2022年桥梁裂缝产生原因浅析.docx

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1、精品学习资源近年来 ,我省交通基础建设得到迅猛进展,各地兴建了大量地混凝土桥梁.在桥梁建造和使用过程中,有关因显现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌地报道屡见不鲜. 混凝土开裂可以说是 “常发病 ”和 “多发病 ”,常常困扰着桥梁工程技术人员 .其实 ,假如实行肯定地设计和施工措施,许多裂缝是可以克服和掌握地.为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝地熟悉,尽量防止工程中显现危害较大地裂缝,本文尽可能对混凝土桥梁裂缝地种类和产生地缘由作较全面地分析、总结,以便利设计、施工找出掌握裂缝地可行办 法 , 达 到 防 范 于 未 然 地 作 用 .l混 凝 土 桥 梁 裂 缝 种 类 、 成 因实际上 ,混凝土

2、结构裂缝地成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产 生地一种或几种主要缘由.混凝土桥梁裂缝地种类, 就其产生地缘由,大致可划分如下几种： 一、荷载引起地裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生地裂缝称荷载裂缝,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地直接应力产生地裂缝.裂缝产生地原因有：1、 设计运算阶段 ,结构运算时不运算或部分漏算运算模型不合理 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运算错误结构安全系数不够 .结构设计时不考虑施工地可能性 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

3、 .2、 施工阶段 ,不加限制地堆放施工机具、材料不明白预制结构结构受力特点,随便翻身、起吊、运输、安装不按设计图纸施工,擅自更换结构施工次序,转变结构受力模 式 不对结构做机器振动下地疲惫强度验算等.3、 使用阶段 ,超出设计载荷地重型车辆过桥 受车辆、船舶地接触、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 地 次 生 应 力 产 生 裂 缝 .裂 缝 产 生 地 原 因 有 ：1、 在设计外荷载作用下 ,由于结构物地实际工作状态同常规运算有出入或运算不考虑,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常常采纳布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸地

4、方法设计铰,理论运算该处不会存在弯矩,但实际该铰仍旧能够抗弯, 以至显现裂缝而导致钢筋锈蚀.2 、 桥梁结构中常常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规运算中难以用精确地图式进行模拟运算,一般依据体会设置受力钢筋.讨论说明 , 受力构件挖孔后 ,力流将产生绕射现象 ,在孔洞邻近密集 ,产生庞大地应力集中 .在长跨预应力连续梁中,常常在跨内依据截面内力需要截断钢束,设置锚头 ,而在锚固断面邻近常常可以看到裂缝.因此 , 如处理不当 ,在这些结构地转角处或构件外形突变处、受力钢筋截断处简单显现裂缝.实际工程中 ,次应力裂缝是产生荷载裂缝地最常见缘由. 次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质. 次应力裂缝也

5、是由荷载引起,仅是按常规一般不运算, 但随着现代运算手段地不断完善,次应力裂缝也是可以做到合理验算地.例如现在对预应力、徐变等产生地二次应力,不少平面杆系 有限元程序均可正确运算,但在 40 年前却比较困难 .在设计上 ,应留意防止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.荷载裂缝特点依荷载不同而异出现不同地特点.这类裂缝多显现在受拉区、受剪区或振动严峻部位.但必需指出 , 假如受压区显现起皮或有沿受压方向地短裂缝,往往是结构达到承载力极限地标志,是结构破坏地前

6、兆 , 其缘由往往是截面尺寸偏小. 依据结构不同受力方式,产生地裂缝特点如下：1、 中心受拉 .裂缝贯穿构件横截面 ,间距大体相等 ,且垂直于受力方向 .采纳螺纹钢筋时 ,裂欢迎下载精品学习资源缝之间显现位于钢筋邻近地次裂缝.2 、 中心受压 .沿构件显现平行于受力方向地短而密地平行裂缝 .3、 受弯 .弯矩最大截面邻近从受拉区边沿开头显现与受拉方向垂直地裂缝,并逐步向中和轴方向进展.采纳螺纹钢筋时,裂缝间可见较短地次裂缝.当结构配筋较少时 ,裂缝少而宽 ,结构可能发生脆性破坏.4、 大偏心受压 .大偏心受压和受拉区配筋较少地小偏心受压构件 ,类似于受弯构件 .5、 小偏心受压 .小偏心受压和

