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摘要:混凝土是国内应用最广泛的建筑材料,其抗压性、可塑性以及耐火性优势十分明显,但抗拉能力较差,施工过程中容易开裂。混凝土裂缝是公路桥梁工程施工过程中常见的问题之一,混凝土裂缝的出现会影响工程质量甚至造成工程安全隐患,因此,加强混凝土裂缝的预防控制是十分重要的。本文对公路桥梁施工中混凝土裂缝问题进行了探讨。
关键词:公路桥梁;混凝土;裂缝成因;预防措施
中图分类号:U448文献标识码: A
一、公路桥梁施工混凝土裂缝的成因
1、由温度变化引起的混凝土裂缝
温度变化是混凝土裂缝产生的主要原因。同其它物体一样,混凝土也有热胀冷缩的性质。在公路桥梁施工过程中,混凝土外部结构或者内部结构温度发生变化的时候,都会导致混凝土结构发生变形。特别是大体积混凝土浇筑时,对水化计算不准,现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土温度过高或内外温差过大,产生裂缝。当结构变形受到相应的约束的时候,在混凝土结构内部就会产生应力。混凝土的抗拉强度是有限的,如果产生的应力超过结构的抗拉强度,就会导致裂缝的产生,由温度引起的裂缝即是人们常说的温度裂缝。
2、混凝土收缩
公路桥梁工程施工过程中由于混凝土收缩引起的混凝土裂缝最为常见。混凝土浇筑完成后4~5h内开始发生自主收缩,这时水泥水化反应最为剧烈,水分蒸发加速,最终导致混凝土变形,混凝土构件由于不均匀收缩极易导致表面裂缝产生。当然,混凝土内外水分蒸发速度不同,内外收缩幅度不同也是导致混凝土表面承受过大拉力产生收缩裂缝。
3、荷载引起的裂缝
荷载裂缝是混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝,由直接应力裂缝、次应力裂缝组成。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力裂缝.。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
在设计计算阶段,结构计算不正确或错算、漏算等;施工阶段不按设计图纸施工,改变结构受力模式;超出设计载荷的重型车辆过桥,或受车辆、船舶的撞击等都会引起直接应力裂缝。在设计外荷载作用时,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入,错算、漏算;施工过程中违规操作,不按图纸施工,擅自改变结构受力模式;超出设计载荷的重型车辆通过,受到撞击等都会引起直接应力裂缝。裂缝主要是由次应力产生的,张拉、劈裂、剪切过度都会造成次应力裂缝。由于桥梁结构的特殊性,经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,多转角处或形状突变处,如果没有做恰当的处理,就会产生次应力裂缝。在实际工程中,应注意加强预防措施,避免结构、断面突变,如将转角做成圆角,减缓突变速度。同时,加强构造配筋,转角处增加斜向钢筋,在周边设置护边角钢。
4、地基础变形引起的裂缝
地基变形裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝,常见的有八字裂缝和斜向裂缝。结构开裂是由于在超静结构中,基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,产生的附加应力超过钢筋混凝土的抗拉能力而形成的。地基不均勻沉降裂缝的形态是多种多样的,有些裂缝随时间长期变化,裂缝宽度较宽,有时宽至数厘米。基础的不均匀沉降影响裂缝的分布、宽度和结构形式。引起基础不均匀沉降的原因是多种多样的,概括起来主要有下面几种:没有做好地质勘察工作,在没有充分掌握地质情况就设计、施工;地基地质差异大,不同压缩性地基土引起不均匀沉降;各部分基础结构荷载差异大;混合使用不同基础、或虽然选用相同的桩基,但桩径或桩长差别大,或虽然同时扩大基础但基底标高差异大时;由于项目时期不同,需要分期建造的基础;地基的冰冻或融化;桥梁基础建于恶劣的地质上面;使用期间原有基础情况变化等均可能造成不均匀沉降。基础不均匀沉降引起的上部结构的裂缝,属于结构性裂缝,严重影响着桥梁的安全,应要慎重进行处理,要在沉降停止或采取加固地基等方法消除沉降后,才能进行裂缝处理。
