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【摘要】:文章介绍了凝土桥梁裂缝的分类,分析了混凝土桥梁裂缝种类、成因,结合工程实践提出了混凝土桥梁施工裂缝的防治对策。
【关键词】:混凝土;桥梁;施工裂缝;成因;防治对策
引言
在混凝土桥梁的建造和使用过程中,混凝土出现裂缝的问题经常困扰着桥梁工程技术人员。裂缝越大,钢筋的锈蚀就越严重,也就极大地缩短了桥梁的使用寿命。现代科学和大量的工程实践证明:只要采用正确的方法,混凝土桥梁的裂缝是可以控制的。下面对混凝土桥梁裂缝产生的原因作了较全面的分析和总结,以便从中找出控制混凝土桥梁裂缝的办法来指导工程实践。
1裂缝的分类
裂缝总的来说分为两大类:(1)由静荷载和动荷载的应力(包括次应力)所引起的裂缝,属于受力性裂缝,也称为结构性裂缝主要是由于结构承载力不够引起,是强度不足的征兆,潜藏着结构的危险性。(2)由于变形引起的裂缝,属于非受力性裂缝,也称非结构性裂缝,主要是由于结构构件内部自身应力形成。据国内外的调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于变形(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的约占80%以上;属于荷载引起的约占20%左右。
2混凝土桥梁裂缝种类、成因
混凝土桥梁属于钢筋混凝土结构。混凝土的抗拉强度很低,在不大的拉应力作用下就可能出现裂缝。裂缝的产生涉及到荷载、材料、温度、管理等多方面的因素。按其产生的原因可分为以下几类。
2.1 由荷载效应(如弯矩、剪力、扭矩及拉力)引起的裂缝
由荷载引起的裂缝一般是与受力钢筋以一定角度相交的横向裂缝。由于局部粘结应力过大,沿钢筋长度出现的粘结裂缝也是荷载引起的一种裂缝,这种裂缝通常是针脚状及劈裂裂缝。
2.2 由外加变形或约束变形引起的裂缝
外加变形或约束变形一般有地基的不均匀沉降、混凝土的收缩及温差等。约束变形越大,裂缝宽度也越大。例如在钢筋混凝土薄腹T梁的腹板表面上出现中间宽两端窄的竖向裂缝,这是混凝土结硬时,腹板混凝土受到四周混凝土及钢筋骨架约束而引起的裂缝。
2.3鋼筋锈蚀裂缝
由于保护层混凝土碳化或冬季施工中掺氯盐过多导致钢筋锈蚀。锈蚀产物的体积比钢筋被锓蚀的体积大2~3倍,这种体积膨胀使外围混凝土产生相当大的拉应力,引起混凝土开裂,甚至保护层混凝土剥落。钢筋锈蚀裂缝是沿钢筋长度方向劈裂的纵向裂缝。
2.4施工材料引起的裂缝
混凝土桥梁是由钢筋和混凝土构成。钢筋在混凝土桥梁中主要起到帮助混凝土承受拉力和压力的作用。但梁内除了这些受力钢筋,还需布置一些构造钢筋来满足不同的要求。其中有的钢筋可以起到抗裂作用,这种抗裂钢筋的粗细及位置将直接影响其作用。另外,混凝土的材料性能、水灰比、配合比等也直接影响裂缝的产生。
(1)如果钢筋直径过小和钢筋网位置不当,就不能充分发挥钢筋的抗裂作用。
(2)水泥用量过大,导致在混凝土凝固过程中产生大量的水化热,导致收缩量很大。
(3)砂的含泥量及粒径对混凝土干缩有较大的影响。随着含泥量的增大,混凝土收缩增大,抗拉强度降低,容易产生裂缝。
(4)混凝土中粗骨料是抵抗收缩的主要材料,在配合比不变的情况下,混凝土收缩随砂率增大而增大。
(5)水灰比是影响混凝土收缩的最主要因素,混凝土中用水量越大,坍落度越大,则收缩越大。此外,钢筋的粘结性能、混凝土标号等对裂缝开展的宽度也有一定的影响。
2.5施工工艺引起的裂缝
在混凝土桥板的浇筑、运输及吊装过程中,若施工工艺不合理也容易产生裂缝,比较典型常见的有以下几种情况:
(1)混凝士振捣不密实、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;
(2)混凝土搅拌、运输时间过长,使水蒸发过多,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;
