水分在低温的作用下冰化膨胀,从而导致混凝土发生强力胀破。此外,当混凝土中参杂骨料过大过多,骨料之间空隙太大,则会直接导致混凝土的吸水性大为增强。如若水灰在混凝土中所占比例偏大,且在施工中出现不均匀搅拌,同时对混凝土的养护不到位,这些都会导致混凝土出现冻胀裂缝现象。混凝土的主要成分,是骨料、水泥、沙石、水分以及一些能够提高混凝土质量的添加剂。如果这些材料中出现质量问题,则也会导致混凝土产生裂缝。其中,例如混凝土中由于骨料过大造成骨料之间空隙过大,会导致混凝土裂缝的产生;混凝土中水分过高,将影响混凝土的结构强度;沙石颗粒太小,则会影响混凝土收缩,导致混凝土质量出现问题。在桥梁建设施工中,明确规定了沙石的最小粒径范围。如果使用粒径小于最小粒径范围的沙石,将会导致严重的混凝土质量问题,留下极大的安全隐患。此外,所使用的沙石中,云母的含量要严格控制,否则有可能影响到混凝土内部的粘合力,导致混凝土内约束力减小,从而产生较大的收缩力。一旦收缩力超出混凝土规定的强度极限,将会导致收缩裂缝的产生。
4、混凝土桥梁裂缝应对措施的分析
4.1、设计计算阶段的应对措施
(1)对于空心板桥梁来说,要想保证其具有良好的行车安全和使用寿命,在设计空心板桥梁的铺装层厚度时,建议由原来的8cm设计成10cm,并且钢筋网的直径也应设计成10 乘以10 直径10;
(2)在计算交通量的过程中,要考虑到超载以及交通量转移这两大因素,建议将超载车辆的荷载转换成为当量轴次,从而计算出更加合理的容许弯沉值,在设计阶段就应留有空间。
(3)对于因温度应力而引起的非结构性裂缝,对于相应的混凝土桥梁规范标准中所提到的因温度荷载而导致的横向温度应力考虑偏小,设计人员应给予足够的重视,通过采取增加结构的安全储备和配置温度应力钢筋等措施来防止温度裂缝的出现。
4.2、施工阶段的应对措施
防止裂缝出现的另一重要措施就是对温度的合理控制。而控制温度的措施主要有:施工中应充分参考工程项目的实际特点,选用水化热程度较低的品种,控制水泥的单位用量,降低内部和外部的温度差,从而放缓降温的速率,而内部散热的方式也可以采用循环冷却系统的方式进行,或是用薄层连续的进行浇筑作业,从而将热量尽快的散发出去。施工中还应严格的把控混凝土的水灰比,重视振捣的作业,确保外加剂用量的合理性,防止氧气进入到混凝土材料中,以保证其具备较好的密实度。避免出现因混凝土质量而导致的非结构裂缝的措施有:混凝土的凝固时间应适宜,下料速度不宜过快,在夏天等高温气候时,必须采取相应的缓凝措施,防止水分被过度的蒸发,不断的改进施工现场的施工工艺,同时也要重视混凝土材料的保温、防雨和养护的工作。当混凝土结构已经出现了裂缝后,补救的材料应选择环氧树脂配以丙酮和固化剂,三类材料的配合比应是1: 0.25: 0.5,用钢刷将裂缝周围5cm 范围内的混凝土刷洗干净,分别用酒精和丙酮冲洗一次,然后在玻璃布的内外各涂一层环氧树脂。在使用玻璃布的过程中,必须先用具备一定浓度纯碱水将其煮沸脱脂,然后再将其冲洗干净并烘干,有效的预防钢筋被大气所腐蚀,延长结构的使用寿命。
4.3、使用阶段的应对措施
使用阶段的应对措施主要就是避免超载的车辆损坏高速公路的路面,具体做法有:
(1)重视路政管理工作。当混凝土桥梁出现不同类型的裂缝时,对其的维修成本高,并且维修难度大,所以在管理的措施上,在高速公路的入口处应做好严格的稽查工作,严禁一切超载车辆进入高速公路,有效的预防桥面被过早的破坏;
(2)重视对混凝土桥梁的维修和养护工作,管理部门的人员各尽其职,严格的遵照行业的标准和规范,层层把关,从而做好桥梁的维修和保养的工作。
【结论】
桥梁建设中最值得关注的问题就是桥梁裂缝问题,引起裂缝的原因有很多种,有的甚至是因很平常的不被重视的因素导致,所以,要根据裂缝出现的原因及时进行弥补,避免危险事故的发生。必须认真对待每一个工作环节,细致全面地考虑建设施工中可能出现的各种影响因素。
【参考文献】
[1] 邢春安, 陈俊杰, 关红民, 等. 混凝土裂缝产生的原因及防治[J]. 河南水利与南水北调, 2011