5、由材料质量引起的混凝土裂缝
混凝土主要由水泥、骨料、砂等组成,如果所使用的材料质量不合格,将会导致裂缝的产生。例如,砂石的粒径不符合要求,过大或者过小,配率不良,材料出现较大的空隙率,都会加大水泥和水的用量,对混凝土结构的强度带来不利影响,增大混凝土结构的收缩性。同时,在所使用的砂石当中,如果矿物质的含量过高,往往会降低水泥和骨料的粘结力,使混凝土的强度得以降低。如果砂石当中的泥含量较高,往往会增加水泥和水的使用量,这样会降低混凝土的强度、抗冻性、抗渗性。如果砂石中有机质或者轻物质的含量过大,往往会使得水泥硬化的过程延长,降低了混凝土的强度,容易导致裂缝的产生。
二、公路桥梁施工中混凝裂缝的防治措施
1、结构性裂缝的预防措施
如果条件允许,可以在施工的时候不要使用非预应力结构。因为非预应力结构不符合要求,容易产生很多问题。要采用预应力结构,而且预应力结构的锚垫板、螺旋筋必须符合设计的要求。此外,锚垫板的后面还必须增添几根纵向的撑筋,使撑筋前面顶住锚垫板,后面则和钢筋骨架进行连接。因为锚垫板后布筋非常密,砼振捣也必须非常密实。在进行张拉的过程中,砼需要符合张拉的规范强度。另外,对砼试快也需要进行合理的养护。钢筋砼现浇连续箱梁支架拆掉的时候,必须要搞清楚设计受力情况,而且还要对落架程序进行科学的设计。
图 1 等跨连续梁弯矩分布图和落架的顺序情况
对图1的落架进行分析,如果人比较多,那么可以多使用几个工作同步落架,按照顺序来进行。如果人员比较少,那么就可以按照从A1到A2、A3、A4、A5再到B1,B2到B3、1到3,再到4的顺序来落架。在这其中,A的落架必须由单跨跨中朝着两端同步进行落架。横桥向落架的顺序是,从翼板支架到后中梁的支架。而B部分的支架却和A部分有所不同,B部分应该朝着L\5的地方向墩位处两边进行落架。
2、温度性裂缝的预防措施
对于温度所引起的裂缝,必须要科学的规划砼浇筑的顺序,控制浇筑的速度。同时,在砼浇筑的整个过程中,还必须采取措施将温差进行消除。如果是在气温比较高的时候进行施工,就需要对骨料进行洒水降温。如果是在气温比较低的时候进行施工,则需要对砼的表面进行施工,从而使其保持一定的温度。
3、施工质量裂缝的预防措施
如果施工方案合理,就能够避免裂缝出现。因此在施工的时候必须注意很多问题,比如浇筑量、施工缝间隔距离、位置、构造、浇筑时间、振捣等等。浇筑的长度由垂直施工缝分割,可以设置在变截面的地方,也可以设置在承受拉、剪、弯应力很小的地方。除了要对一次浇筑厚度进行控制,也必须注意分层位置,也就是水平施工缝的留设位置。
4、干缩裂缝的预防措施
在设计的时候,必须要设置足够多的分布筋,其目的是为了控制裂缝。设计施工配合比的时候也要尽量减少水灰比,增加骨料的用量和骨料粒径。等到施工完毕之后,还要对砼进行湿治养护。为了避免龟裂,可以减少水泥的用量。此外,振捣必须要密实。对砼表面的浮浆和水分要及时清除掉,平时要多注意养护。
结束语
混凝土裂缝产生的原因是比较复杂的,仅靠施工过程的质量控制是解决不好裂缝问题的,为确保施工质量,必须对症下药,严把材料质量关,改进施工工艺,完善方法,并在工作过程中努力学习,虚心请教,不断总结,不断提高。
参考文献
[1]马金虎.混凝土技术在公路桥梁施工中的应用分析[J].山西建筑,2012,(05).
[2]丰云满.桥梁大体积混凝土施工技术应用[J].黑龙江科技信息,2009,(31).
