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谈桥梁裂缝在道桥工程中的影响
摘要:本人结合多年参与公路桥梁现场施工工作实践,对部分桥梁在建设过程中常见的一些裂缝类型进行归类总结,通过查找原因分析问题,才能让我们真正地了解各种裂缝的引发成因,进而制订防范措施,达到预防布控之目的。
关键词:桥梁工程;结构裂缝;裂缝类型;诱发原因

        0  引言
        在桥梁工程中混凝土桥梁缝的种类,就基其产生的原因,主要可划分如下几种:
        1  荷载引起的裂缝
        混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
        直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有: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。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸交代不清等。②施工阶段,不加限制地堆放施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力特点,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充验算等。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。
        次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。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。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。
        2  温度变化引起的裂缝
        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,一般可通过桥面伸缩缝、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。我国年温差一般以一月和七月平均温度的作为变化幅度。考虑到混凝土的蠕变特性,年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。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。由于受到自身的约束作用,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温度突然下降,但因内部温度变化相对较慢而产生温度突然下降,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,混凝土弹性量不考虑折减。
        3  收缩引起的裂缝
        塑性收缩。在施工过程中、混凝土筑后4-5小时左右,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和分急剧,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大,可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成洞钢筋方向的裂缝。缩水收缩干缩。混凝土结硬以后,随着表层水逐步蒸发,温度逐步降低,混凝土体积减小,称为缩水收。因混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面民缩大、内部收缩小的不均,钢筋对混凝土收缩的约束比较明显,混凝土表面容易出现龟裂纹。
        自生收缩是混凝土在硬化过程中,水泥与水发生水化反应,这种收缩与外界湿度无且可以是正的(即收缩、如普通硅酸盐水泥混凝土),也可以是负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。
        炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在温度505℃左右才能发生,且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算
        混凝土收缩裂缝的特点是大部分表面裂缝,宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有任何规律
        研究表明,影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥土收缩性较高,普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单体积用量越大、磨细度越大,则混凝土收缩越大,且发生收缩时间越长。例如,为了提高混凝土的强度,施工时经常采用强行增加水泥用量的做法,施工时经常用强行增加水泥用量的做法,用不水量大。火灰比越高,混凝土收缩越大。养护方法。良好的养护方法可加速混凝土的水化反应,获得较高的混凝土强度。养护时间越长,则混凝土收缩越小。对于温度和收缩引起的裂缝,增配构造钢筋可用明显提高混凝土的抗裂性,尤其是薄壁结构(壁厚20-60cm)。构造上配筋宜优先采用小直径钢筋小距布置,全截面构造配筋率宜低于0.3%,一般可采用0.3%-0.5%。
        4  施工工艺质量引起的裂缝
        在混凝土结构中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较典型常见的有:①混凝土保护层过厚,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。②混凝土振捣不密实、不均匀、出一蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋诱蚀或其它荷载裂缝的起源点。③混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易发生裂缝,既塑性收缩性。④混凝土搅拌、运输时间过长,使水分发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。⑤混凝土分层或分段时,接头部位处理裂缝。⑥混凝土分层或分段时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。⑦施工时拆模过程,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
 
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