斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析6篇 矮塔斜拉桥腹板开裂
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大跨连续箱梁桥腹板裂缝设计成因分析及对策
通过对大跨连续箱梁桥腹板裂缝病害的调研,分析了裂缝产生的原因,对腹板的抗裂对策进行了研究,以积累大跨连续箱梁桥腹板的.设计施工经验,从而保证大跨连续箱梁桥的工程质量.
作 者:高国 孙伟 王维国 GAO Guo SUN Wei WANG Wei-guo ?作者单位:高国,GAO Guo(荣成市公路管理局,山东,威海,264200)孙伟,王维国,SUN Wei,WANG Wei-guo(威海市公路管理局,山东,威海,264200)
刊 名:山西建筑?英文刊名:SHANXI ARCHITECTURE?年,卷(期):?35(24)?分类号:U445.7?关键词:大跨连续箱梁桥 ??腹板 ??裂缝 ??对策 ?交通桥横梁裂缝原因分析及处理
裂缝产生的原因是多方面,并不是由单一原因造成的,它的'多因性也经常困扰着工程技术人员,要想控制或减少裂缝的产生,有必要了解其产生的机理,在施工中加以控制.
作 者:陈广新 ?作者单位:喀什地区水利水电勘测设计院,新疆喀什,844000?刊 名:城市建设与商业网点?英文刊名:CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN?年,卷(期):2009?“”(14)?分类号:U4?关键词:交通桥横梁 ??裂缝 ??原因 ?对于混凝土结构来说,影响混凝土结构使用寿命最普遍的问题是保护层厚度、混凝土质量和节点处理问题。1)保护层厚度问题在混凝土结构中,钢筋保护层得不到保证的现象非常普遍,箍筋保护层更是如此。箍筋外露,主筋的保护层一般也达不到设计要求。设计尺寸小的构件,对施工的要求更高,如大型屋面板,设计保护层只能有10mm左右,施工时稍不注意,保护层就不能保证。调查数据表明,大多数大型屋面板保护层厚度不足10mm,约有20%的板的钢筋保护层几乎为零。没有保护层的钢筋锈蚀速度很快,影响整个结构的安全使用。2)构件的节点问题装配整体式结构的节点也是容易出现施工质量问题的部位,如北京石景山电厂冷却塔,72个梁柱的节点只有3个基本完好,38个节点钢筋锈蚀,其余节点钢筋外露且有不同程度的锈蚀,结构使用年数约。节点的质量问题是节点混凝土强度偏低,约10MPa。3)混凝土的质量问题提起混凝土的质量,强度总是要放在首位。但是对于混凝土结构的耐久性来说,密实性与强度有同等的重要性。混凝土的质量对其耐久性能有很大影响。低质量的混凝土抗碳化、抗腐蚀的能力差,构件的寿命低。
1.3设计问题
1)安全度我国的设计规范都有结构或构件的抗力大于或等于作用效应的规定。设计者往往取R略大于S,甚至R等于S。这样做在当时可使结构的造价略有下降,取得了经济效益,但是随着设计规范的改进,用现在的规范去校核,结构的安全度一般都不满足。可以说,我国有一大批旧的建筑物属于这种类型。2)耐久问题以往的设计是不大重视结构耐久性的。结构构件的.设计都是以抗力为主并考虑稳定等性能。构件的尺寸小,混凝土强度低,抗腐蚀和侵蚀的能力极低,加上施工偏差、使用管理不当等因素的影响,这些构件破损的速度极快,使用寿命较短。因此,适当提高混凝土的设计等级是一个极为重要的问题。
超声波检测混凝土裂缝及裂缝成因分析
利用超声波单面平测法检测混凝土结构裂缝的深度,由裂缝深度检测结果评价混凝土裂缝的影响范围.分析了产生混凝土裂缝成因的机制,为改进施工质量提供理论依据.
