淺析橋梁裂縫產(chǎn)生原因

何 贇

(貴州省公路橋梁工程總公司,貴州 貴陽(yáng) 550001)

中圖分類號(hào):U448.34TU756.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-0992(2009)12-080-01

摘要:近年來(lái),隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,交通基礎(chǔ)建設(shè)也迅猛發(fā)展,各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過(guò)程中,因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至橋梁垮塌的報(bào)道屢見不鮮。

關(guān)鍵詞:橋梁;裂縫;原因

近年來(lái),隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,交通基礎(chǔ)建設(shè)也迅猛發(fā)展,各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過(guò)程中,因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的報(bào)道屢見不鮮?；炷灵_裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”,經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。其實(shí),如果能夠及時(shí)采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施,很多裂縫是可以克服和控制的。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識(shí),盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫,本文盡可能對(duì)混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因作較全面的分析、總結(jié),以方便能夠找到可行辦法,達(dá)到防患于未然的作用。

一、荷載引起的裂縫

1.在設(shè)計(jì)外荷載作用下,由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮 ,從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

2.橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等,在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算,一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明,受力構(gòu)件挖孔后,力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,在孔洞附近密集,產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長(zhǎng)跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中,經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌?設(shè)置錨頭,而在錨固斷面附近經(jīng)?？梢钥吹搅芽p。 若處理不當(dāng),在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處、受力鋼筋截?cái)嗵幘蜁?huì)容易出現(xiàn)裂縫。 實(shí)際工程中,次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨?、劈裂、剪切性質(zhì)。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起,隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善,次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同受力方式,產(chǎn)生的裂縫特征如下:(1) 中心受拉。裂縫貫穿構(gòu)件橫截面,間距大體相等,且垂直于受力方向。采用螺紋鋼筋時(shí),裂縫之間出現(xiàn)位于鋼筋附近的次裂縫。(2)中心受壓。沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫。(3)受彎。彎矩最大截面附近從受拉區(qū)邊沿開始出現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫,并逐漸向中心和軸方向發(fā)展。采用紋鋼筋時(shí),裂縫間可見較短的次裂縫。(4)大偏心受壓。大偏心受壓和受拉區(qū)配筋較少的小偏心受壓構(gòu)件,類似于受彎構(gòu)件。(5)小偏心受壓。小偏心受壓和受拉區(qū)配筋較多的大偏心受壓構(gòu)件,類似于中心受壓構(gòu)件。(6)受剪。當(dāng)箍筋太密時(shí)發(fā)生斜壓破壞,沿梁端腹部出現(xiàn)大于45°方向的斜裂縫;當(dāng)箍 筋適當(dāng)時(shí)發(fā)生剪壓破壞,沿梁端中下部出現(xiàn)約45°方向相互平行的斜裂縫。(7)受扭。構(gòu)件一側(cè)腹部先出現(xiàn)多條約45°方向斜裂縫,并向相鄰面以螺旋方向展開。

二、溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí),混凝土將會(huì)發(fā)生變形,若變形遭到約束,則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中,溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別于其他裂縫的最主要特征是隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化的主要施工因素有:(1)水化熱。出現(xiàn)在施工過(guò)程中,大體積混凝土(厚度超過(guò)2.Om)澆筑之后由于水泥水化放熱,致使內(nèi)部溫度很高,內(nèi)外溫差太大,致使表面出現(xiàn)裂縫。(2)蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng),混凝土驟冷驟熱,內(nèi)外溫度不均,易出現(xiàn)裂縫。(3)預(yù)制T梁時(shí)橫隔板安裝,支座預(yù)埋鋼板與調(diào)平鋼板焊接時(shí),若焊接措施不當(dāng),鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。

三、施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中,若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫,特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異,比較常見的有:

1.混凝土保護(hù)層過(guò)厚,或亂踩已綁扎的上層鋼筋,使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚,導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

2.混凝土振搗不密實(shí)、不均勻,出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其他荷載裂縫的起源點(diǎn)。

3.混凝土澆筑過(guò)快,混凝土流動(dòng)性較低,在硬化前因混凝土沉實(shí)不足,硬化后沉實(shí)過(guò)大,容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫,既塑性收縮裂縫。

4.混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),使水分蒸發(fā)過(guò)多,引起混凝土坍落度過(guò)低,使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

5.混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥,使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

6.在泵送混凝土施工時(shí),為確保混凝土的流動(dòng)性,增加水和水泥用量,導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加.使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

7.混凝土分層或分段澆筑時(shí),接頭部位處理不好,易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí),后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑,引起層面之間的水平裂縫;采用分段現(xiàn)澆時(shí),先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好,新舊混凝土之間粘結(jié)力小?；蚝鬂不炷琉B(yǎng)護(hù)不到位,導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。

8.混凝土早期受凍,使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋,或局部剝落,或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

9.施工時(shí)模板剛度不足,在澆筑混凝土?xí)r,由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形.產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。

10.施工時(shí)拆模過(guò)早.混凝土強(qiáng)度不足,使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

11.安裝順序不正確.對(duì)產(chǎn)生的后果認(rèn)識(shí)不足,導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。

四、凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時(shí),吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力;同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水(結(jié)冰溫度在-78℃以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強(qiáng)度降低,并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重,成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%～50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

五、結(jié)束語(yǔ)

由上述可知,設(shè)計(jì)疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力,均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。因此,嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理,是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。如何采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施來(lái)克服和控制大的裂縫產(chǎn)生,是每一個(gè)工程技術(shù)人員應(yīng)該遵循的原則。因此,嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理,是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。?

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