桥梁裂缝控制探讨
2015-04-10
目前对裂缝问题,是混凝土工程建设中存在的技术问题,基本都是从结构裂缝的扩展开始引起的。从目前来看,设计上对裂缝有一定范围,裂缝宽度不同,有结构不同的控制标准,裂缝在一定范围内是允许的,如何把裂缝宽度控制在合理的范围,使我们免遭经济损失。本文会给出一些合理化建议。
一、桥梁裂缝产生原因浅析
(一)荷载引起的裂缝
桥梁在常规静及次应力作用下产生的裂缝称为荷载裂缝,可分为直接应力裂缝和次应力裂缝两种。
1.直接应力产生的原因有:
①设计阶段:计算模型不合理;安全系数不够;荷载计算失误等。②施工阶段:不加限制堆放施工机具、专业知识不牢固等。③使用阶段:天气原因,人为原因。
2.次应力裂缝产生的原因有:
①在设计外荷载作用下,结构的实际工作状态与计划不符,从而在某些部位引起次应力导致开裂。②桥梁结构中经常要开槽、凿洞、设置牛腿等,受力构件挖孔之后,力流会产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。在实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝的常见原因。
(二)温度引起的裂缝
1.年温差。一年四季温度不断变化,对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移产生。
2.日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后,温度会大大高于其它部位,导致局部的拉应力较大,出现裂缝。
3.突然降温。突降大雨、冷空气侵袭导致桥梁混凝土结构外表面温度突然下降,造成应力变化而出现裂缝。
4.水化热。水泥的水化放热,导致温度升高,致使混凝土表面出现裂缝。
(三)收缩引起的裂缝
塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩二种情形。
1.塑性收缩。混凝土浇筑后4～5小时左右,此时水泥的水化反应剧烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发现象,混凝土发生失水收缩,塑性收缩产生的量级一般很大,若骨料在下沉过程中受到钢筋的阻挡,便可形成沿钢筋方向的裂缝。
2.缩水收缩(干缩)。由于缩水表快内慢,产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,致使表面混凝土承受拉力,当承受的拉力超过其抗拉强度时,即会产生收缩裂缝。
3.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。
4.钢筋锈蚀引起的裂缝。钢筋周围的混凝土碱度降低,使钢筋周围的氯离子含量增大,使钢筋中的铁离子氧化反应,氧化后体积比原状体积增加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,同时沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗透到混凝土表面。
5.冻胀引起的裂缝。环境温度低于零度时,吸水饱和的混凝土会出现冰冻现象,使混凝土的膨胀力加大,混凝土的强度降低,最终引起裂缝出现。
6.施工材料质量引起的裂缝。配置混凝土用的材料如果质量不合格,亦会导致结构产生裂缝。
7.施工工艺质量引起的裂缝。施工工艺不合理、施工质量低劣,易产生纵向、横向、斜向、竖向、水平、浅表、深进和贯穿等各种形式的裂缝。
二、保证混凝土质量及控制裂缝的措施
桥梁产生裂缝的主要原因可以归纳为以下三个大的方面:温度、沉缩及抗拉,在施工过程中用一些措施控制裂缝的产生。
(一)施工的质量保证措施。选择合适的水泥和严格控制好水泥用量;严格控制骨料级配和含泥量;选择适当的外加剂和合适的配合比。在混凝土中掺加一定用量的外加剂,许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能;采用切实可行的施工工艺。简化混凝土的泌水处理,能控制浇筑间隔不超初凝时间;增加适当的预埋件。在基础面筋上可加设铁丝网或小直径的钢筋网,用于提高混凝土的表面抗裂性;改进施工技术,加强技术管理。
(二)施工的温度控制措施。为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度应力的措施有以下几种:
1.拌合混凝土时用水将碎石冷却从而降低混凝土的浇筑温度;2.夏天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面做好散热;3.在混凝土中埋设水管,通入冷水进行内部的降温;4.严格控制混凝土的入模温度。桥梁的大体积混凝土浇筑最宜选在春秋季节施工,浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒;5.控制好拆模时间,气温骤降时进行表面保温,避免混凝土表面产生急剧的温度梯度;6.加强混凝土的测温工作。
(三)加强混凝土的早期养护
从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:防止混凝土内外温度差及混凝土表面产生梯度;防止混凝土超冷,应设法使混凝土施工期间的最低温度不低于使用期的稳定温度;防止老混凝土面的过冷,以减少新老混凝土间的约束。
通过以上分析,我们要想最大程度的控制桥梁裂缝带来的危害,就要充分的了解桥梁施工,施工过程中的相关知识,以及注重后期的保养,同时还要加强施工过程中的管理,提高施工质量,希望对以后桥梁施工提供一点帮助。