(3)施工时模板刚度不足,在浇筑混凝土时,由于侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝;
(4)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;
(5)装配式结构,在构件运输、堆放时,支承垫木不在一条垂直线上,或悬臂过长,或运输过程中剧烈颠撞;吊装时吊点位置不当,T梁等侧向刚度较小的构件,侧向无可靠的加固措施等,均可能产生裂缝。
3混凝土桥梁施工裂缝的防治对策
3.1桥梁防裂控制技术
3.1.1对于温度裂缝
对于日温差和季节温差,在建模计算时,所有输入参数应与实桥相符,充分考虑桥梁所在地区实际情况,选择合理的温度梯度模式和最大温差,如有必要可进行现场的测试,数据反馈以修正模型的计算。
在混凝土中掺人适量的粉煤灰,可降低水化热温度应力。粉煤灰可以减小最大温差,从而降低了最大拉应力,有利于提高混凝土早期抗裂性能;可以通过水化热效应的分析,找出温度应力较大的区域,在初凝期间对其保温、洒水养护;控制合理的拆模时间,要考虑气温的波动,不宜在气温骤降时拆模,防止混凝土表面发生“温度冲击”现象而导致裂缝的出现;降低混凝土的温度,特别对于夏季施工,宜在温度较低的凌晨浇筑混凝土。
3.1.2对于收缩徐变裂缝
混凝土收缩徐变模型很多,不同模型的建立机理不完全相同,参数的选择也各有特点,而预测模型中有限的几个参数很难代表复杂的材料特性,这就造成收缩徐变预测精度不高。在进行混凝土桥梁设计,特别是在进行大跨度混凝土桥梁设计时,必须将收缩徐变对结构内力的影响进行精确地分析,如有必要应进行混凝土收缩徐变的试验研究,为设计计算提供真实的材料和环境参数来修正预测模型,提高其预测精度。另外,良好的养护方法,可以减小混凝土的收缩,所以浇筑后应做好覆盖洒水保湿工作。
3.1.3对于预应力损失导致的裂缝
竖向预应力损失过大常常会导致腹板斜裂缝的产生。为了尽可能减少这类斜裂缝的出现,应现场测算钢筋回缩量、锚具变形和垫板挤压变形,从而较为准确地估算竖向预应力损失;竖向预应力施工质量差是个比较严重的现象,切忌竖向预应力的漏张和欠张;适当设置竖弯预应力束,以抵抗斜截面的主拉应力。
3.1.4对于设计或施工不当导致的裂缝
设计应严格遵循规范的要求;计算模型力求与实际结构相符,荷载取值要准确;预应力筋和普通钢筋的配置要合理。局部构造处理要得当,避免在断面处产生应力集中,增配钢筋要满足受力的要求还要考虑施工的可行性;提交的施工图纸应交待清楚,切不可含糊不清。施工单位应按照施工图施工;施工机械、材料等的堆放不得超限;模板的搭设要严密,混凝土的振捣要密实、均匀,防止空洞、蜂窝的出现;混凝土要有良好的养护,不可为了加快施工进度而提早拆模,特别是对于冬季施工,应做好保温措施,防止骤冷骤热出现内外温度不均;预应力筋的张拉应等到混凝土强度达到允许值,防止因混凝土强度不足而开裂,预应力筋张托应采用双控,保证张拉值达到设计值,同时应遵循设计要求按一定的顺序分批张拉,不可随意改变施工顺序。
结束语
综上所诉,在桥梁工程中,裂缝是混凝土桥梁结构中普遍存在的问题,裂缝的产生不但会影响桥梁的使用功能,还可以有效的降低桥梁的抗渗能力,使材料的耐久性降低,影响建桥梁的承载能力。因此,采取合理的措施和方法来进行处理,来有效的防治混凝土出现裂缝,就可以全面保证建筑物和构件的安全,确保整个工程的质量。
参考文献:
[1]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出社。1989.
[2]何英,马永,姜喜杰.混凝土桥梁裂缝成因综述[J].北京交通,2006,(6):111—112.
[3]梁彦辉.钢筋混凝土楼板裂缝的成因和防治措施[J].中国新技术新产品,2009,(17).
[4]蒋薇.解决建筑裂缝若干措施的探讨[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009,(01).
