论文部分内容阅读
摘要:本文主要就是根据混凝土桥梁工程中常见裂缝的种类及其成因,主要从设计、施工两个方面去阐述怎样全面防治混凝土桥梁施工产生的裂缝问题,从而确保桥梁的使用安全及其使用寿命。
关键词:混凝土；桥梁施工；裂缝；产因
中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：
0 引言
混凝土在桥梁建设工程中是主導地位，但是由于桥梁施工不当等一些原因导致裂缝。在应用混凝土材料进行建筑结构、公路、桥梁及隧道等工程建设中,人们也发现,混凝土开裂是最常见的一种病害,并且已成为影响工程结构使用寿命的重要影响因素之一。在混凝土桥梁结构上产生的各种各样的裂缝,形成的原因也是千差万别,因此其危害性也会有显著的差异。为此,本文首先概述了裂缝的种类和成因,而后从设计和施工两个方面阐述了怎样防治混凝土桥梁的施工裂缝。
一、裂缝的种类及成因分析
1混凝土收缩引起的裂缝
由于混凝土的收缩而产生的裂缝是我们在工程中最常见的一种裂缝的产生形势，其包括包括塑性收缩、缩水收缩、自生收缩和碳化收缩等,实际中以前两种收缩裂缝为主。混凝土浇筑4 h～5 h后,水泥水化反应激烈,逐渐形成分子链,水分急剧蒸发,骨料下沉,混凝土硬化尚未完成,此时发生的收缩称为塑性收缩。骨料下沉中受到钢筋阻挡,形成沿钢筋方向的裂缝,此即为塑性收缩裂缝。混凝土初步硬化完成后,表层水分逐渐蒸发,湿度逐渐降低,混凝土体积逐渐减小,称为缩水收缩。混凝土内外收缩不均匀,表面收缩大,因此会受到内部混凝土的约束,表面混凝土将会承受拉力,超过抗拉强度后,便会产生收缩裂缝。
2荷载作用产生的裂缝
钢筋混凝土桥梁在静、动荷载以及次应力的产生下所产生的裂缝，我们一般称之为荷载裂缝,当然也可以细分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。承受拉(轴)力和弯矩的钢筋混凝土构件在横截面会产生一维的拉应力,承受剪力和扭矩及其他复合受力结构则会出现主拉应力,它们都可能会在垂直于主拉应力的方向产生裂缝。裂缝一般沿构件宽度方向贯通部分截面或全截面。根据截面形状的不同,荷载裂缝的形态也会有所不同。
3温度变化引起的裂缝
混凝土桥梁属于大体积混凝土工程,在浇筑过程中,混凝土内会产生较大的水化热,如果采取的措施不当,会导致混凝土外界温度过大，导致产生较大的温差应力，从而导致混凝土产生裂缝。
4基础变形引起的裂缝
桥梁工程一般跨度大,宽度窄,基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,即使是很小的数值也会在结构中引起较大的附加应力,一旦超出结构的抗拉能力,就会发生开裂。基础沉降变形的主要原因有地质差异太大或勘察不详、结构荷载或基础类型差别太大等。
5施工工艺质量引起的裂缝
1)支架地基未压实、基础承载力不够,浇筑混凝土后支架产生不均匀沉降;2)支架刚度、强度、稳定性不足或模板刚度不足,浇筑混凝土中,混凝土自重及侧向压力迫使模板变形;过早拆模或野蛮拆模引起的裂缝;3)混凝土搅拌、运输时间长,引起混凝土坍落度过低,和易性不好;4)混凝土配合比不符合规范要求,水泥、碎石、砂、外加剂、外掺料等不符合规范要求;5)擅自更改设计水灰比,从而导致混凝土凝结硬化时收缩量增加;6)混凝土未能严格按规范要求分层、分段浇筑,混凝土浇筑不连续;施工缝处理不到位;7)混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞等,削弱了截面承载力,引起钢筋锈蚀等;8)混凝土养护措施不当,使得混凝土的结构强度未达到设计目标。
6钢筋锈蚀引起的裂缝
一般桥梁结构都处在自然环境下,若构件保护层过薄、密实性较差或防腐措施不当,混凝土中的钢筋就会锈蚀,引起体积膨胀,导致混凝土顺筋胀裂。这种先锈后裂的纵向裂缝一旦发生,就会逐步恶化,最终导致混凝土保护层成片剥落甚至钢筋锈断。
7构件不能自由伸缩引起的裂缝
