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[摘 要]文章针对桥梁施工混凝土裂缝做了一些理论和实践的探讨,探讨了桥梁施工混凝土裂缝的种类、产生原因,并对桥梁混凝土裂缝的施工防治措施提出了相关的建议。
[关键词]桥梁施工;混凝土裂缝;防治
中图分类号:U445文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0138-01
引言
桥梁施工过程中,很容易出现裂缝,裂缝的出现不仅会影响工程质量,甚至会导致桥梁垮塌,混凝土开裂经常困扰着桥梁工程技术人员。其实,如果采取有效的施工措施,很多裂缝是可以避免和控制的,为了尽量避免工程中出现危害较大的裂缝,文章对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因作了较全面分析、总结,以便施工施工中做出行之有效的控制方法保证工程的质量。
1、混凝土桥梁裂缝种类、成因实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因,现主要分析以下几种:
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力是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝,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,随意翻身,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:超出设计载何的重型车辆过桥,受车辆、船舶的接触,撞击、发生大风,大雪,地震,爆炸等。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点,这类裂缝多出现在受拉区,受剪区或振动严重部位。
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,则在结构內将产生应力,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将随湿度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素。
1.3 引缩引起的裂缝。在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的,在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和碳化收缩。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,形成龟裂状,形态没有任何规律。
1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝。由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀变化,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂,剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
1.5 施工质量引起的裂缝。
1)混凝土保护层过厚,或乱踩已绑扎上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构建的有效高度减少,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝;
2)混凝土振动捣不密实,不均匀,出现蜂窝,麻面,空洞,导致钢筋锈蚀若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,引起混凝土坍落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝;
4)用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其他原因加大了水灰比,导致混凝土结硬化时收缩量增加,使得混凝土体积上出现不规则裂缝;
5)混凝土分层或分段浇筑时,接部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现
裂缝;
6)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;7)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。
1.6 养护条件引起的裂缝。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,混凝土硬化正常,但只适用于试块,现场施工中不可能拥有这种条件,但是必须注意到,现场混凝土砼养护越接近标准条件,混凝土砼开裂可能性就越小。
2、桥梁施工混凝土裂缝的预防措施2.1 预防温度变化产生裂缝的措施。
1) 防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;
2)防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度;
3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
2.2 预防钢筋锈蚀引起的裂缝的措施。要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度,施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入,同时产生严格控制含氧盐的外加剂用量。
2.3 预防施工质量引起裂缝措施。良好的施工方案与预防,控制裂缝有很大的关系,施工方案主要应确定一定浇筑量,施工缝间距,位置及构造,浇筑时间,运输及振捣等,一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位,除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设计在混凝土砼的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温度大的日子,如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制混凝土砼入模温度。
2.4 预防养护条件引起的裂缝措施,养护的目的是使混凝土砼正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响,技术关键是设法使混凝土砼温度级慢慢下降到接近外界气温。大体积混凝土由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就是不能满足于用常规方法,具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响。养护期应以混凝土砼强度增长最快的阶段为准即7~28天,最好能长些。
2.5 桥梁工程养护的具体措施。
1)普通混凝土梁的维修养护。在裂缝处理阶段,加强观测和监护,稳定后,再采取补修办法达到养护目的,在进行修补前,应视检查分析裂缝的发生原因处理,处理后还要观察修补效果。
2)预应力钢筋混凝土桥梁的维修养护。裂缝垂直桥轴线方向的龟甲状裂缝,缝宽在0.1mm以上,间距是0.6~1.0mm,可以判断为桥面刚度不足,应采用粘结着钢板,玻璃纤维等高强度塑料板置于板底面,再往板缝中压入环氧树脂,对普通采用的钢板伸缩缝,其中有的已在焊接处破坏,钢桥发生变形,除及时补修外,应适当增强角钢的锚固钢筋,还应当选用W型橡胶伸缩裂,即节省钢筋又利于维修养护。
参考文献
[1] 苏增奇,吴建.键桥梁工程水中系的梁的施工技术[J].广东土木与建筑,2002.
[2] 陶虹,刘明武.浅谈桥梁工程混凝土外观质量的施工控制[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2002.
