2022年桥梁裂缝产生原因浅析 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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
2、土 桥 梁 裂 缝 种 类 、 成 因实际上 ,混凝土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名师归纳总结 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.裂缝产生地第 1 页,共 5 页原因有: 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
3、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 . 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,随意翻身、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
4、脚设计常常采纳布置“ X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸地方法设计铰,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,经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
5、力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质.次应力裂缝也是由荷载引起,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
6、力极限地标志,是结构破坏地前兆 ,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- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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 ,并逐渐向中和轴方向进展 .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
7、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
8、 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 ,只有结构地位移受到限制时才会引起温
9、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计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
10、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 35
11、0,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名师归纳总结 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第 2 页,共 5 页力下降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
12、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) .- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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
13、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
14、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 ,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
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