[3]刘宗智.浅谈路桥工程施工中混凝土裂缝原因与防治[J].科技风,2010,(3).
[4]陈水君.公路桥梁施工混凝土裂缝成因及防治措施[J].交通标准化,2012(19).
关键词:公路桥梁;混凝土;裂缝成因;预防措施
中图分类号:U448文献标识码: A
一、公路桥梁施工混凝土裂缝的成因
1、由温度变化引起的混凝土裂缝
温度变化是混凝土裂缝产生的主要原因。同其它物体一样,混凝土也有热胀冷缩的性质。在公路桥梁施工过程中,混凝土外部结构或者内部结构温度发生变化的时候,都会导致混凝土结构发生变形。特别是大体积混凝土浇筑时,对水化计算不准,现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土温度过高或内外温差过大,产生裂缝。当结构变形受到相应的约束的时候,在混凝土结构内部就会产生应力。混凝土的抗拉强度是有限的,如果产生的应力超过结构的抗拉强度,就会导致裂缝的产生,由温度引起的裂缝即是人们常说的温度裂缝。
2、混凝土收缩
公路桥梁工程施工过程中由于混凝土收缩引起的混凝土裂缝最为常见。混凝土浇筑完成后4~5h内开始发生自主收缩,这时水泥水化反应最为剧烈,水分蒸发加速,最终导致混凝土变形,混凝土构件由于不均匀收缩极易导致表面裂缝产生。当然,混凝土内外水分蒸发速度不同,内外收缩幅度不同也是导致混凝土表面承受过大拉力产生收缩裂缝。
3、荷载引起的裂缝
荷载裂缝是混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝,由直接应力裂缝、次应力裂缝组成。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力裂缝.。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
在设计计算阶段,结构计算不正确或错算、漏算等;施工阶段不按设计图纸施工,改变结构受力模式;超出设计载荷的重型车辆过桥,或受车辆、船舶的撞击等都会引起直接应力裂缝。在设计外荷载作用时,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入,错算、漏算;施工过程中违规操作,不按图纸施工,擅自改变结构受力模式;超出设计载荷的重型车辆通过,受到撞击等都会引起直接应力裂缝。裂缝主要是由次应力产生的,张拉、劈裂、剪切过度都会造成次应力裂缝。由于桥梁结构的特殊性,经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,多转角处或形状突变处,如果没有做恰当的处理,就会产生次应力裂缝。在实际工程中,应注意加强预防措施,避免结构、断面突变,如将转角做成圆角,减缓突变速度。同时,加强构造配筋,转角处增加斜向钢筋,在周边设置护边角钢。
4、地基础变形引起的裂缝
地基变形裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝,常见的有八字裂缝和斜向裂缝。结构开裂是由于在超静结构中,基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,产生的附加应力超过钢筋混凝土的抗拉能力而形成的。地基不均勻沉降裂缝的形态是多种多样的,有些裂缝随时间长期变化,裂缝宽度较宽,有时宽至数厘米。基础的不均匀沉降影响裂缝的分布、宽度和结构形式。引起基础不均匀沉降的原因是多种多样的,概括起来主要有下面几种:没有做好地质勘察工作,在没有充分掌握地质情况就设计、施工;地基地质差异大,不同压缩性地基土引起不均匀沉降;各部分基础结构荷载差异大;混合使用不同基础、或虽然选用相同的桩基,但桩径或桩长差别大,或虽然同时扩大基础但基底标高差异大时;由于项目时期不同,需要分期建造的基础;地基的冰冻或融化;桥梁基础建于恶劣的地质上面;使用期间原有基础情况变化等均可能造成不均匀沉降。基础不均匀沉降引起的上部结构的裂缝,属于结构性裂缝,严重影响着桥梁的安全,应要慎重进行处理,要在沉降停止或采取加固地基等方法消除沉降后,才能进行裂缝处理。