7、受拉区配筋较多地大偏心受压构件,类似于中心受压构件 . 6、 受剪 .当箍筋太密时发生斜压破坏 ,沿梁端腹部显现大于 45方向地斜裂缝 当箍筋适当时发生剪压破坏 ,沿梁端中下部显现约 45方向相互 平 行 地 斜 裂 缝 . 桥 梁 裂 缝 产 生 原 因 浅 析7、 受扭.构件一侧腹部先显现多条约45方向斜裂缝 ,并向相邻面以螺旋方向绽开.8、受冲切 .沿柱头板内四侧发生约45方向斜面拉裂 ,形成冲切面 .9、局部受压 .在局部受压区出 现 与 压 力 方 向 大 致 平 行 地 多 条 短 裂 缝 . 二 、温 度 变 化 引 起 地 裂 缝混凝土具有热胀冷缩性质 ,当外部环境或结构内部温

8、度发生变化 , 混凝土将发生变形 ,如变形遭到约束 ,就在结构内将产生应力 ,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝 .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 .温度裂缝区分其它裂缝最主要特点是将随 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,对桥梁结构地影响主要是导致桥梁 地纵向位移 ,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和谐,只有结构位置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月平均温度地作为变化幅度.考虑到混凝土地蠕

9、变特性,年温差内力运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 .由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,显现裂缝 .日照和下述突然降温是导致结构温度裂缝地最常见缘由.3、突然降温 .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.日照和突然降温内力运算时可采纳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 .显现在施工过程中 ,大体积混凝土 厚度超过 2.0M ）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 , 致使表面显现裂

10、缝 .施工中应依据实际情形,尽量挑选水化热低地水泥品种,限制水泥单位用量 , 削减骨料入模温度 ,降低内外温差 , 并缓慢降温 ,必要时可采纳循环冷却系统进行内部散热 ,或采纳薄层连续浇筑以加快散热.5 、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当, 混凝土骤冷骤热 ,内外温度不均 ,易显现裂缝 .6、预制 T 梁之间横隔板安装时 ,支座预埋钢板 与调平钢板焊接时 ,如焊接措施不当 ,铁件邻近混凝土简单烧伤开裂.采纳电热张拉法张拉预 应力构件时 ,预应力钢材温度可上升至350 ,混凝土构件也简单开裂.试验讨论说明 ,由火灾等缘由引起高温烧伤地混凝土强度随温度地上升而明显降低,钢筋与混凝土地粘结力随之下

11、降,混凝土温度达到 300后抗拉强度下降50%,抗压强度下降 60%,光圆钢筋与混凝土地粘结力下降 80% 由于受热 ,混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩.三、 收缩引起地裂缝在实际工程中 ,混凝土因收缩所引起地裂缝是最常见地. 在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和缩水收缩 干缩）是发生混凝土体积变形地主要缘由,另外仍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45 小时左右 ,此时水泥水化反应猛烈,分子链逐步形成,显现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩 ,同时骨料因自重下沉,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

12、中如受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向地裂缝.在构件竖向变截面处如T 梁、箱梁腹板与顶底板交接处,因硬化前沉实不匀称将发生表面地顺腹板方向裂缝.为减小混凝土塑性收缩,施工时应掌握水灰比,防止过长时间地搅拌 ,下料不宜太快 ,振捣要密实 ,竖向变截面处宜分层浇筑.缩水收缩 干缩） .欢迎下载精品学习资源混凝土结硬以后 ,随着表层水分逐步蒸发,湿度逐步降低 ,混凝土体积减小 ,称为缩水收缩 干缩） .因混凝土表层水分缺失快,内部缺失慢 ,因此产生表面收缩大、内部收缩小地不匀称收缩,表面收缩变形受到内部混凝土地约束,致使表面混凝土承担拉力,当表面混凝土承担拉力 超过其抗拉强度时 ,便产生收缩裂缝 .混凝

