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[摘 要]本文针对桥梁结构中较为常见的裂缝,特别是混凝土裂缝,首先分析了这些裂缝产生的主要原因,进而重点在施工管理方面提出了控制裂缝问题出现的措施,并针对裂缝的检测处理做了相应的介绍,可以为桥梁工程施工管养提供合理的参考。
[关键词]桥梁 施工 裂缝 处理
中图分类号:TU445 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0063-01
0引言
裂缝作为桥梁工程较为普遍的质量通病,产生原因多种多样,原材料质量、地基处理、施工工艺以及后期的维护管养环节出现问题,都有可能造成桥梁工程在项目施工或者是建成通车后出现开裂问题。桥梁开裂问题主要集中在混凝土开裂方面,桥梁工程混凝土结构出现裂缝后,很容易造成结构承载能力的下降,同时裂缝又会加剧病害问题的进一步发展,例如造成混凝土的碳化、钢筋的锈蚀以及保护层的剥落等病害问题,对于桥梁结构主体安全影响十分严重。深入分析总结造成桥梁工程混凝土裂缝的原因,尤其是施工阶段造成混凝土开裂的诱因,并在施工过程中妥善的采取处理措施,以避免桥梁结构裂缝问题的发生,已经成为桥梁工程主体结构施工的关键内容,这对于提高桥梁工程建设质量,确保桥梁主体结构安全也具有重要的作用。
1 桥梁结构裂缝类型及成因分析
(1)荷载作用产生的裂缝。桥梁结构在静荷载、动荷载或者是次应力作用下产生的裂缝主要是荷载型的裂缝,按照类型又可以细分为直接应力裂缝与次应力裂缝两种形式。由于设计原因导致裂缝产生的原因一方面有可能是由于桥梁混凝土结构的安全系数不足,在桥梁混凝土结构受力计算分析阶段出现失误,导致混凝土结构的配筋量偏低,混凝土结构的强度达不到设计要求;另一方面则有可能是由于桥梁结构物的实际工作状态与设计分析计算有着较大的出入,导致某些部位出现次应力造成桥梁结构开裂发生。由于施工原因造成的裂缝主要是由于在施工过程中预制件安装吊运违反规范、施工工序管理不当、结构受力模式施工不善出现生变化、未严格按照施工图纸施工作业等原因造成的。
(2)温度裂缝。由于混凝土结构同样具有热胀冷缩的特性,混凝土结构外部环境或者是内部环境出现剧烈变化时就会造成混凝土结构出现变形,如果变形受到约束,则会造成混凝土结构内部出现应力,当应力值达到混凝土的极限抗拉强度时,则会导致裂缝问题的出现。特别是在一些大跨径的桥梁结构施工中,温度裂缝问题十分普遍。其中在施工阶段造成温度裂缝的原因主要是由于混凝土的水化热所造成的,由于桥梁结构工程施工中有许多大体积混凝土工程施工项目,这些大体积混凝土的水泥水化热会产生大量热量,造成混凝土内部温度急剧升高,内部温升高、外部温降快,如果缺乏必要的温差控制措施,则会造成温度应力的升高导致裂缝的出现。
(3)混凝土结构的收缩裂缝。混凝土收缩裂缝的特点就是主要表现为表面裂缝,裂缝宽度非常细,而且在混凝土结构表面纵横交错没有规律。收缩裂缝主要有塑性收缩、缩水收缩、自生收缩以及碳化收缩等几种形式,其中最为常见的就是塑性收缩与缩水收缩。造成收缩裂缝的影响因素主要有水泥的标号及用量、集料的类型与规格、水泥混凝土水灰比、、外掺剂、水泥混凝土养护方法等几方面原因。
(4)桥梁结构基础变形造成的裂缝。在桥梁工程施工过程中,如果桥梁结构基础出现不均匀沉降或者是位移,则会造成桥梁混凝土结构中出现附加应力,如果结构应力超过混凝土结构自身的抗拉极限,则有可能造成桥梁结构开裂的发生。造成基础不均匀沉降或者是位移的原因主要是由于桥梁工程项目建设前期的工程地质勘察不准确、结构荷载偏差较大、结构基础类型选择不当、桥梁基础位置处于不良地质带等原因造成。由于基础不均匀沉降或者是位移造成的桥梁结构处理较为困难,因此也是在桥梁结构施工中需要重点关注的内容。