作 者:李俊如 高建光 王耀辉 ?作者单位:中国科学院武汉岩土力学研究所,?刊 名:岩土力学? ISTIC EI PKU英文刊名:ROCK AND SOIL MECHANICS?年,卷(期):?22(3)?分类号:P631.5?关键词:超声波 ??混凝土 ??裂缝检测 ??分析 ?2.1收缩裂缝
混凝土施工中,为保证混凝土浇捣的和易性,混凝土中加入的水分往往比水泥水化作用需要的水分要多4~5倍。这部分游离水蒸发后,在混凝土内部留下许多毛细孔,混凝土会产生体积收缩,一般称为游离水蒸发收缩。另外,水泥水化作用也会引起混凝土体积的收缩,称为混凝土自收缩(或称混凝土干缩)。所以说混凝土本身存在肉眼看不见的细微裂缝是它固有的一种特性。根据试验测定,混凝土收缩值的大小和水泥品种、用量、掺水量、骨料规格、振捣密实性和养护好坏有关。如潮湿条件下养护的混凝土,其收缩值比在干燥条件下养护的收缩值减少。施工中常见的混凝土收缩裂缝有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝3种。1)塑性收缩裂缝一般在干热或刮风天气易于出现塑性收缩裂缝。多中间宽,两端细,且长短不一,互不连贯。裂缝产生原因是由于混凝土在塑性状态时,受炎热天气,阳光直射、刮大风影响,混凝土表面水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,此时混凝土尚未有强度,致使混凝土表面出现裂缝。2)沉降收缩裂缝沉降收缩裂缝一般沿主筋通长方向,在混凝土表面出现,常在浇灌后发生,硬化后停止。沉降收缩裂缝产生原因是混凝土浇捣后骨料颗粒沉落,水泥浆上浮,受到钢筋或大骨料的阻挡,使混凝土互相分离。3)干燥收缩裂缝干燥收缩裂缝在混凝土养护完毕一段时间后才出现,为表面性的较浅较细裂缝,多沿短方向分布。干燥收缩裂缝产生的原因主要是混凝土养护不规范,表面水分散失过快,而混凝土内部湿度变化小,表面干缩变形受到混凝土内部的约束,产生较大拉应力后产生裂缝。
2.2温度裂缝
1)内约束裂缝内约束裂缝混凝土内外温差过大引起的。例如,混凝土养护期间受寒流侵袭,混凝土表面急剧降温,就有可能引起混凝土表面裂缝。内约束裂缝深度一般只有30mm左右,表层以下仍保持结构完整性。2)外约束裂缝大体积混凝土在硬化期间放出大量水化热,内部温度上升很快,一般在混凝土浇注后72h达到最高温度。由于混凝土内部散热慢而混凝土表面散热快,这种温差在混凝土表面引起拉应力。当混凝土后期均匀降温冷却时,受到基岩或老混凝土垫层约束,混凝土内部出现拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土产生温度裂缝。外约束裂缝多发生在施工后2~3个月或更长时间,多在结构中部出现。外约束裂缝较深,或是贯穿性的,破坏结构的整体性。
2.3沉陷裂缝
沉陷裂缝多为深进或贯穿性的,其位置与沉陷方向一致。较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度与沉降值成正比。沉陷裂缝产生的原因是结构构件落在未经处理的回填土或松软地基上,混凝土浇灌后,地基侵水引起不均匀沉降而导致沉陷裂缝。特别是平卧生产的钢筋混凝土构件(如薄腹梁),由于侧向刚度差,配筋少,最易引起弦、腹杆或梁的侧面产生沉陷裂缝。另外因模板刚度不足,模板支撑间距过大,支撑底部松动以及过早拆模,也常导致此类沉降裂缝出现。
2.4其他施工裂缝
1)滑模施工、构件制作脱模、运输、堆放、吊装中,有时会产生各种裂缝;2)后张预应力构件和预制空心板抽芯过早或过晚,会使混凝土塌落或拉裂;3)构件吊装时吊点不正确;4)构件堆放时支撑垫木不在同一直线上,构件运输时遭受剧烈震动和冲击;5)侧向刚度差的构件在吊装时,侧向未采取临时加固措施,造成弯距过大、应力集中等情况而使构件产生吊裂;6)高层建筑滑模施工中,安装模板没有锥度,会将混凝土表面拉裂;7)模板提升时间过长,混凝土与模板黏结,易出现水平裂缝;8)地面施工中,过多的抹压触动,常使表面出现龟裂。
3总结
只要有针对性地对裂缝产生进行预防和控制,做好设计、施工、后期管理维护的工作,是可以最大程度地避免或减少损失的。
作者:金明 单位:河南省建筑科学研究院有限公司
关于桥梁混凝土裂缝成因和预防措施分析
论文关键词:混凝土裂缝 温度变化 基础变形 早期养护
论文摘要:本文阐述了混凝土桥梁裂缝的种类,分析了混凝土桥梁裂缝的成因,提出了相应的措施,供大家参考。
1 前言
随着我国基础建设的发展,各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中,由于混凝土裂缝而影响工程质量甚至造成桥梁坍塌的事例屡见不鲜。混凝±开裂可以说是“常发病”和“多发病”,严重影响了桥梁的使用性能,也经常困扰着桥梁工程技术人员。要想控制桥梁混凝土裂缝的产生,就必须了解其成因。本文就桥梁裂缝的产生原因作一分析,供参考。
2 桥梁混凝土裂缝种类及其成因
2.1 荷载引起的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为荷载裂缝,分为直接应力裂缝、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)设计计算阶段的结构计算不合理,受力假设与实际受力不符,安全系数不够,不考虑施工的可能性,构造处理不当等。2)施工阶段中不加限制的堆放施工机具、;随意翻身、起吊、、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序等。3)使用阶段时超出设计荷载的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生地震、爆炸等。
次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生的裂缝。如桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,这些难以用准确的图式进行计算,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,并在孔洞附近聚集产生巨大的应力集中。实际工程中次应力是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属于张拉、劈裂、剪切性质。在设计上,应尽量避免结构突变(或截面突变),当不能同时避免时,应做局部处理,如转角做成圆角或倒角,同时加强构造配筋,转角处配置斜向钢筋,对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。