13、土硬化后收缩主要就是缩水收缩.如配筋率较大地 构件 超过 3%） ,钢筋对混凝土收缩地约束比较明显,混凝土表面简单显现龟裂裂纹.桥梁裂缝产生原因浅析自生收缩 .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关 ,且可以是正地 即收缩 ,如一般硅酸盐水泥混凝土）,也可以是负地 即膨胀 ,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）.炭化收缩 .大气中地二氧化碳与水泥地水化物发生化学反应引起地收缩变形 .炭化收缩只有在湿度 50%左右才能发生 ,且随二氧化碳地浓度地增加而加快 . 炭化收缩一般不做运算 . 混凝土收缩裂缝地特点是大部分属表面裂缝 ,裂缝宽度较细 ,且纵横交叉 ,

14、成龟裂状 ,外形没有任何规律 .讨论说明 , 影响混凝土收缩裂缝地主要因素有：1、水泥品种、标号及用量 .矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高 ,一般水泥、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、单位体积用量越大、磨细度越大 ,就混凝土收缩越大 ,且发生收缩时间越长 .例如 ,为了提高混凝土地强度,施工时常常采纳强行增加水泥用量地做法,结果收缩应力明显加大.2、骨料品种 .骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较 大、收缩性较高 .另外骨料粒径大收缩小,含水量大收缩越大 .3、水灰比 .用水量越大 ,水灰比越高 ,

15、混凝土收缩越大 .4、外掺剂 .外掺剂保水性越好,就混凝土收缩越小 .5、养护方法 . 良好地养护可加速混凝土地水化反应,获得较高地混凝土强度.养护时保持湿度越高、气温越 低、养护时间越长 ,就混凝土收缩越小 .蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小.6 、外界环境 .大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大,就混凝土水分蒸发快,混凝土收缩越快.7 、振捣方式准时间.机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小.振捣时间应依据机械性能打算 ,一般以 515s/ 次为宜 .时间太短 ,振捣不密实 ,形成混凝土强度不足或不匀称时间太长 ,造成分层 ,粗骨料沉入底层 ,细骨料留在上层 ,强度不匀称 ,

16、上层易发生收缩裂缝 .对于温度和收缩引起地裂缝, 增配构造钢筋可明显提高混凝土地抗裂性,特殊是薄壁结构小间距布置1015cm,全截面 构 造 配 筋 率 不 宜 低于 0.3%, 一 般 可 采纳 0.3%0.5%.四 、地 基 础 变 形 引 起 地 裂 缝由于基础竖向不匀称沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构地抗拉 能 力 ,导 致结 构开 裂.基础 不均 匀 沉降 地主 要 原 因 有 ：1、地质勘察精度不够、试验资料不准.在没有充分把握地质情形就设计、施工,这是造成地基不匀称沉降地主要缘由.比如丘陵区或山岭区桥梁,勘察时钻孔间距太远,而地基岩面起伏又大 ,勘察报告不

17、能充分反映实际地质情形.2 、地基地质差异太大 .建造在山区沟谷地桥梁,河沟处地地质与山坡处变化较大,河沟中甚至存在脆弱地基,地基土由于不同压缩性引起 不匀称沉降 .3 、结构荷载差异太大 .在地质情形比较一样条件下,各部分基础荷载差异太大时,有可能引起不匀称沉降,例如高填土箱形涵洞中部比两边地荷载要大,中部地沉降就要比两边大 ,箱涵可能开裂 .4 、结构基础类型差别大 .同一联桥梁中 ,混合使用不同基础如扩大基础和桩基础 ,或同时采纳桩基础但桩径或桩长差别大时,或同时采纳扩大基础但基底标高差异大时 ,也可能引起地基不匀称沉降.5、分期建造地基础 .在原有桥梁基础邻近新建桥梁时,如分期修建地高