2 桥梁施工技术裂缝控制措施研究
(1)提高桥梁基础工程设计施工质量。在桥梁基础施工过程中,首先施工单位应该结合工程地质勘察报告,对桥梁基础的类型进行复核,确保基础的类型与地质条件相适应,如果基础类型不当,则应该协调设计部门采取深基础或者是桩基础提高基础承载力,以免由于基础承载力不足造成桥梁基础不均匀沉降出现裂缝问题。其次,对于桥梁结构尤其是重要的荷载作用结构,更应该做好计算分析,可以采用MIDAS、ANSYS等模拟软件对桥梁结构的结构荷载作用情况进行模拟仿真,以确保结构的受力安全。
(2)严格控制原材料的质量。为了控制桥梁混凝土结构裂缝问题的发生,在混凝土材料的选择上,应该尽可能的选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。其次,应该改善混凝土的级配情况,同时在混凝土中综合使用加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量,尽可能的将水泥用量控制在450kg/m以下,并将混凝土的水灰比控制在0.6以下。
(3)提高混凝土工程施工质量。对于混凝土的浇筑,应该严格按照施工作业技术流程进行浇筑施工作业,按照水平分层以及斜向分段的施工作业方式,按照固定的坡度循序渐进的浇筑施工。此外在混凝土浇筑过程中应该及时的进行振捣,按照“快拔慢捣”的原则,及时的将混凝土内部气泡,并排出混凝土的泌水。同时采用二次振捣以及二次抹面等施工工艺,以便于提高混凝土的耐久性能与抗裂性能。此外,应该做好混凝土的养护,为了控制混凝土裂缝问题的发生,在混凝土浇筑施工结束以及表面收浆结束以后,应该及时对混凝土进行保湿养生,特别是对于大体积混凝土,可以采取循环法进行混凝土的保温养护,以尽可能的散发大体积混凝土的水化热量,控制混凝土结构内外温差。
3 桥梁结构裂缝检测处理
对于正在使用阶段的桥梁,应该按照养护技术要求,对桥梁结构裂缝进行检测分析,裂缝的检测主要是明确桥梁结构裂缝的长度、宽度、深度等技术指标,并初步明确桥梁结构裂缝的产生原因,同时结合裂缝成因以及类型,合理的选择裂缝的处理方法,对于桥梁结构的裂缝处理主要有以下几种方式:表面封闭,主要适用于裂缝宽度不足0.15mm细微裂缝,主要是通过对裂缝进行打磨清理之后,采用树脂或者是粘贴纤维布等方式进行裂缝的封闭处理;压注灌缝胶,主要适用于宽度在0.1mm-1.5mm之间的混凝土贯穿裂缝或者是独立裂缝,主要是通过将裂缝表面打磨清理之后,然后骑缝采用注射器灌注灌封胶进行裂缝的处理;压力注浆施工,主要适用于桥梁大型结构的贯穿裂缝以及大体积混凝土裂缝,分为固定注浆嘴以及钻孔埋管两种处理方式;裂缝填充法,主要适用于宽度0.5mm以上的活动裂缝以及静止裂缝,通过对裂缝位置进行开槽,待清理干净之后采用微膨胀水泥砂浆、聚合物砂浆或细石混凝土对裂缝进行封闭施工。
结语
造成桥梁混凝土结构出现裂缝的原因多种多样,设计、施工、材料等方面管理不善都有可能造成各种混凝土结构开裂问题的出现。这就要求桥梁工程施工管理部门,在施工作业过程中应该严格执行国家相关的桥梁建设施工技术标准,特别是根据常见裂缝形式及成因,有针对性的做好裂缝预控措施,同时对于出现的开裂问题按照裂缝病害程度有针对性的进行施工处治,确保桥梁主体结构的安全可靠,实现公路桥梁通车运营的顺利。
参考文献
[1] 柳炳康,吴胜兴,周安.工程结构鉴定及加固改造[M].中国建筑出版社,2008,04.
[2] 高建兵.既有钢筋混凝土梁桥外贴增强材料加固技术研究[D].兰州交通大学2011.
