钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述
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钢筋混凝土桥梁裂缝成因及修补措施摘要;在桥梁建造和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁垮塌的报道屡见不鲜。
混凝土桥梁开裂可以说是“常发病”,经常困扰着桥梁工程技术人员。
现就混凝土桥梁裂缝的成因进行分析,并介绍了几种常见的维修方法。
关键词:钢筋混凝土桥梁梁体裂缝维修方法在钢筋混凝土、部分预应力混凝土甚至全预应力混凝土桥梁中都有出现裂缝的可能,采取一定的设计和施工措施,许多裂缝是可以克服和控制的。
通过对各种混凝土桥梁裂缝产生原因进行分析,提出了克服和控制裂缝的措施,以便设计和施工过程中参考。
1.钢筋混凝土粱桥的常见裂缝1.1网状裂缝,网状裂缝发生在各种跨度的梁上,这种裂缝细小,宽度约为0.03~0.05mm,用手触及有凸起感觉,它无固定规律网状裂缝多为混凝土收缩所引起的表面龟裂。
l.2下缘受拉区的裂缝这种裂缝多发生于梁跨中部,梁跨度越大,裂缝越多,它自下翼缘向上发展,至翼缘与粱肋相接处,裂缝间距约O.1~O.2m,宽度约为0.03~0.04mm。
对跨度12m时,其裂缝多处于薄腹部分,在粱的半商线附近裂缝宽度较大,一般在0.15~0.3 mm。
当粱跨径<l0m时,其裂缝较细小,且多数裂缝系由梁肋向上延伸,越上越细,端术到腹板顶部。
这种裂缝多系设不当,施工质量不良,养护不及时,或温度及周围环境条件小良的影响所致。
1.4腹板上的斜向裂缝,腹板上的斜向裂缝足钢筋混凝土梁中出现最多的一种裂缝,且多在跨中两侧,离跨中越远倾斜角越大,反之较小,倾角约在l5o~45o之间,第一道裂缝多出现在距支座0.5~1.0m处,裂缝宽度-+般在0.3mm 以F 它系设计上的缺陷,上拉应力较计算大,混凝土能负担而导致产生裂缝,施工质量不良又会加速裂缝的生和发展。
1.5运粱不当引起的上部裂缝,运送粱时支承点没有放在粱的两端吊点上,而是偏向跨中,使支承点处上部出现负弯矩,而引起开裂。
1.6梁端上部裂缝,由于墩台产生不均匀沉降,而形成梁端局部支承压力增大,产生局部应力所致。
浅析钢筋混凝土桥梁裂缝成因、预防措施及处理方法摘要:本文介绍了钢筋混凝土裂缝类型及产生原因,从材料选用、设计因素和施工三方面论述了预防裂缝的具体方法。
提出三个方面比较常用的裂缝修补方法。
并结合工程实例分析了裂缝的产生原因及处理方法。
关键词:混凝土结构;裂缝成因;预防措施;处理方法1 钢筋混凝土桥梁裂缝的分类及成因1.1 荷载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。
1.2 温度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,若变形遭到约束,则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。
温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。
1.3 收缩裂缝在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。
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的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。
1.4 地基基础变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。
2 钢筋混凝土桥梁裂缝的预防措施2.1 原材料的选用方面(1) 水泥:根据工程条件不同,尽量选用水化热较低、强度较高的水泥,严禁使用安定性不合格的水泥。
(2) 粗骨料:适用表面粗糙、级配良好、空隙率小、无碱性反应;有害物质及泥土含量和压碎指标值等满足相关规范及技术规范规定。
(3) 细骨料:一般采用天然砂。
宜用颗粒较粗、空隙较小的2区砂、对运送混凝土宜选用中砂;所选的砂有害物质及混凝土含量和坚固指标等应满足相关规范及技术规程规定。
(4) 外掺加料:宜采用减水剂及膨胀剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减少收缩。
(5) 极采用掺合料和混凝土外加剂,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
钢筋混凝土桥梁裂缝产生的原因分析摘要主要结合多年的工作经验,对混凝土桥梁裂缝产生的特点及原因进行分析。
关键词混凝土桥梁;裂缝;分析随着公路跨越式发展的推进,在高速、重载条件下,由于行车速度的提高,桥梁振动特性的改变,加剧了裂缝的产生和发展,因此,如何阻止或减缓裂缝的产生和发展以及裂缝出现后及时整治,并且不影响桥梁结构的安全和使用寿命,是工程人员必须研究的课题。
1 钢筋混凝土桥梁裂缝的特点l)裂缝普遍存在。
硬化后的混凝土,表面看起来密实,而实际上存在着很多的微裂缝;骨料与水泥的粘结面存在裂缝;骨料与骨料之间存在着裂缝。
这些裂缝的存在对混凝土的物理力学性能影响很大。
当混凝土受压时,荷载在30%极限强度之内,裂缝影响不大;当荷载增至到70%以上时,裂缝迅速扩展,裂缝之间串联起来,直到破坏。