[2] 邓少辉, 马双梅. 浅谈桥梁混凝土裂缝原因与治理措施[J]. 科技促进发展: 应用版, 2010
[3] 余红军.道路桥梁在施工中存在的质量问题及其控制分析[J].科技风,2010.建筑科学137
道路桥梁出现裂缝问题, 而通过控制手段, 可以将道路桥梁出现的裂缝危害降到最低。而道路桥梁在施工中出现裂缝的原因不同,对于道路桥梁的影响也是不同的,因此,本文就深入地对道路桥梁裂缝的产生原因进行了分析, 够找出相关的控制与预防对策, 从而在最大程度上确保道路桥梁工程的质量。
【关键词】道路 桥梁 施工 裂缝
中图分类号:TU997文献标识码: A
【前言】
桥梁工程中最重要的一点就是保证质量。伴随着现代施工技术的发展,在桥梁的施工过程中采取了多种科学的方法,使得整体的安全系数得到了提升。但是由于施工过程中的施工期、材料、天气等多种因素的影响。在桥梁的建筑过程中还是容易出现裂缝。而这些裂缝恰恰就是质量安全的最大威胁
1、桥梁裂缝的危害
桥梁工程出现的裂纹对桥梁的使用有着严重的影响后果。裂纹的出现在很大程度上削弱了桥梁本身固有结构的刚强度和桥梁自身完整性, 除了会影响桥梁外形结构的美观, 还会影响桥梁的使用寿命, 甚至引起桥梁坍塌。
1.1、裂缝对桥梁耐久度的影响
裂缝在桥梁中不可避免会出现, 在一些自然条件下, 裂缝中的渗水, 以及某些地区降的酸雨, 会造成混凝土钢筋的严重腐蚀、混凝土发霉、空洞, 使混凝土保护层脱落, 大大减小了桥梁的使用耐久度。
1.2、裂缝对桥梁结构稳定性的影响
桥梁上的裂缝会对桥梁的整体性造成直接的破坏, 使结构发生失稳, 酿成难以想象的后果。如果在桥梁混凝土表面最初出现裂缝时, 没有进行及时的维护修理, 之后在气温和外力的作用下, 最初的裂缝会慢慢发展成为具有破坏性的深层裂缝和贯穿裂缝。深层裂缝和贯穿裂缝的出现会改变桥梁混凝土的设计受力限度, 一旦超过设计的受力条件, 就会对桥梁的整体结构发生破坏。
1.3、裂缝对桥梁变形的影响
桥梁在承受荷载时会产生相应的微小变形, 当变形没有超过桥梁所能承受的极限变形时, 一般不会对桥梁结构稳定性造成影响, 但是, 一旦超过极限变形就会影响桥梁的正常工作。而在桥梁混凝土表面裂缝出现以后, 桥梁自身整体结构的抗弯强度、剪力强度、拉力强度都会发生变化, 在同等强度荷载下将产生更大的变形。
2、实例分析
某枢纽互通主线拼宽桥上部结构拼接工程概况:该桥是一座单线双幅桥,原桥的单幅宽度为12.0m,该桥起讫里程为MK306+479.524~MK306+871.524,全长395m,位于平曲线内,原桥上部结构为35m连续、刚构T 梁。桥孔T 梁按直梁设置,通过调整翼缘长度以适应曲线线形,墩台基础均为径向布置,桥台处各设置一道D-80 型伸缩缝,6 号交接墩处设D-160 伸缩缝。
3、分析桥梁裂縫的成因
按照形成裂缝的原因进行分类,可以将其分为温度型裂缝、收缩型裂缝、沉降型裂缝、材料质量型裂缝、腐蚀型裂缝等等。其中,收缩型裂缝是由于体积发生收缩变化引起的,又可以分为塑性收缩、干缩两种类型。收缩型裂缝中的塑性收缩往往在混凝土开始凝结与进行混凝土养护之间阶段发生。其成因,是由于在混凝土初凝时,水泥发生剧烈的水化反应。在这一阶段,混凝土会出现水分交换和水分的剧烈蒸发现象,从而导致混凝土由于失水而产生收缩。当混凝土收缩时,在深部混凝土和模板的限制下,表面混凝土发生不均衡收缩,从而导致裂缝的出现,直到裂缝变大;干缩裂缝现象,一般产生于混凝土发生硬化的这一阶段。在这个硬化的过程中,由于表面的混凝土水分易于蒸发,而深部的混凝土水分受到限制,蒸发速度明显较表面慢,故而使得内外混凝土的收缩力大小差异过大,从而使得混凝土表面承受的拉力超过其承受的最大限度,进而产生收缩裂缝。