[3] 王琪栋.连续刚构桥跨中底板崩裂及其影响因素分析[D].重庆交通大学2011.
[关键词]桥梁 施工 裂缝 处理
中图分类号:TU445 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0063-01
0引言
裂缝作为桥梁工程较为普遍的质量通病,产生原因多种多样,原材料质量、地基处理、施工工艺以及后期的维护管养环节出现问题,都有可能造成桥梁工程在项目施工或者是建成通车后出现开裂问题。桥梁开裂问题主要集中在混凝土开裂方面,桥梁工程混凝土结构出现裂缝后,很容易造成结构承载能力的下降,同时裂缝又会加剧病害问题的进一步发展,例如造成混凝土的碳化、钢筋的锈蚀以及保护层的剥落等病害问题,对于桥梁结构主体安全影响十分严重。深入分析总结造成桥梁工程混凝土裂缝的原因,尤其是施工阶段造成混凝土开裂的诱因,并在施工过程中妥善的采取处理措施,以避免桥梁结构裂缝问题的发生,已经成为桥梁工程主体结构施工的关键内容,这对于提高桥梁工程建设质量,确保桥梁主体结构安全也具有重要的作用。
1 桥梁结构裂缝类型及成因分析
(1)荷载作用产生的裂缝。桥梁结构在静荷载、动荷载或者是次应力作用下产生的裂缝主要是荷载型的裂缝,按照类型又可以细分为直接应力裂缝与次应力裂缝两种形式。由于设计原因导致裂缝产生的原因一方面有可能是由于桥梁混凝土结构的安全系数不足,在桥梁混凝土结构受力计算分析阶段出现失误,导致混凝土结构的配筋量偏低,混凝土结构的强度达不到设计要求;另一方面则有可能是由于桥梁结构物的实际工作状态与设计分析计算有着较大的出入,导致某些部位出现次应力造成桥梁结构开裂发生。由于施工原因造成的裂缝主要是由于在施工过程中预制件安装吊运违反规范、施工工序管理不当、结构受力模式施工不善出现生变化、未严格按照施工图纸施工作业等原因造成的。
(2)温度裂缝。由于混凝土结构同样具有热胀冷缩的特性,混凝土结构外部环境或者是内部环境出现剧烈变化时就会造成混凝土结构出现变形,如果变形受到约束,则会造成混凝土结构内部出现应力,当应力值达到混凝土的极限抗拉强度时,则会导致裂缝问题的出现。特别是在一些大跨径的桥梁结构施工中,温度裂缝问题十分普遍。其中在施工阶段造成温度裂缝的原因主要是由于混凝土的水化热所造成的,由于桥梁结构工程施工中有许多大体积混凝土工程施工项目,这些大体积混凝土的水泥水化热会产生大量热量,造成混凝土内部温度急剧升高,内部温升高、外部温降快,如果缺乏必要的温差控制措施,则会造成温度应力的升高导致裂缝的出现。
(3)混凝土结构的收缩裂缝。混凝土收缩裂缝的特点就是主要表现为表面裂缝,裂缝宽度非常细,而且在混凝土结构表面纵横交错没有规律。收缩裂缝主要有塑性收缩、缩水收缩、自生收缩以及碳化收缩等几种形式,其中最为常见的就是塑性收缩与缩水收缩。造成收缩裂缝的影响因素主要有水泥的标号及用量、集料的类型与规格、水泥混凝土水灰比、、外掺剂、水泥混凝土养护方法等几方面原因。
(4)桥梁结构基础变形造成的裂缝。在桥梁工程施工过程中,如果桥梁结构基础出现不均匀沉降或者是位移,则会造成桥梁混凝土结构中出现附加应力,如果结构应力超过混凝土结构自身的抗拉极限,则有可能造成桥梁结构开裂的发生。造成基础不均匀沉降或者是位移的原因主要是由于桥梁工程项目建设前期的工程地质勘察不准确、结构荷载偏差较大、结构基础类型选择不当、桥梁基础位置处于不良地质带等原因造成。由于基础不均匀沉降或者是位移造成的桥梁结构处理较为困难,因此也是在桥梁结构施工中需要重点关注的内容。
2 桥梁施工技术裂缝控制措施研究