现浇桥梁混凝土达到一定强度时支座临时锁定未及时解除,造成梁体不能自由伸缩引起的裂缝。除了以上所列的几种裂缝以外,施工材料缺陷、气候变化等也会对桥梁裂缝的产生有影响,需要结合具体工程条件及施工过程中的变化,做好动态控制的各项准备。
二、裂缝防治措施
1设计防裂控制措施
为尽量避免荷载裂缝的出现,应尽量避免结构突变或断面突变;如果结构突变不可避免,则应做好细部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋或斜向钢筋等。为防止混凝土收缩和温度变化引起的裂缝,可增加构造配筋,以提高混凝土的抗裂性,尤其是薄壁结构(壁厚20 cm~60 cm)。为防止钢筋锈蚀引起的裂缝,设计中应严格按照规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度及防腐混凝土。
2施工防裂控制措施
2.1钢筋绑扎
绑扎钢筋之前,首先应进行彻底的除锈工作以确保使用的钢筋质量。钢筋在加工场集中加工成型后运至现场进行安装,安装时严格把握钢筋的间距。钢筋规格、型号、数量、间距、几何尺寸、接头位置及质量等均应符合设计图纸和施工规范的要求,并严格做好原材料和接头试验。钢筋层间距对混凝土构件的受力性能影响显著,但钢筋保护层厚度不够却严重影响桥梁的使用寿命,尤其是在复杂恶劣的腐蚀环境下,因此,在钢筋层间应留有足够的间距,钢筋外层与模板间应设置具备一定厚度的混凝土垫块。
2.2模板的安装与拆除
针对具体工程,应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核,不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架(脚手架或其他夹具)应牢固可靠,施工前必须对支架进行预压,以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。安装模板时应确保构造紧密、不漏浆、不渗水,形状规则,能保证混凝土的均匀性。模板及其支架的拆除顺序应按施工技术方案执行,未达到混凝土预定强度要求不得拆除。
2.3混凝土的浇筑
浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预埋件、预留孔洞等进行检查,确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑中要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预埋管道的移动和变形。大体积混凝土浇筑还要满足分层浇筑、分层振捣的要求,并应采取一定的散热措施,有效降低混凝土内外的温差,从而减少温度裂缝的产生。振捣要密实,确保混凝土能填充到各个角落,同时也要避免过振引起塑性裂缝和干缩裂缝。
2.4混凝土的养护
混凝土终凝后应及时采用覆盖、洒水、喷雾或薄膜保湿等措施进行养护,避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力干扰等。对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,养护时间不得少于7 d,对于有抗渗要求或设计有明确要求的混凝土,养护时间不得少于14 d。冬季施工,不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护,应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。
2.5其他措施
桥梁结构设计中考虑了施工顺序对内力的影响,施工中应严格按照制定的方案进行,不得随意更改施工顺序,以免引起不必要的附加应力导致结构开裂。施工技术方案中,应做好入模混凝土的温度控制、浇筑后混凝土温度控制、养护及拆除模板后的养护等措施,施工前做好施工技术交底,落实各项施工任务,分配专人进行技术指导和质量监督。
三、结束语
