混凝土桥梁裂缝种类、成因.doc

混凝土桥梁裂缝种类、成因 混凝土桥梁裂缝种类,成因 刘金阁袁跟房曾翠花 (济宁市公路管理局,山东济宁272000) r_]垄 摘要:本文分析了混凝土桥粱施工中裂缝的种类,并全面系统地分析了裂缝的成因,与同行们共同交流与探讨. 关键词:混凝土桥梁;裂缝 l前育 近年来,我国交通基础建设得到迅猛发展,各地兴建 了大量的混凝土桥梁.在桥梁建造和使用过程中,有关因 出现裂缝而影响程质量甚至桥梁垮塌的报道屡见不鲜. 为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免工程 中出现危害较大的裂缝,本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的 种类和产生的原因作较全面的分析,总结,以方便设计, 施工找出控制裂缝的可行办法,达到防范于未然的作用. 2混凝土桥梁裂缝种类.成因 实际上,混凝土结构裂缝的成冈复杂而繁多,甚至多 种因素相瓦影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种 主要原因.混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大 致可划分如几种. 2.1荷载引起的裂缝 荷载裂缝归纳起来主要有直接应力裂缝,次应力裂缝 两种. 直接应力裂缝产生的原冈有: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;结构安全系数不够等.②施工阶段,不加限制地堆放 施:J二机具,材料;不了解预制结构结构受力特点,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,超出设计载荷的重型车 辆过桥;受车辆,船舶的接触,撞击;发生大风,大雪, 地震,爆炸等. 次应力裂缝产生的原因有:①在设计外荷载作用下, 由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考 虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂.例如两铰 拱桥拱脚设计时常采用布置x形钢筋,同时削减该处断 面尺寸的办法设计铰,理论计算该处小会存在弯矩,但实 际该铰仍然能够抗弯,以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀.② 桥梁结构中经常需要凿槽,开洞,设置牛腿等,在常规计 算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置 受力钢筋.研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射 现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中.在长跨预 应力连续梁中,经常在跨内根据截面内力需要截断钢束, 设置锚头,而在锚固断面附近经常可以看到裂缝.因此, 若处理不当,在这些结构的转角处或构件形状突变处,受 力钢筋截断处容易出现裂缝. 实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原 因.次应力裂缝多属张拉,劈裂,剪切性质.在设计上, 应注意避免结构突变(或断面突变),当不能回避时,应 做局部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同 时加强构造配筋,转角处增配斜向钢筋,对于较大孔洞有 条件时可在周边设置护边角钢. 2.2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 结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产牛 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 温度变化而扩张或合拢. 引起温度变化主要因素有:①年温差,一年中四季温 度不断变化,但变化相对缓慢,对桥梁结构的影响主要是 导致桥梁的纵向位移,一般可通过桥而伸缩缝,支座位移 或设置柔性墩等构造措施相协调,只有结构的位移受到限 制时才会引起温度裂缝,例如拱桥,刚架桥等.②日照. 桥面板,主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后,温度明显高于其 它部位,温度梯度呈非线形分布.由十受到自身约束作 用,导致局部拉应力较大,出现裂缝.日照和下述骤然降 温是导致结构温度裂缝的最常见原因.③骤然降温.突降 大雨,冷空气侵袭,日落等可导致结构外表面温度突然下 降,但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度.日照和 骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进 行,混凝土弹性模量不考虑折减.④水化热.出现在施工 过程中,大体积混凝土(厚度超过2.Om)浇筑之后由于水 泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使表 面出现裂缝.⑤内外温度不均.蒸汽养护或冬季施工时施 工措施不当,混凝土骤冷骤热,内外温度小均,易现裂 缝. 2.3收缩引起的裂缝 在实际工程中,混凝土凶收缩所引起的裂缝是最常见 的.混凝上收缩种类有塑性收缩和缩水收缩(干缩),另 收稿日期:2009—08—25修回日期:2009—09—20 作者简介:刘金阁(1980一),男,山东济宁籍,本科,从事道路与桥梁施工工作. 39 中国西部科技2009年10月(上旬)第O8卷第28期总第189期 外还有自生收缩和炭化收缩. 塑性收缩:发生在施工过程中,混凝土浇筑后4～5小 时左右,此时水泥水化反应激烈,分子