18、速大路左右半幅桥梁,新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结,均可能对原有桥梁基础造成较大沉降.6、地基冻胀 .在低于零度地条件下含水率较高地地基土因冰冻膨胀 一旦温度回升 , 冻土融解 ,地基下沉 .因此地基地冰冻或融解均可造成不匀称沉降.7、桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不匀称沉降.桥梁裂缝产生原因浅析欢迎下载精品学习资源8、桥梁建成以后 ,原有地基条件变化 .大多数自然地基和人工地基浸水后, 特殊是素填土、黄土、膨胀土等特殊地基土,土体强度遇水下降 ,压缩变形加大 .在软土地基中 ,因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降,地基土层重新固结下沉, 同时对基础地上浮

19、力减小,负摩阻力增加,基础受荷加大 .有些桥梁基础埋置过浅,受洪水冲刷、淘挖 ,基础可能位移 .地面荷载条件地变化 ,如桥梁邻近因塌方、山体滑坡等缘由堆置大量废方、砂石等,桥址范畴土层可能受压缩再次变形 .因此 ,使用期间原有地基条件变化均可能造成不匀称沉降.对于拱桥等产生水平推力地结构物 ,对地质情形把握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移裂缝地主要原因.五、钢筋锈蚀引起地裂缝由于混凝土质量较差或爱护层厚度不足,混凝土爱护层受二氧化碳腐蚀炭化至钢筋表面,使钢筋四周混凝土碱度降低,或由于氯化物介入 ,钢筋四周氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏 ,钢筋中铁离子与侵入到

20、混凝土中地氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原先增长约24 倍,从而对四周混凝土产生膨胀应力,导致爱护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面.由于锈蚀 ,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力减弱,结构承载力下降,并将诱发其它形式地裂缝,加剧钢筋锈蚀 ,导致结构破坏.要防止钢筋锈蚀 ,设计时应依据规范要求掌握裂缝宽度、采纳足够地爱护层厚度当然爱护层亦不能太厚 ,否就构件有效高度减小,受力时将加大裂缝宽度）施工时应掌握混凝土 地水灰比 ,加强振捣 ,保证混凝土地密实性 ,防止氧气侵入 ,同时严格掌握含氯盐地外加剂用量, 沿海地区或其它存在腐蚀性强地空气

21、、地下水地区特殊应谨慎.六、 冻胀引起地裂缝大气气温低于零度时 ,吸水饱和地混凝土显现冰冻,游离地水转变成冰 ,体积膨胀 9%,因而混凝土产生膨胀应力同时混凝土凝胶孔中地过冷水结冰温度在 -78 度以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝显现.特殊是混凝土初凝时受冻最严峻,成龄后混凝土强度缺失可达30%50%.冬季施工时对预应力孔道灌 浆后如不实行保温措施也可能发生沿管道方向地冻胀裂缝.温度低于零度和混凝土吸水饱 和是发生冻胀破坏地必要条件.当混凝土中骨料间隙多、吸水性强 骨料中含泥土等杂质过多 混凝土水灰比偏大、振捣不密实养护不力使混凝土早期

22、受冻等,均可能导致混凝土冻胀 裂缝 .冬季施工时 ,采纳电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂 但氯盐不宜使用） ,可保证混凝土在低温或负温条件下硬化.七、施工材料质量引起地裂缝混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成.配置混凝土所采纳材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝.1、水泥1）、水泥安定性不合格, 水泥中游离地氧化钙含量超标.氧化钙在凝聚过程中水化很慢,在水泥混凝土凝聚后仍旧连续起水化作用,可破坏已硬化地水泥石,使混凝土抗拉强度下降.2）、水泥出厂时强度不足,水泥受潮或过期,可能使混凝土强度不足,从而导致混凝土开裂.3）、当水泥含碱量较高例如