如今，我们身边的一座座桥梁以其优美的身姿耸立在海、江、湖之上，逐渐地成为了人们出行的必备路线，当然从施工、操作等过程都是非常负责的，其间涉及到勘察、设计、施工、验收和运营管理等方面,哪个环节如若产生了差错都可能导致使混凝土桥梁发生开裂的现象,存在严重的安全隐患,影响桥梁使用寿命,危及结构稳定和运营安全。因此,严格按照国家相关规范、技术标准进行勘察、设计、施工、验收和运营管理,这是桥梁正常工作的基本保证。
关键词:混凝土；桥梁施工；裂缝；产因
中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：
0 引言
混凝土在桥梁建设工程中是主導地位，但是由于桥梁施工不当等一些原因导致裂缝。在应用混凝土材料进行建筑结构、公路、桥梁及隧道等工程建设中,人们也发现,混凝土开裂是最常见的一种病害,并且已成为影响工程结构使用寿命的重要影响因素之一。在混凝土桥梁结构上产生的各种各样的裂缝,形成的原因也是千差万别,因此其危害性也会有显著的差异。为此,本文首先概述了裂缝的种类和成因,而后从设计和施工两个方面阐述了怎样防治混凝土桥梁的施工裂缝。
一、裂缝的种类及成因分析
1混凝土收缩引起的裂缝
由于混凝土的收缩而产生的裂缝是我们在工程中最常见的一种裂缝的产生形势，其包括包括塑性收缩、缩水收缩、自生收缩和碳化收缩等,实际中以前两种收缩裂缝为主。混凝土浇筑4 h～5 h后,水泥水化反应激烈,逐渐形成分子链,水分急剧蒸发,骨料下沉,混凝土硬化尚未完成,此时发生的收缩称为塑性收缩。骨料下沉中受到钢筋阻挡,形成沿钢筋方向的裂缝,此即为塑性收缩裂缝。混凝土初步硬化完成后,表层水分逐渐蒸发,湿度逐渐降低,混凝土体积逐渐减小,称为缩水收缩。混凝土内外收缩不均匀,表面收缩大,因此会受到内部混凝土的约束,表面混凝土将会承受拉力,超过抗拉强度后,便会产生收缩裂缝。
2荷载作用产生的裂缝
钢筋混凝土桥梁在静、动荷载以及次应力的产生下所产生的裂缝，我们一般称之为荷载裂缝,当然也可以细分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。承受拉(轴)力和弯矩的钢筋混凝土构件在横截面会产生一维的拉应力,承受剪力和扭矩及其他复合受力结构则会出现主拉应力,它们都可能会在垂直于主拉应力的方向产生裂缝。裂缝一般沿构件宽度方向贯通部分截面或全截面。根据截面形状的不同,荷载裂缝的形态也会有所不同。
3温度变化引起的裂缝
混凝土桥梁属于大体积混凝土工程,在浇筑过程中,混凝土内会产生较大的水化热,如果采取的措施不当,会导致混凝土外界温度过大，导致产生较大的温差应力，从而导致混凝土产生裂缝。
4基础变形引起的裂缝
桥梁工程一般跨度大,宽度窄,基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,即使是很小的数值也会在结构中引起较大的附加应力,一旦超出结构的抗拉能力,就会发生开裂。基础沉降变形的主要原因有地质差异太大或勘察不详、结构荷载或基础类型差别太大等。
5施工工艺质量引起的裂缝
1)支架地基未压实、基础承载力不够,浇筑混凝土后支架产生不均匀沉降;2)支架刚度、强度、稳定性不足或模板刚度不足,浇筑混凝土中,混凝土自重及侧向压力迫使模板变形;过早拆模或野蛮拆模引起的裂缝;3)混凝土搅拌、运输时间长,引起混凝土坍落度过低,和易性不好;4)混凝土配合比不符合规范要求,水泥、碎石、砂、外加剂、外掺料等不符合规范要求;5)擅自更改设计水灰比,从而导致混凝土凝结硬化时收缩量增加;6)混凝土未能严格按规范要求分层、分段浇筑,混凝土浇筑不连续;施工缝处理不到位;7)混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞等,削弱了截面承载力,引起钢筋锈蚀等;8)混凝土养护措施不当,使得混凝土的结构强度未达到设计目标。
6钢筋锈蚀引起的裂缝
一般桥梁结构都处在自然环境下,若构件保护层过薄、密实性较差或防腐措施不当,混凝土中的钢筋就会锈蚀,引起体积膨胀,导致混凝土顺筋胀裂。这种先锈后裂的纵向裂缝一旦发生,就会逐步恶化,最终导致混凝土保护层成片剥落甚至钢筋锈断。
7构件不能自由伸缩引起的裂缝