[5]王项辉,郭锐.混凝土楼板裂缝的施工问题浅析[J].黑龙江科技信息,2009,(01).
【关键词】:混凝土;桥梁;施工裂缝;成因;防治对策
引言
在混凝土桥梁的建造和使用过程中,混凝土出现裂缝的问题经常困扰着桥梁工程技术人员。裂缝越大,钢筋的锈蚀就越严重,也就极大地缩短了桥梁的使用寿命。现代科学和大量的工程实践证明:只要采用正确的方法,混凝土桥梁的裂缝是可以控制的。下面对混凝土桥梁裂缝产生的原因作了较全面的分析和总结,以便从中找出控制混凝土桥梁裂缝的办法来指导工程实践。
1裂缝的分类
裂缝总的来说分为两大类:(1)由静荷载和动荷载的应力(包括次应力)所引起的裂缝,属于受力性裂缝,也称为结构性裂缝主要是由于结构承载力不够引起,是强度不足的征兆,潜藏着结构的危险性。(2)由于变形引起的裂缝,属于非受力性裂缝,也称非结构性裂缝,主要是由于结构构件内部自身应力形成。据国内外的调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于变形(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的约占80%以上;属于荷载引起的约占20%左右。
2混凝土桥梁裂缝种类、成因
混凝土桥梁属于钢筋混凝土结构。混凝土的抗拉强度很低,在不大的拉应力作用下就可能出现裂缝。裂缝的产生涉及到荷载、材料、温度、管理等多方面的因素。按其产生的原因可分为以下几类。
2.1 由荷载效应(如弯矩、剪力、扭矩及拉力)引起的裂缝
由荷载引起的裂缝一般是与受力钢筋以一定角度相交的横向裂缝。由于局部粘结应力过大,沿钢筋长度出现的粘结裂缝也是荷载引起的一种裂缝,这种裂缝通常是针脚状及劈裂裂缝。
2.2 由外加变形或约束变形引起的裂缝
外加变形或约束变形一般有地基的不均匀沉降、混凝土的收缩及温差等。约束变形越大,裂缝宽度也越大。例如在钢筋混凝土薄腹T梁的腹板表面上出现中间宽两端窄的竖向裂缝,这是混凝土结硬时,腹板混凝土受到四周混凝土及钢筋骨架约束而引起的裂缝。
2.3鋼筋锈蚀裂缝
由于保护层混凝土碳化或冬季施工中掺氯盐过多导致钢筋锈蚀。锈蚀产物的体积比钢筋被锓蚀的体积大2~3倍,这种体积膨胀使外围混凝土产生相当大的拉应力,引起混凝土开裂,甚至保护层混凝土剥落。钢筋锈蚀裂缝是沿钢筋长度方向劈裂的纵向裂缝。
2.4施工材料引起的裂缝
混凝土桥梁是由钢筋和混凝土构成。钢筋在混凝土桥梁中主要起到帮助混凝土承受拉力和压力的作用。但梁内除了这些受力钢筋,还需布置一些构造钢筋来满足不同的要求。其中有的钢筋可以起到抗裂作用,这种抗裂钢筋的粗细及位置将直接影响其作用。另外,混凝土的材料性能、水灰比、配合比等也直接影响裂缝的产生。
(1)如果钢筋直径过小和钢筋网位置不当,就不能充分发挥钢筋的抗裂作用。
(2)水泥用量过大,导致在混凝土凝固过程中产生大量的水化热,导致收缩量很大。
(3)砂的含泥量及粒径对混凝土干缩有较大的影响。随着含泥量的增大,混凝土收缩增大,抗拉强度降低,容易产生裂缝。
(4)混凝土中粗骨料是抵抗收缩的主要材料,在配合比不变的情况下,混凝土收缩随砂率增大而增大。
(5)水灰比是影响混凝土收缩的最主要因素,混凝土中用水量越大,坍落度越大,则收缩越大。此外,钢筋的粘结性能、混凝土标号等对裂缝开展的宽度也有一定的影响。
2.5施工工艺引起的裂缝
在混凝土桥板的浇筑、运输及吊装过程中,若施工工艺不合理也容易产生裂缝,比较典型常见的有以下几种情况:
(1)混凝士振捣不密实、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;
(2)混凝土搅拌、运输时间过长,使水蒸发过多,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;
(3)施工时模板刚度不足,在浇筑混凝土时,由于侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝;
