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一、引言
一座橋梁從建成到使用,牽涉到許多方面。稍有不慎橋梁便會出現裂縫。 因此,嚴格按照國家有關規范、技術標準進行設計、施工和監理,是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中,需要進一步加強巡查和管理,及時發現和處理問題。本文根據自身實際施工經驗,針對橋梁裂縫在道橋工程中的影響進行了闡述。首先根據橋梁工程中混凝土橋梁縫的種類,就其產生的原因,主要是由于荷載、溫度差異、收縮以及施工質量和施工材料等方面產生了橋梁裂縫問題,分析每種成因下橋梁裂縫的特點和具體情況,說明不同成因的橋梁裂縫對于工程的影響,并給予相應的對策指導。
二 荷載引起的橋梁裂縫問題
2.1直接應力裂縫的產生
2.1.1設計階段
進行計算時不夠恰當;結構受力假設與實際受力情況不符;荷載少算或漏算;結構剛度不夠;設計圖紙不夠清楚等。
2.1.2施工階段
施工機具和材料堆放不當;不了解預制結構受力特點,隨意施工;擅自更改施工順序;改變結構受力模式:不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。
2.1.3投入使用階段
超出設計載荷的重型車輛過橋;與車輛和船舶產生接觸和撞擊;發生大型災害事故等。
2.2 次應力裂縫的產生原因
2.2.1在外荷載作用下,由于道橋的實際工作情況與實際有所出入,因而某些部位引起次應力導致結構開裂。
2.2.2橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等,在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算,一般根據經驗設置受力鋼筋。在設計上,應注意避免結構突變(或斷面突變),當不能回避時,應做局部處理,如轉角處做圓角,突變處做成漸變過渡,同時加強構造配筋,轉角處增配斜向鋼筋,對于較孔洞有條件時可在周邊設置擴邊角鋼。
2.2 荷載裂縫特征依荷載不同而導呈現不同的特點
這類裂縫多出現在受拉區、受剪區或振動十分嚴重部位。但這些裂縫截面尺寸往往較小。 根據結構不同受力方式,產生的裂縫特征如下:(1)中心受拉;(2)中心受壓;(3)受彎;(4) 大偏心受壓;(5) 小偏心受壓;(6)受剪;(7)受扭;(8)受沖切;(9)局部受壓。
三 溫度差異引起的橋梁裂縫問題
由于日照、年溫差等方面的原因,而且混凝土具有熱脹冷縮的性質,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內產生應力,應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在許多大跨徑橋梁中,溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張。 引起溫度變化主要因素有:
2.1 年溫差
隨著四季溫度變化產生一定的年溫差,我國年溫差一般是以一月份和七月份的月平均溫度作為變化幅度。這對橋梁結構的影響主要體現在導致橋梁的縱向位移方面,一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施對其進行協調,只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫,例如拱橋、剛架橋等。考慮到混凝土的蠕變特性,年溫差內力計算時混凝土彈性模量應考慮折減。
2.2 日照
橋面板、主梁或橋墩側面受太陽的曝曬之后,橋面時度溫度明顯高于其它道橋部位,其溫度梯度呈非線形分布。并且由于受到道橋自身約束的作用,使局部拉應力過到大,導致裂縫的出現。
2.3 突然降溫或雨雪天氣發生
冷空氣來臨、溫度突降、雨雪天氣等情況的發生,可導致道橋外表面溫度突然下降,但其內部溫度的變化相對較慢,產生一定的溫度梯度和溫差。所以要在在設計規范或參考實橋資料進行。而日照和驟然降溫現象是導致結構溫度裂縫的最常見原因。
2.4 水化熱
出施工過程中,由于水泥水化放熱現象,致使內外溫差過大,道橋表面出現裂縫。所以,施工中應根據實際情況,盡量選擇水化熱低的水泥品種,限制水泥的單位用量水平,減少骨料入模溫度,降低內外溫差,必要時可采用循環冷卻系統,對內部進行散熱。
2.5 由于施工措施或養護不當,使混凝土驟冷驟熱,內外溫度不夠協調,易出現裂縫。
2.6 預制T梁之間橫隔板安裝時,若焊接技術不當,鐵件附近混凝土便容易出現開裂現象,需要避免。
四 收縮引起的橋梁裂縫問題
在實際工程中,由于混凝土的收縮所產生的裂縫是最常見的。收縮分成塑性收縮、縮水收縮(干縮)、自生收縮和炭化收縮。塑性收縮和縮水收縮是最重要的兩種收縮形式。為減小道橋的收縮,施工時要在加強設計的情況下,更好的促進施工的進行
4.1塑性收縮
混凝土筑后4- 5小時左右,水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水現象,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。為減小混凝土塑性收縮,施工時要更好的控制水灰比,避免長時間攪拌,振搗要密實。
4.2縮水收縮(干縮)
隨著表層水分蒸發,濕度降低,混凝土在結硬之后體積便小,稱為縮水收縮(干縮)。由于混凝土表面水分減少快,但其內部水分損失慢,所以表面收縮大、內部收縮小,形成一定裂縫。
研究表明,影響混凝土收縮裂縫的主要因素有水泥品種、標號及用量;骨料品種;水灰比;外摻劑;養護方法;外界環境和振搗方式及時間等。對于溫度和收縮引起的裂縫,增配構造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性。
五 施工質量和施工材料所引起的橋梁裂縫問題
5.1施工材料所引起的橋梁裂縫問題
5.1.1 水泥
水泥安定性不合格、水泥出廠時強度不足,水泥出現受潮或者過期現象或者水泥的堿性過高,都會導致道橋的裂縫問題。
5.1.2砂、石骨料
砂石的粒徑、級配、雜質含量等因素都會影響混凝土強度和抗凍性、抗滲性,并會延緩水泥的硬化,降低混凝土強度,使道橋產生裂縫。
5.1.3拌和水及外加劑
拌和水或外加劑中氧化物等雜質含量較高對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應有影響。
5.2施工質量引起的裂縫
如果在施工過程中過程不合理、施工質量很低,便會很容易產生各式各樣的裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現。、混凝土早期受凍、施工時模板剛度不足、施工時拆模過早等因素都會導致道橋出現裂縫現象。
六、結語
道橋從開始興建到投入使用,會牽扯到許多方面的因素,如設計、施工等方面。本文從荷載方面、溫度、日照等方面進行道橋裂縫的產生,從上述的闡述可知,由于工程中所出現的設計疏漏、施工低劣、監理不力,都可能會導致道橋出現裂縫問題,影響道橋的質量。在運營管理過程中,進一步加強工程質量的監督和管理,及時發現和處理問題,也是相當重要的一個環節。
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