5、由材料质量引起的混凝土裂缝
混凝土主要由水泥、骨料、砂等组成,如果所使用的材料质量不合格,将会导致裂缝的产生。例如,砂石的粒径不符合要求,过大或者过小,配率不良,材料出现较大的空隙率,都会加大水泥和水的用量,对混凝土结构的强度带来不利影响,增大混凝土结构的收缩性。同时,在所使用的砂石当中,如果矿物质的含量过高,往往会降低水泥和骨料的粘结力,使混凝土的强度得以降低。如果砂石当中的泥含量较高,往往会增加水泥和水的使用量,这样会降低混凝土的强度、抗冻性、抗渗性。如果砂石中有机质或者轻物质的含量过大,往往会使得水泥硬化的过程延长,降低了混凝土的强度,容易导致裂缝的产生。
二、公路桥梁施工中混凝裂缝的防治措施
1、结构性裂缝的预防措施
如果条件允许,可以在施工的时候不要使用非预应力结构。因为非预应力结构不符合要求,容易产生很多问题。要采用预应力结构,而且预应力结构的锚垫板、螺旋筋必须符合设计的要求。此外,锚垫板的后面还必须增添几根纵向的撑筋,使撑筋前面顶住锚垫板,后面则和钢筋骨架进行连接。因为锚垫板后布筋非常密,砼振捣也必须非常密实。在进行张拉的过程中,砼需要符合张拉的规范强度。另外,对砼试快也需要进行合理的养护。钢筋砼现浇连续箱梁支架拆掉的时候,必须要搞清楚设计受力情况,而且还要对落架程序进行科学的设计。
图 1 等跨连续梁弯矩分布图和落架的顺序情况
对图1的落架进行分析,如果人比较多,那么可以多使用几个工作同步落架,按照顺序来进行。如果人员比较少,那么就可以按照从A1到A2、A3、A4、A5再到B1,B2到B3、1到3,再到4的顺序来落架。在这其中,A的落架必须由单跨跨中朝着两端同步进行落架。横桥向落架的顺序是,从翼板支架到后中梁的支架。而B部分的支架却和A部分有所不同,B部分应该朝着L\5的地方向墩位处两边进行落架。
2、温度性裂缝的预防措施
对于温度所引起的裂缝,必须要科学的规划砼浇筑的顺序,控制浇筑的速度。同时,在砼浇筑的整个过程中,还必须采取措施将温差进行消除。如果是在气温比较高的时候进行施工,就需要对骨料进行洒水降温。如果是在气温比较低的时候进行施工,则需要对砼的表面进行施工,从而使其保持一定的温度。
3、施工质量裂缝的预防措施
如果施工方案合理,就能够避免裂缝出现。因此在施工的时候必须注意很多问题,比如浇筑量、施工缝间隔距离、位置、构造、浇筑时间、振捣等等。浇筑的长度由垂直施工缝分割,可以设置在变截面的地方,也可以设置在承受拉、剪、弯应力很小的地方。除了要对一次浇筑厚度进行控制,也必须注意分层位置,也就是水平施工缝的留设位置。
4、干缩裂缝的预防措施
在设计的时候,必须要设置足够多的分布筋,其目的是为了控制裂缝。设计施工配合比的时候也要尽量减少水灰比,增加骨料的用量和骨料粒径。等到施工完毕之后,还要对砼进行湿治养护。为了避免龟裂,可以减少水泥的用量。此外,振捣必须要密实。对砼表面的浮浆和水分要及时清除掉,平时要多注意养护。
结束语
混凝土裂缝产生的原因是比较复杂的,仅靠施工过程的质量控制是解决不好裂缝问题的,为确保施工质量,必须对症下药,严把材料质量关,改进施工工艺,完善方法,并在工作过程中努力学习,虚心请教,不断总结,不断提高。
参考文献
[1]马金虎.混凝土技术在公路桥梁施工中的应用分析[J].山西建筑,2012,(05).
[2]丰云满.桥梁大体积混凝土施工技术应用[J].黑龙江科技信息,2009,(31).
[3]刘宗智.浅谈路桥工程施工中混凝土裂缝原因与防治[J].科技风,2010,(3).
[4]陈水君.公路桥梁施工混凝土裂缝成因及防治措施[J].交通标准化,2012(19).