在桥梁建设施工中,如果施工时正处冬季低温之时,则必须对预应力孔道进行灌浆后采取必要的控温方式,使之温度不会过低。这样一来,很大程度上能够减少发生冻胀裂缝的概率。当外界温度低于零度时,且此时混凝土吸水过多,则水分在低温的作用下冰化膨胀,从而导致混凝土发生强力胀破。此外,当混凝土中参杂骨料过大过多,骨料之间空隙太大,则会直接导致混凝土的吸水性大为增强。如若水灰在混凝土中所占比例偏大,且在施工中出现不均匀搅拌,同时对混凝土的养护不到位,这些都会导致混凝土出现冻胀裂缝现象。混凝土的主要成分,是骨料、水泥、沙石、水分以及一些能够提高混凝土质量的添加剂。如果这些材料中出现质量问题,则也会导致混凝土产生裂缝。其中,例如混凝土中由于骨料过大造成骨料之间空隙过大,会导致混凝土裂缝的产生;混凝土中水分过高,将影响混凝土的结构强度;沙石颗粒太小,则会影响混凝土收缩,导致混凝土质量出现问题。在桥梁建设施工中,明确规定了沙石的最小粒径范围。如果使用粒径小于最小粒径范围的沙石,将会导致严重的混凝土质量问题,留下极大的安全隐患。此外,所使用的沙石中,云母的含量要严格控制,否则有可能影响到混凝土内部的粘合力,导致混凝土内约束力减小,从而产生较大的收缩力。一旦收缩力超出混凝土规定的强度极限,将会导致收缩裂缝的产生。
4、混凝土桥梁裂缝应对措施的分析
4.1、设计计算阶段的应对措施
(1)对于空心板桥梁来说,要想保证其具有良好的行车安全和使用寿命,在设计空心板桥梁的铺装层厚度时,建议由原来的8cm设计成10cm,并且钢筋网的直径也应设计成10 乘以10 直径10;
(2)在计算交通量的过程中,要考虑到超载以及交通量转移这两大因素,建议将超载车辆的荷载转换成为当量轴次,从而计算出更加合理的容许弯沉值,在设计阶段就应留有空间。
(3)对于因温度应力而引起的非结构性裂缝,对于相应的混凝土桥梁规范标准中所提到的因温度荷载而导致的横向温度应力考虑偏小,设计人员应给予足够的重视,通过采取增加结构的安全储备和配置温度应力钢筋等措施来防止温度裂缝的出现。
4.2、施工阶段的应对措施
防止裂缝出现的另一重要措施就是对温度的合理控制。而控制温度的措施主要有:施工中应充分参考工程项目的实际特点,选用水化热程度较低的品种,控制水泥的单位用量,降低内部和外部的温度差,从而放缓降温的速率,而内部散热的方式也可以采用循环冷却系统的方式进行,或是用薄层连续的进行浇筑作业,从而将热量尽快的散发出去。施工中还应严格的把控混凝土的水灰比,重视振捣的作业,确保外加剂用量的合理性,防止氧气进入到混凝土材料中,以保证其具备较好的密实度。避免出现因混凝土质量而导致的非结构裂缝的措施有:混凝土的凝固时间应适宜,下料速度不宜过快,在夏天等高温气候时,必须采取相应的缓凝措施,防止水分被过度的蒸发,不断的改进施工现场的施工工艺,同时也要重视混凝土材料的保温、防雨和养护的工作。当混凝土结构已经出现了裂缝后,补救的材料应选择环氧树脂配以丙酮和固化剂,三类材料的配合比应是1: 0.25: 0.5,用钢刷将裂缝周围5cm 范围内的混凝土刷洗干净,分别用酒精和丙酮冲洗一次,然后在玻璃布的内外各涂一层环氧树脂。在使用玻璃布的过程中,必须先用具备一定浓度纯碱水将其煮沸脱脂,然后再将其冲洗干净并烘干,有效的预防钢筋被大气所腐蚀,延长结构的使用寿命。
4.3、使用阶段的应对措施
使用阶段的应对措施主要就是避免超载的车辆损坏高速公路的路面,具体做法有:
(1)重视路政管理工作。当混凝土桥梁出现不同类型的裂缝时,对其的维修成本高,并且维修难度大,所以在管理的措施上,在高速公路的入口处应做好严格的稽查工作,严禁一切超载车辆进入高速公路,有效的预防桥面被过早的破坏;
(2)重视对混凝土桥梁的维修和养护工作,管理部门的人员各尽其职,严格的遵照行业的标准和规范,层层把关,从而做好桥梁的维修和保养的工作。
【结论】
桥梁建设中最值得关注的问题就是桥梁裂缝问题,引起裂缝的原因有很多种,有的甚至是因很平常的不被重视的因素导致,所以,要根据裂缝出现的原因及时进行弥补,避免危险事故的发生。必须认真对待每一个工作环节,细致全面地考虑建设施工中可能出现的各种影响因素。
【参考文献】
[1] 邢春安, 陈俊杰, 关红民, 等. 混凝土裂缝产生的原因及防治[J]. 河南水利与南水北调, 2011
[2] 邓少辉, 马双梅. 浅谈桥梁混凝土裂缝原因与治理措施[J]. 科技促进发展: 应用版, 2010
[3] 余红军.道路桥梁在施工中存在的质量问题及其控制分析[J].科技风,2010.建筑科学137