2)裂缝都在不断变化。
由于混凝土结构物所处的环境状态不断变化,如温度、沉降、各种外荷载和材料自身的某种性能的变化等,都能够影响裂缝宽度的扩展与缩小、裂缝长度和数量的增加。
但只要裂缝按一定规律变化,使用是安全的,重要的是防止裂缝不规律地变化。
2 钢筋混凝土桥梁裂缝的原因2.1 荷载作用众多研究表明,引起桥梁梁体开裂的原因是多方面的,将开裂机理归结为单一原因的情况是极少的,但从根本上讲,结构开裂的一个重要原因是其抗弯和抗剪能力不足,对桥梁梁体而言,弯曲正应力弯曲剪应力及组合应力超过梁体混凝土抗裂强度是主要原因。
1)弯曲应力:大部分开裂的桥梁在役时间较长,其设计施工时由于计算方法、设计理念较落后,安全储备、桥梁刚度及施工控制手段均显不足,特别是机车车辆轴重增大等因素使桥梁的恒载活载均有较大的增加。
桥面荷载的增大,使梁跨所受弯曲正应力及剪应力均有较大增加,应力增加使梁体内受力钢筋的应变增大,从而促使梁体开裂或使裂缝加大。
2)桥梁的横向振动及交变荷载的作用:桥梁受活载作用时引起的振动是梁体开裂的另一个原因。
车辆运行时产生的各种问题形成了对桥梁的激振源,使桥梁受迫振动;由于振动的模拟计算分析非常复杂,此处不作数学分析,但振动造成梁体的破坏开裂是客观存在的。
混凝土桥梁:裂缝、成因、预防、措施摘要:混凝土桥梁裂缝是目前普遍存在而又难以解决的市政工程实际问题,本文对混凝土桥梁裂缝问题进行了探讨和分析,并提出了一些相应的预防方法及措施,以延长混凝土桥梁的使用寿命,减少混凝土桥梁裂缝产生的机率。
关键词:混凝土;桥梁裂缝;成因;预防措施1 引言随着经济的发展,市政工程建设取得了突飞猛进的发展,混凝土在现代工程建设中占有重要地位。
混凝土桥梁工程中裂缝几乎无处不在,混凝土裂缝这一“常见病”、“多发病”,经常困扰着桥梁工程技术人员。
2 问题的提出混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。
受混凝土施工、自身变形、约束等一系列因素影响,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初始缺陷的存在使得混凝土呈现出一些非均质的特性。
微裂缝通常是一种无害裂缝,根据情况不同,混凝土允许裂缝宽度为0.1mm-0.4mm之间不等,在这个区段内,对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。
但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。
在混凝土桥梁建造和使用过程中,因裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。
但是如果采取一定的技术措施,加强施工质量管理的力度,就可以对混凝土桥梁裂缝进行预防和控制。
3 混凝土桥梁不同裂缝的成因3.1温度变化引起的裂缝混凝土产生裂缝的原因有多种,而温度变化是最主要的因素。
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化时,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则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荷载应力。
引起温度变化的主要原因:(1)水化热:混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力,致使表面出现裂缝。
后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。
桥梁施工裂缝成因及处理措施一、桥梁施工裂缝的成因1.施工质量问题:桥梁施工过程中,如梁体浇筑不均匀、混凝土拌合不均匀等,容易导致桥梁出现裂缝。
2.温度变化引起的热胀冷缩:桥梁材料会受到温度的影响,温度的变化会引起桥梁结构体积发生变化,从而产生应力,进而导致桥梁出现裂缝。
3.荷载变化引起的应力集中:桥梁在使用过程中,承受荷载的变化,当荷载超过桥梁设计的承载能力时,会引起应力集中,导致桥梁出现裂缝。
4.地震或其他自然灾害:地震或其他自然灾害会造成地面位移和变形,进而引起桥梁结构出现应力,从而导致桥梁出现裂缝。
二、桥梁施工裂缝的处理措施1.加强施工管理:施工过程中,对于混凝土浇注、施工温度等要进行严密控制,确保施工质量达标。
2.使用高强度材料:选择高强度的混凝土、钢材等材料,具有较好的抗裂性能,能够有效减少裂缝产生的可能性。
3.采用预应力技术:在桥梁的设计和施工过程中,可以采用预应力技术,对结构进行预压,提高结构的抗裂性能。
4.控制温度变化:采用遮阳网、冷却水等措施,降低太阳照射直接作用,减少温度的变化范围,从而减少桥梁因温度变化引起的热胀冷缩应力。
5.密封处理:对于已经出现裂缝的桥梁结构,可采用胶粘剂、聚合物涂层等材料进行密封处理,以防止裂缝的扩展。
6.加固处理:对于较大和已经扩展的裂缝,可以采用钢板、钢筋混凝土灌浆等加固处理方法,提高桥梁结构的承载能力。
7.定期检测和维护:定期对桥梁结构进行检测,发现问题及时处理,及时维护,避免因未处理裂缝而引起更大的风险。
总结:桥梁施工裂缝的成因有多种多样,处理措施也因情况不同而有所区别。
在桥梁的设计、施工和维护过程中,合理的施工管理、材料选择、温度控制等措施是减少和处理桥梁施工裂缝的重要手段。