(1)提高桥梁基础工程设计施工质量。在桥梁基础施工过程中,首先施工单位应该结合工程地质勘察报告,对桥梁基础的类型进行复核,确保基础的类型与地质条件相适应,如果基础类型不当,则应该协调设计部门采取深基础或者是桩基础提高基础承载力,以免由于基础承载力不足造成桥梁基础不均匀沉降出现裂缝问题。其次,对于桥梁结构尤其是重要的荷载作用结构,更应该做好计算分析,可以采用MIDAS、ANSYS等模拟软件对桥梁结构的结构荷载作用情况进行模拟仿真,以确保结构的受力安全。
(2)严格控制原材料的质量。为了控制桥梁混凝土结构裂缝问题的发生,在混凝土材料的选择上,应该尽可能的选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。其次,应该改善混凝土的级配情况,同时在混凝土中综合使用加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量,尽可能的将水泥用量控制在450kg/m以下,并将混凝土的水灰比控制在0.6以下。
(3)提高混凝土工程施工质量。对于混凝土的浇筑,应该严格按照施工作业技术流程进行浇筑施工作业,按照水平分层以及斜向分段的施工作业方式,按照固定的坡度循序渐进的浇筑施工。此外在混凝土浇筑过程中应该及时的进行振捣,按照“快拔慢捣”的原则,及时的将混凝土内部气泡,并排出混凝土的泌水。同时采用二次振捣以及二次抹面等施工工艺,以便于提高混凝土的耐久性能与抗裂性能。此外,应该做好混凝土的养护,为了控制混凝土裂缝问题的发生,在混凝土浇筑施工结束以及表面收浆结束以后,应该及时对混凝土进行保湿养生,特别是对于大体积混凝土,可以采取循环法进行混凝土的保温养护,以尽可能的散发大体积混凝土的水化热量,控制混凝土结构内外温差。
3 桥梁结构裂缝检测处理
对于正在使用阶段的桥梁,应该按照养护技术要求,对桥梁结构裂缝进行检测分析,裂缝的检测主要是明确桥梁结构裂缝的长度、宽度、深度等技术指标,并初步明确桥梁结构裂缝的产生原因,同时结合裂缝成因以及类型,合理的选择裂缝的处理方法,对于桥梁结构的裂缝处理主要有以下几种方式:表面封闭,主要适用于裂缝宽度不足0.15mm细微裂缝,主要是通过对裂缝进行打磨清理之后,采用树脂或者是粘贴纤维布等方式进行裂缝的封闭处理;压注灌缝胶,主要适用于宽度在0.1mm-1.5mm之间的混凝土贯穿裂缝或者是独立裂缝,主要是通过将裂缝表面打磨清理之后,然后骑缝采用注射器灌注灌封胶进行裂缝的处理;压力注浆施工,主要适用于桥梁大型结构的贯穿裂缝以及大体积混凝土裂缝,分为固定注浆嘴以及钻孔埋管两种处理方式;裂缝填充法,主要适用于宽度0.5mm以上的活动裂缝以及静止裂缝,通过对裂缝位置进行开槽,待清理干净之后采用微膨胀水泥砂浆、聚合物砂浆或细石混凝土对裂缝进行封闭施工。
结语
造成桥梁混凝土结构出现裂缝的原因多种多样,设计、施工、材料等方面管理不善都有可能造成各种混凝土结构开裂问题的出现。这就要求桥梁工程施工管理部门,在施工作业过程中应该严格执行国家相关的桥梁建设施工技术标准,特别是根据常见裂缝形式及成因,有针对性的做好裂缝预控措施,同时对于出现的开裂问题按照裂缝病害程度有针对性的进行施工处治,确保桥梁主体结构的安全可靠,实现公路桥梁通车运营的顺利。
参考文献
[1] 柳炳康,吴胜兴,周安.工程结构鉴定及加固改造[M].中国建筑出版社,2008,04.
[2] 高建兵.既有钢筋混凝土梁桥外贴增强材料加固技术研究[D].兰州交通大学2011.
[3] 王琪栋.连续刚构桥跨中底板崩裂及其影响因素分析[D].重庆交通大学2011.