23、超过 0.6%） ,同时又使用含有碱活性地骨料,可能导致碱骨料反应.2、砂、石骨料砂石地粒径、级配、杂质含量.砂石粒径太小、级配不良、间隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大 ,影响混凝土地强度 ,使混凝土收缩加大 ,假如使用超出规定地特细砂,后果更严峻 . 砂石中云母地含量较高,将减弱水泥与骨料地粘结力,降低混凝土强度 .砂石中含泥量高,不仅将造成水泥和拌和水用量加大,而且仍降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性.砂石中有机质和轻物质过多 ,将延缓水泥地硬化过程,降低混凝土强度 , 特殊是早期强度 .砂石中硫化物可与水泥中 地 铝 酸 三 钙 发 生 化 学 反 应 , 体 积 膨 胀 2.5倍 . 桥

24、 梁 裂 缝 产 生 原 因 浅 析3、拌和水及外加剂拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响.采纳海水或含碱泉水拌 制混凝土 ,或采纳含碱地外加剂,可能对碱骨料反应有影响.八、施工工艺质量引起地裂缝欢迎下载精品学习资源在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,如施工工艺不合理、施工质量低劣 ,简单产生纵向地、横向地、斜向地、竖向地、水平地、表面地、深进地和贯穿地各种裂缝 ,特殊是瘦长薄壁结构更简单显现.裂缝显现地部位和走向、裂缝宽度因产生地原因而异,比较典型常见地有： 1、混凝土爱护层过厚 ,或乱踩已绑扎地上层钢筋,使承担负弯矩地受力筋爱护层加厚,导致

25、 构件地有效高度减小 ,形成与受力钢筋垂直方向地裂缝.2 、混凝土振捣不密实、不匀称,出现蜂窝、麻面、空洞 ,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝地起源点.3 、混凝土浇筑过快 ,混凝土流淌性较低 ,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,简单在浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝 .4、混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上显现不规章地收缩裂缝.5、混凝土初期养护时急剧干燥,使得混凝土与大气接触地表面上显现不规章地收缩裂缝 .6 、用泵送混凝土施工时 ,为保证混凝土地流淌性,增加水和水泥用量 ,或因其它缘由加大了水灰比, 导致混凝土凝聚硬化时收缩量增加,使

26、得混凝土体积上显现不规章裂缝.7 、混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间显现裂缝.如混凝土分层浇筑时 ,后浇混凝土因停电、下雨等缘由未能在前浇混凝土初凝前浇筑,引起层面之间地水平裂缝采纳分段现浇时,先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好 ,新旧混凝土之间粘结力小,或后浇混凝土养护不到位,导致混凝土收缩而引起 裂缝 .8 、混凝土早期受冻,使构件表面显现裂纹 ,或局部剥落 ,或脱模后显现空鼓现象.9 、施工时模板刚度不足,在浇筑混凝土时 ,由于侧向压力地作用使得模板变形, 产生与模板变形一样地裂缝 .10、施工时拆模过早,混凝土强度不足 ,使得构件在自重或施工荷载作用下产

27、生裂缝 .11、施工前对支架压实不足或支架刚度不足,浇筑混凝土后支架不匀称下沉,导致混凝土显现裂缝 .12、装配式结构 ,在构件运输、堆放时 ,支承垫木不在一条垂直线上,或悬臂过长 ,或运输过程中猛烈颠撞吊装时吊点位置不当,T 梁等侧向刚度较小地构件,侧向无牢靠地加固措施等 ,均可能产生裂缝 .13、安装次序不正确,对产生地后果熟悉不足,导致产生裂缝 .如钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工时,钢筋混凝土墙式护栏如与主梁同时浇筑,拆架后墙式护栏往往产生裂缝拆架后再浇筑护栏,就裂缝不易显现 .14、施工质量掌握差.任意套用混凝土协作比,水、砂石、水泥材料计量不准,结果造成混凝土强度不足和其他性能和易性、密实度）下降,导致结构开裂.15、最后总结： 一座桥梁从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营治理等各个方面.由上述可知 ,设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁显现裂缝.因此 ,严格依据国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用地前提和基础.在运营治理过程中, 进一步加强巡查和治理,准时发觉和处理问题,也是相当重要地一个环节.桥梁裂缝产生缘由 浅析欢迎下载