2.2 温度变化引起的裂缝当外部或结构内部温度发生变化时,混凝土将发生变形,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。引起温度变化的主要因素有:1)年温差。一年中四季温度不断变化,当结构的位移受到限制时就会引起温度裂缝。年温差一般以一月和七月的月平均温度作为变化幅度。2)日照。
桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后,温度明显高于其他部位,温度分布呈非线形分布。由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。日照和骤然降温是导致温度裂缝的最常见原因。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,但由于内部温度下降较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实际资枓进行,混凝土弹性模量不考虑折减。4)水化热。出现在施工过程中,大体积混凝土(厚度超过2m)浇筑后由于水泥水化放热,使混凝土内部温度升高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。5)蒸汽养一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,易出现裂缝。
2.3 收缩引起的裂缝塑性收缩:混凝土浇筑后4h~5h左右,水泥水化反应剧烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨科因自重下沉,而此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。在骨科下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝,在构件竖向变截面处如丁梁、箱梁腹板与顶底板交接处,因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。
干缩:混凝土结硬以后,随着表面水分逐渐蒸发,温度逐渐降低,混凝土体积减小,称为干缩。因混凝土表面水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩快,内部收缩慢的不均匀收缩,致使混凝土表面承受拉力,产生收缩裂缝。
自生收缩:混凝土在硬化过程中,水泥与水发生水化反应,这种收缩与外界温度无关,且可以是正的(即收缩,如普通硅酸盐水泥混凝土),也可以是负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。
碳化收缩:大气中的二氧化碳与水泥中的水化物发生化学反应引起的收缩变形。
2.4 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,导致结构开裂,基础不均勻沉降的主要原因有:1)勘探精度不够、试验资枓不准。勘察报告不能充分反映实际地质情况是造成地基不均匀沉降的主要原因。2)结构荷载差异太大。在地质情况比较一致的情况下,各部分基础荷载差异太大时,有可能引起不均匀沉降。3)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,或虽采用同一基础,但基底标高差异太大,也可能引起地基不均勻沉降。4)分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时,如分期修建的高速公路左右半副桥梁,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。此外,还有地基冻胀和桥梁建成以后原有地基变化也可能引起构件裂缝产生。
2.5 混凝土原质量引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、骨科、拌合用水及外加剂等组成,配置混凝土时所采用的材枓不合格,可能导致结构出现裂缝。水泥质量不合格、受潮或过期会造成混凝土强度不够,并导致开裂。砂石骨科粒径太小、级配不良、空隙率大,会造成水泥和用水量加大,从而影响混凝土的.强度,使之收缩加大,如果使用超出规定的特细砂,后果更严重。砂石中有机质和轻物质过多,将延缓水泥的硬化过程,降低混凝土强度,特别是早期强度。拌合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。
3 裂缝的措施
3.1 要做好模板、支架及各支撑处基础和地基处理。确保其不发生沉降,移位。
3.2 u型桥台要控制其填料的抗压强度,并作好台背的防水排水设施,防止填土过湿或排水不良,由于压实不足或冻胀产生裂缝。
3.3 在尽可能的情况下,桥梁墩台(尤其高墩)混凝土应一气浇灌,不设施工缝。对墩身不可避免的施工缝要按技术规范要求,凿毛该混凝土表面,用水冲洗,在混凝土浇注前,对水平缝铺一层2cm~3cm的1:2水泥砂浆,然后再继续浇筑混凝土。
3.4 在混凝土初凝前,进行二次振捣。可有效消除因塑性沉降引起的内分层,改善骨科的界面结构,提高混凝土的强度。
3.5 桥墩身的竖向裂缝预防,可从控制温度、改进设计和施工操作工艺、改善混凝土性能等方面人手,可减少水泥用量降低混凝上的入模温度,如避开高温时段施工,对原材料降温处理;降低水泥水化热的温升,如选用低水化热的水泥减少水泥用量等,掺入优质粉煤灰加快浇筑混凝土的散热,如使用钢模,分层浇筑混凝土,每层不大于30cm,并使温度分布均勻,在大体积混凝土中甚至还可预埋或利用一些管孔道通过冷水或冷风降温。
3.6 加强浇筑混凝土的表面保护。如表面需应及时用草席、草袋覆盖,并洒水或蓄水养护。夏天延长养护时间,寒冷季节争取保温措施,保护混凝土表面,特别是薄壁结构延长拆模时间,可延缓降温,使混凝土中心与表面温度差减小,以防急剧降温。
4 结语
桥梁结构裂缝的成因多种多样,处理的方法也各有不同,上述诸方法是在日常工作中经过长期探索得到的,经过实践的证明行之有效。当然,有关桥梁结构裂缝的成因及防治对策是很复杂的,有待进一步研究。只有搞清楚了裂缝的机理,才能对症下,只有合理的处治措施,才能使国家有限的建设资金发挥最大的效益。