[3] 宫振堂,姜大鹏.浅谈桥梁工程钻孔桩[J].桩黑龙江省交通科技,2003.
[关键词]桥梁施工;混凝土裂缝;防治
中图分类号:U445文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0138-01
引言
桥梁施工过程中,很容易出现裂缝,裂缝的出现不仅会影响工程质量,甚至会导致桥梁垮塌,混凝土开裂经常困扰着桥梁工程技术人员。其实,如果采取有效的施工措施,很多裂缝是可以避免和控制的,为了尽量避免工程中出现危害较大的裂缝,文章对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因作了较全面分析、总结,以便施工施工中做出行之有效的控制方法保证工程的质量。
1、混凝土桥梁裂缝种类、成因实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因,现主要分析以下几种:
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力是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝,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,随意翻身,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:超出设计载何的重型车辆过桥,受车辆、船舶的接触,撞击、发生大风,大雪,地震,爆炸等。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点,这类裂缝多出现在受拉区,受剪区或振动严重部位。
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,则在结构內将产生应力,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将随湿度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素。
1.3 引缩引起的裂缝。在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的,在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和碳化收缩。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,形成龟裂状,形态没有任何规律。
1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝。由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀变化,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂,剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。
1.5 施工质量引起的裂缝。
1)混凝土保护层过厚,或乱踩已绑扎上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构建的有效高度减少,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝;
2)混凝土振动捣不密实,不均匀,出现蜂窝,麻面,空洞,导致钢筋锈蚀若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,引起混凝土坍落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝;
4)用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其他原因加大了水灰比,导致混凝土结硬化时收缩量增加,使得混凝土体积上出现不规则裂缝;
5)混凝土分层或分段浇筑时,接部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现
裂缝;
6)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;7)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。
1.6 养护条件引起的裂缝。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,混凝土硬化正常,但只适用于试块,现场施工中不可能拥有这种条件,但是必须注意到,现场混凝土砼养护越接近标准条件,混凝土砼开裂可能性就越小。
2、桥梁施工混凝土裂缝的预防措施2.1 预防温度变化产生裂缝的措施。
1) 防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;
2)防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度;
3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
2.2 预防钢筋锈蚀引起的裂缝的措施。要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度,施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入,同时产生严格控制含氧盐的外加剂用量。
2.3 预防施工质量引起裂缝措施。良好的施工方案与预防,控制裂缝有很大的关系,施工方案主要应确定一定浇筑量,施工缝间距,位置及构造,浇筑时间,运输及振捣等,一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位,除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设计在混凝土砼的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温度大的日子,如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制混凝土砼入模温度。
2.4 预防养护条件引起的裂缝措施,养护的目的是使混凝土砼正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响,技术关键是设法使混凝土砼温度级慢慢下降到接近外界气温。大体积混凝土由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就是不能满足于用常规方法,具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响。养护期应以混凝土砼强度增长最快的阶段为准即7~28天,最好能长些。
2.5 桥梁工程养护的具体措施。
1)普通混凝土梁的维修养护。在裂缝处理阶段,加强观测和监护,稳定后,再采取补修办法达到养护目的,在进行修补前,应视检查分析裂缝的发生原因处理,处理后还要观察修补效果。
2)预应力钢筋混凝土桥梁的维修养护。裂缝垂直桥轴线方向的龟甲状裂缝,缝宽在0.1mm以上,间距是0.6~1.0mm,可以判断为桥面刚度不足,应采用粘结着钢板,玻璃纤维等高强度塑料板置于板底面,再往板缝中压入环氧树脂,对普通采用的钢板伸缩缝,其中有的已在焊接处破坏,钢桥发生变形,除及时补修外,应适当增强角钢的锚固钢筋,还应当选用W型橡胶伸缩裂,即节省钢筋又利于维修养护。
参考文献
[1] 苏增奇,吴建.键桥梁工程水中系的梁的施工技术[J].广东土木与建筑,2002.
[2] 陶虹,刘明武.浅谈桥梁工程混凝土外观质量的施工控制[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2002.
[3] 宫振堂,姜大鹏.浅谈桥梁工程钻孔桩[J].桩黑龙江省交通科技,2003.