(4)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;
(5)装配式结构,在构件运输、堆放时,支承垫木不在一条垂直线上,或悬臂过长,或运输过程中剧烈颠撞;吊装时吊点位置不当,T梁等侧向刚度较小的构件,侧向无可靠的加固措施等,均可能产生裂缝。
3混凝土桥梁施工裂缝的防治对策
3.1桥梁防裂控制技术
3.1.1对于温度裂缝
对于日温差和季节温差,在建模计算时,所有输入参数应与实桥相符,充分考虑桥梁所在地区实际情况,选择合理的温度梯度模式和最大温差,如有必要可进行现场的测试,数据反馈以修正模型的计算。
在混凝土中掺人适量的粉煤灰,可降低水化热温度应力。粉煤灰可以减小最大温差,从而降低了最大拉应力,有利于提高混凝土早期抗裂性能;可以通过水化热效应的分析,找出温度应力较大的区域,在初凝期间对其保温、洒水养护;控制合理的拆模时间,要考虑气温的波动,不宜在气温骤降时拆模,防止混凝土表面发生“温度冲击”现象而导致裂缝的出现;降低混凝土的温度,特别对于夏季施工,宜在温度较低的凌晨浇筑混凝土。
3.1.2对于收缩徐变裂缝
混凝土收缩徐变模型很多,不同模型的建立机理不完全相同,参数的选择也各有特点,而预测模型中有限的几个参数很难代表复杂的材料特性,这就造成收缩徐变预测精度不高。在进行混凝土桥梁设计,特别是在进行大跨度混凝土桥梁设计时,必须将收缩徐变对结构内力的影响进行精确地分析,如有必要应进行混凝土收缩徐变的试验研究,为设计计算提供真实的材料和环境参数来修正预测模型,提高其预测精度。另外,良好的养护方法,可以减小混凝土的收缩,所以浇筑后应做好覆盖洒水保湿工作。
3.1.3对于预应力损失导致的裂缝
竖向预应力损失过大常常会导致腹板斜裂缝的产生。为了尽可能减少这类斜裂缝的出现,应现场测算钢筋回缩量、锚具变形和垫板挤压变形,从而较为准确地估算竖向预应力损失;竖向预应力施工质量差是个比较严重的现象,切忌竖向预应力的漏张和欠张;适当设置竖弯预应力束,以抵抗斜截面的主拉应力。
3.1.4对于设计或施工不当导致的裂缝
设计应严格遵循规范的要求;计算模型力求与实际结构相符,荷载取值要准确;预应力筋和普通钢筋的配置要合理。局部构造处理要得当,避免在断面处产生应力集中,增配钢筋要满足受力的要求还要考虑施工的可行性;提交的施工图纸应交待清楚,切不可含糊不清。施工单位应按照施工图施工;施工机械、材料等的堆放不得超限;模板的搭设要严密,混凝土的振捣要密实、均匀,防止空洞、蜂窝的出现;混凝土要有良好的养护,不可为了加快施工进度而提早拆模,特别是对于冬季施工,应做好保温措施,防止骤冷骤热出现内外温度不均;预应力筋的张拉应等到混凝土强度达到允许值,防止因混凝土强度不足而开裂,预应力筋张托应采用双控,保证张拉值达到设计值,同时应遵循设计要求按一定的顺序分批张拉,不可随意改变施工顺序。
结束语
综上所诉,在桥梁工程中,裂缝是混凝土桥梁结构中普遍存在的问题,裂缝的产生不但会影响桥梁的使用功能,还可以有效的降低桥梁的抗渗能力,使材料的耐久性降低,影响建桥梁的承载能力。因此,采取合理的措施和方法来进行处理,来有效的防治混凝土出现裂缝,就可以全面保证建筑物和构件的安全,确保整个工程的质量。
参考文献:
[1]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出社。1989.
[2]何英,马永,姜喜杰.混凝土桥梁裂缝成因综述[J].北京交通,2006,(6):111—112.
[3]梁彦辉.钢筋混凝土楼板裂缝的成因和防治措施[J].中国新技术新产品,2009,(17).
[4]蒋薇.解决建筑裂缝若干措施的探讨[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009,(01).
[5]王项辉,郭锐.混凝土楼板裂缝的施工问题浅析[J].黑龙江科技信息,2009,(01).