现浇桥梁混凝土达到一定强度时支座临时锁定未及时解除,造成梁体不能自由伸缩引起的裂缝。除了以上所列的几种裂缝以外,施工材料缺陷、气候变化等也会对桥梁裂缝的产生有影响,需要结合具体工程条件及施工过程中的变化,做好动态控制的各项准备。
二、裂缝防治措施
1设计防裂控制措施
为尽量避免荷载裂缝的出现,应尽量避免结构突变或断面突变;如果结构突变不可避免,则应做好细部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋或斜向钢筋等。为防止混凝土收缩和温度变化引起的裂缝,可增加构造配筋,以提高混凝土的抗裂性,尤其是薄壁结构(壁厚20 cm~60 cm)。为防止钢筋锈蚀引起的裂缝,设计中应严格按照规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度及防腐混凝土。
2施工防裂控制措施
2.1钢筋绑扎
绑扎钢筋之前,首先应进行彻底的除锈工作以确保使用的钢筋质量。钢筋在加工场集中加工成型后运至现场进行安装,安装时严格把握钢筋的间距。钢筋规格、型号、数量、间距、几何尺寸、接头位置及质量等均应符合设计图纸和施工规范的要求,并严格做好原材料和接头试验。钢筋层间距对混凝土构件的受力性能影响显著,但钢筋保护层厚度不够却严重影响桥梁的使用寿命,尤其是在复杂恶劣的腐蚀环境下,因此,在钢筋层间应留有足够的间距,钢筋外层与模板间应设置具备一定厚度的混凝土垫块。
2.2模板的安装与拆除
针对具体工程,应对模板及其支架的承载能力、刚度和稳定性进行校核,不能盲目依照经验和类似工程照搬使用。支架(脚手架或其他夹具)应牢固可靠,施工前必须对支架进行预压,以消除支架非弹性形变和测出弹性形变值以便立模预留预拱度。安装模板时应确保构造紧密、不漏浆、不渗水,形状规则,能保证混凝土的均匀性。模板及其支架的拆除顺序应按施工技术方案执行,未达到混凝土预定强度要求不得拆除。
2.3混凝土的浇筑
浇筑之前首先要对模板及支架、钢筋及其保护层厚度、预埋件、预留孔洞等进行检查,确认无误后方可进行浇筑。混凝土的拌和运输等必须满足连续浇筑要求。浇筑中要防止钢筋、模板、定位筋、垫块及预埋管道的移动和变形。大体积混凝土浇筑还要满足分层浇筑、分层振捣的要求,并应采取一定的散热措施,有效降低混凝土内外的温差,从而减少温度裂缝的产生。振捣要密实,确保混凝土能填充到各个角落,同时也要避免过振引起塑性裂缝和干缩裂缝。
2.4混凝土的养护
混凝土终凝后应及时采用覆盖、洒水、喷雾或薄膜保湿等措施进行养护,避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力干扰等。对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,养护时间不得少于7 d,对于有抗渗要求或设计有明确要求的混凝土,养护时间不得少于14 d。冬季施工,不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护,应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。
2.5其他措施
桥梁结构设计中考虑了施工顺序对内力的影响,施工中应严格按照制定的方案进行,不得随意更改施工顺序,以免引起不必要的附加应力导致结构开裂。施工技术方案中,应做好入模混凝土的温度控制、浇筑后混凝土温度控制、养护及拆除模板后的养护等措施,施工前做好施工技术交底,落实各项施工任务,分配专人进行技术指导和质量监督。
三、结束语
如今，我们身边的一座座桥梁以其优美的身姿耸立在海、江、湖之上，逐渐地成为了人们出行的必备路线，当然从施工、操作等过程都是非常负责的，其间涉及到勘察、设计、施工、验收和运营管理等方面,哪个环节如若产生了差错都可能导致使混凝土桥梁发生开裂的现象,存在严重的安全隐患,影响桥梁使用寿命,危及结构稳定和运营安全。因此,严格按照国家相关规范、技术标准进行勘察、设计、施工、验收和运营管理,这是桥梁正常工作的基本保证。