關於橋樑混凝土裂縫成因和預防措施分析

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  論文關鍵詞:混凝土裂縫 溫度變化 基礎變形 早期養護
  論文摘要:
本文闡述了混凝土橋樑裂縫的種類,分析了混凝土橋樑裂縫的成因,提出了相應的措施,供大家參考。

  
  1 前言
  
  隨着我國基礎建設的發展,各地興建了大量的混凝土橋樑。在橋樑建造和使用過程中,由於混凝土裂縫而影響工程質量甚至造成橋樑坍塌的事例屢見不鮮。混凝±開裂可以說是“常發病”和“多發病”,嚴重影響了橋樑的使用性能,也經常困擾着橋樑工程技術人員。要想控制橋樑混凝土裂縫的產生,就必須瞭解其成因。本文就橋樑裂縫的產生原因作一分析,供參考。
  
  2 橋樑混凝土裂縫種類及其成因
  
  2.1 荷載引起的裂縫混凝土橋樑在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱爲荷載裂縫,分爲直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。
  直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。裂縫產生的原因有:1)設計計算階段的結構計算不合理,受力假設與實際受力不符,安全係數不夠,不考慮施工的可能性,構造處理不當等。2)施工階段中不加限制的堆放施工機具、;隨意翻身、起吊、、安裝;不按設計圖紙施工,擅自更改結構施工順序等。3)使用階段時超出設計荷載的重型車輛過橋;受車輛、船舶的接觸、撞擊;發生地震、爆炸等。
  次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生的裂縫。如橋樑結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等,這些難以用準確的圖式進行計算,一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明,受力構件挖孔後力流將產生繞射現象,並在孔洞附近聚集產生巨大的應力集中。實際工程中次應力是產生荷載裂縫的最常見原因。次應力裂縫多屬於張拉、劈裂、剪切性質。在設計上,應儘量避免結構突變(或截面突變),當不能同時避免時,應做局部處理,如轉角做成圓角或倒角,同時加強構造配筋,轉角處配置斜向鋼筋,對於較大孔洞有條件時可在周邊設置護邊角鋼。
  2.2 溫度變化引起的裂縫當外部或結構內部溫度發生變化時,混凝土將發生變形,結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。引起溫度變化的主要因素有:1)年溫差。一年中四季溫度不斷變化,當結構的位移受到限制時就會引起溫度裂縫。年溫差一般以一月和七月的月平均溫度作爲變化幅度。2)日照。
  橋面板、主樑或橋墩側面受太陽曝曬後,溫度明顯高於其他部位,溫度分佈呈非線形分佈。由於受到自身約束作用,導致局部拉應力較大,出現裂縫。日照和驟然降溫是導致溫度裂縫的最常見原因。3)驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降,但由於內部溫度下降較慢而產生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時可採用設計規範或參考實際資枓進行,混凝土彈性模量不考慮折減。4)水化熱。出現在施工過程中,大體積混凝土(厚度超過2m)澆築後由於水泥水化放熱,使混凝土內部溫度升高,內外溫差太大,致使表面出現裂縫。5)蒸汽養一護或冬季施工時施工措施不當,混凝土驟冷驟熱,內外溫度不均,易出現裂縫。
  2.3 收縮引起的裂縫塑性收縮:混凝土澆築後4h~5h左右,水泥水化反應劇烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨科因自重下沉,而此時混凝土尚未硬化,稱爲塑性收縮。在骨科下沉過程中若受到鋼筋阻擋,便形成沿鋼筋方向的裂縫,在構件豎向變截面處如丁樑、箱梁腹板與頂底板交接處,因硬化前沉實不均勻將發生表面的順腹板方向裂縫。
  幹縮:混凝土結硬以後,隨着表面水分逐漸蒸發,溫度逐漸降低,混凝土體積減小,稱爲幹縮。因混凝土表面水分損失快,內部損失慢,因此產生表面收縮快,內部收縮慢的不均勻收縮,致使混凝土表面承受拉力,產生收縮裂縫。
  自生收縮:混凝土在硬化過程中,水泥與水發生水化反應,這種收縮與外界溫度無關,且可以是正的(即收縮,如普通硅酸鹽水泥混凝土),也可以是負的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。
  碳化收縮:大氣中的二氧化碳與水泥中的水化物發生化學反應引起的收縮變形。

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