通过合理的处理措施,可以有效降低桥梁的维护成本,延长桥梁的使用寿命,保障桥梁的安全性和稳定性。
混凝土桥梁结构裂缝的产生原因及防治措施摘要:由于混凝土的价格便宜且抗压性能好,因此在桥涵工程建设中得到了广泛的应用。
但是混凝土也存在着一定的缺陷,主要表现为易开裂及抗拉能力差等。
因此本文就针对混凝土桥梁结构裂缝的成因及防治展开研究。
关键词:混凝土桥梁结构;裂缝;成因;防治一、裂缝的成因及种类(一)荷载导致的裂缝常规的静、动荷载以及次应力均会使混凝土桥梁产生裂缝,我们就称之后荷载裂缝,这种裂缝又分为次应力裂缝及直接应力裂缝两种,所谓的次应力裂缝指的是外荷载所引起次应生而出现的裂缝;而直接应力裂缝则是外荷载引起的直接应力而出现的裂缝。
在实际的工程项目中,比较常见的是次应力裂缝,多数属于张拉、剪切或者劈裂等性质。
(二)温度变化导致的裂缝混凝土自身具有热胀冷缩的性质,如果外部或者内部环境出现变化,混凝土就会产生变形,如果变形受到一定的约束,则其结构内部就会产生应力,一旦应力超出了混凝土的抗拉强度,裂缝就随之产生。
在一些跨径较大的桥梁中,温度应力甚至可以超出活载应力。
与其它裂缝最大的不同是温度裂缝会随着温度的变化而变化。
导致温度变化的主要原因包括日照、温差、水化热、骤然降温或者冬季施工不当等等。
(三)收缩而导致的裂缝混凝土结构最常见的裂缝问题多数是由于混凝土的收缩导致的,而在收缩的种类中,干缩及塑性收缩又是造成混凝土发生变形的主要因素。
相关的研究结果证明,造成收缩裂缝最主要的原因包括水泥的品种、标号和用量、混凝土中骨料的品种、外掺剂及水灰比、养护方式和振捣的方法、外界的环境等等。
(四)地基变形导致的裂缝因为基础会发生竖向不均匀沉降,或者水平方向产生位移,从而结构中会出现附加应力,这种附加应力会超过混凝土的抗拉能力,从而造成结构裂缝的产生。
造成基础不均匀沉降的主要因素包括前期地质勘探精度不足和试验资料不准确;地基地质的差异过大;结构的荷载及基础的类型差异过大;地基冻胀以及活动断层、溶洞和滑坡体等不良地质。
(五)钢筋锈蚀导致的裂缝因为在施工过程中,控制措施较差导致保护层的厚度不够,混凝土的保护层就受到空气中二氧化碳的侵蚀,造成钢筋表面的碳化,从而降低钢筋四周混凝土的碱度;或者由于介入了氯化物致使钢筋四周含有较高的氯离子,从而破坏钢筋表面的氧化膜,出现锈蚀,锈蚀的产物氢氧化铁的体积呈数倍增长,出现膨胀应力,最终造成混凝土的裂缝或者剥离,出现裂缝且锈迹会渗入到混凝土的表面。
钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述
摘要:本文从荷载温度变化、收缩、地基础变形、钢筋锈蚀、冻胀、施工材料质量、施工工艺质量等方面分析引起钢筋混凝土桥梁裂缝的原因,全面的阐述、总结控制裂缝的可行办法。
关键词:钢筋混凝土桥梁桥梁裂缝原因
钢筋混凝土桥梁结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。
钢筋混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
一、荷载引起的裂缝
钢筋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;结构安全系数不够等。
2、施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解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,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式等。
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。
二、温度变化引起的裂缝
钢筋混凝土桥梁具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,
钢筋混凝土桥梁将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过钢筋混凝土桥梁抗拉强度时即产生温度裂缝。
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,
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,出现裂缝。
3、骤然降温。
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。
4、水化热。
出现在施工过程中,大体积钢筋混凝土桥梁(厚度超过2.0米)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,致使表面出现裂缝。
5、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当,钢筋混凝土桥梁骤冷骤热,内外温度不均,易出现裂缝。
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,若焊接措施不当,铁件附近钢筋混凝土桥梁容易烧伤开裂。
三、收缩引起的裂缝
在实际工程中,钢筋混凝土桥梁因收缩所引起的裂缝是最常见的。
研究表明,影响钢筋混凝土桥梁收缩裂缝的主要因素有:
1、水泥品种、标号及用量。
矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥钢筋混凝土桥梁收缩性较高,普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥钢筋混凝土桥梁收缩性较低。
另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大,则钢筋混凝土桥梁收缩越大,且发生收缩时间越长。
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,钢筋混凝土桥梁收缩越大。
4、外掺剂。
外掺剂保水性越好,则钢筋混凝土桥梁收缩越小。
5、养护方法。
良好的养护可加速钢筋混凝土桥梁的水化反应,获得较高的钢筋混凝土桥梁强度。
养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长,则钢筋
混凝土桥梁收缩越小。
蒸汽养护方式比自然养护方式钢筋混凝土桥梁收缩要小。
6、外界环境。
大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大,则钢筋混凝土桥梁水分蒸发快,钢筋混凝土桥梁收缩越快。
7、振捣方式及时间。
机械振捣方式比手工捣固方式钢筋混凝土桥梁收缩性要小。
振捣时间应根据机械性能决定,一般以5~15s/次为宜。
时间太短,振捣不密实,形成钢筋混凝土桥梁强度不足或不均匀;时间太长,造成分层,粗骨料沉入底层,细骨料留在上层,强度不均匀,上层易发生收缩裂缝。
对于温度和收缩引起的裂缝,增配构造钢筋可明显提高钢筋混凝土桥梁的抗裂性,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(φ8~φ14)、小间距布置(@10~@15cm),全截面构造配筋率不宜低于0.3%,一般可采用0.3%~0.5%。
四、地基础变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出钢筋混凝土桥梁结构的抗拉能力,导致结构开裂。
基础不均匀沉降的主要原因有:
1、地质勘察精度不够、试验资料不准。
2、地基地质差异太大。
3、结构荷载差异太大。
4、结构基础类型差别大。
5、分期建造的基础。
6、地基冻胀。
7、桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。
8、桥梁建成以后,原有地基条件变化。
对于拱桥等产生水平推力的结构物,对地质情况掌握不够、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的主要原因。
五、钢筋锈蚀引起的裂缝
由于钢筋混凝土桥梁质量较差或保护层厚度不足,钢筋混凝土桥梁保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围钢筋混凝土桥梁碱度降低,或由于氯
化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,导致保护层钢筋混凝土桥梁开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到钢筋混凝土桥梁表面。
六、冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时,吸水饱和的钢筋混凝土桥梁出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而钢筋混凝土桥梁产生膨胀应力;同时钢筋混凝土桥梁凝胶孔中的过冷水(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,使钢筋混凝土桥梁中膨胀力加大,钢筋混凝土桥梁强度降低,并导致裂缝出现。
冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
七、施工材料质量引起的裂缝
钢筋混凝土桥梁主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。
配置钢筋混凝土桥梁所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。
八、施工工艺质量引起的裂缝
在钢筋混凝土桥梁结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,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、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现
九、结语
一座桥梁从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。
由上述可知,设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使钢筋混凝土桥梁桥梁出现裂缝。
因此,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础。
参考文献:
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[2]JTJ071-94,公路工程质量检验评定标准[S].
[3]杨文渊徐犇.桥梁施工工程师手册.人民交通出版社,2001.。