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混凝土桥梁裂缝分析和诊断修改080926
专题 桥梁裂缝分析和诊断 第一节 桥梁裂缝的分类 (一)、从安全性分 1、正常的工作裂缝 :一般情况下,荷载组合I作用下裂缝宽度小于0.2mm,组合II,III小于0.25mm。部分预应力混凝土B类构件裂缝宽度限制如表1-2-1。 2、超出以上范围的为非正常裂缝。 (二)、从客观原因上分 1、先天裂缝。由于设计不当,不可避免的在结构中产生的裂缝。 2、原生裂缝。由于施工不当,造成的在结构中原本可以避免的裂缝。 3、后天裂缝。由于正常使用荷载造成的累积损伤裂缝,以及非正常荷载造成的突发损伤裂缝。 (三)、从力学机理来分类 1、弯曲裂缝 2、剪切裂缝 3、局部承压及伴随的劈裂和崩裂 4、拼接缝的分离和扩展 5、差动。常见而又常被忽略的裂缝成因,往往是由于外部约束或内部变形反应滞后造成的一种砼裂缝。 (四)、从产生根源上分 1、荷载和变位 2、成桥内力 3、温度变化 4、材料时效。如收缩、徐变。 5、后天和先天的截面削弱 6、化学(物理)作用 (五)、从产生的时序来分类 1、早期裂缝 2、强度成长期裂缝 3、使用期裂缝 还可从其它方面来分,在此不一一列举。 第二节 差动型裂缝 一、杯状空心墩柱的裂缝分析 在浇注墩台柱时,承台已达到足够的强度,甚至已有数月或一年的龄期,基本上完成了水泥的热耗散过程。由于承台的约束,限制了墩底混凝土的散热收缩过程,墩底混凝土很容易由于收缩应力而拉裂。随着温度的变化和裂纹尖端应力集中现象,这些裂纹还会继续向上延伸到空心墩柱壁达数十米,严重者会一直延伸到墩台帽下缘或者柱上有横向预应力处。前者称为原生温度裂缝,后者称为次生温度裂缝。 (一)、混凝土弹性模量和极限拉伸 混凝土弹性模量随龄期变化,在没有试验资料时可按图1-2-5选用。 (二)、四点建议 1、如果空心墩、台、塔柱下端用混凝土填芯,必须在混凝土中配置足够的温度钢筋。 2、从受力要求上讲,不必要把空心墩、台、塔柱下端填实。如果壁厚不足以抵抗船舶的直接撞击力,可在空腔内设置竖向隔板。 3、不设柱底台座,或者在塔柱浇注后再加以装饰。 4、在承台上浇注大面积混凝土时,如没有可靠的控温防缩措施: 1) 每层的浇注厚度不超过75cm,两层之间可有短间歇,以便混凝土充分散热。 2) 两层间隔不宜超过五天。待浇筑的高度脱离了承台的强约束区后,每次连续浇筑高度可加大到1~2m,脱离了弱约束区后,可由内外温差决定浇筑高度。 (三) 、几个定义: 1、强、弱约束区定义为浇筑混凝土长边尺寸的0.2至0.4倍。 2、设计最终温度指结构物的稳定温度或年平均温度,或经过论证的其他温度。 3、混凝土浇筑块的最高温度是指混凝土浇筑温度加上其水化热温升。 4、基础温差指混凝土浇筑块在其基础约束范围内,混凝土最高温度与设计最终温度的差值,基础允许温差见表1-2-5所示。 5、混凝土内外温差定义为混凝土的平均温度与表面温度之差,内外温差控制在20~25度,在施工中内外温差不便于控制常以最高温度控制。 二、分层现浇箱梁开裂分析 一般情况下现浇箱梁都是分两层或三层浇筑。 第一层浇筑底板。 第二层浇筑腹板。 第三层浇筑顶板。 与杯形空心墩一样,也可能产生差动开裂。 三、底座和模板约束引起开裂 混凝土薄壁结构浇筑结束后,应适时地拆去侧模吊离底座,解除约束。 (一)、底座约束裂缝 底座与梁底的啮合约束了梁体的收缩,拉裂腹板,产生差动裂缝。如果是预应力混凝土梁,不及时张拉也会出现这种裂缝。此时再张拉,裂缝会收缩甚至会消失,但是原生裂缝的缺陷依然存在。 三、底座和模板约束引起开裂 (二)、模板约束裂缝 图1-2-8所示箱梁浇筑后模板保留时间太长,由于两侧模板提供双倍的摩擦表面,阻止腹板收缩,引起差动开裂 。 而顶、底板的底模约束力小得多。 四、刚度差引起开裂 在箱梁中,如果腹板的厚度比顶板、底板大得多,它们即使是同时浇筑也会产生差动裂缝。 从图1-2-2中可以看到,很薄的顶、底板降温很快,收缩也快; 而较厚的腹板降温较慢,赶不上顶、底板的收缩速度。 但是腹板的刚度远大于顶、底板,顶、底板的收缩力无法带动腹板同时收缩,只能自身开裂,见图1-2-9。 五、先张预应力放张不当引起开裂 先张预应力工艺用的最多的是16~25m空心板。往往由于设计施工不当,在空心板混凝土中留下差动裂缝。 (一)、放张逆序 (二)、放张过速 六、合龙段裂缝 1、裂缝形式 1)早期和成长期裂缝 合
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