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混凝土技術在道橋施工中常見問題的分析
[關鍵詞]混凝土橋梁裂縫溫度
一、混凝土橋梁常見的問題及成因分析
橋梁裂縫分析
混凝土橋梁裂縫是橋梁面臨的最主要的問題,它產生的原因復雜多變,有多種因素的相互影響,但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因,就其產生的原因,大致可劃分為以下幾類:
1.荷載引起的裂縫?;炷翗蛄汉奢d引起的裂縫主要分為直接應力裂縫和次應力裂縫兩種。直接應力裂縫產生的原因有:設計階段:計算模型不合理;結構受力假設與實際情況不吻合;結構安全系數不夠;結構剛度不足;構造處理不當;荷載少算或漏算;設計斷面不足;內力與配筋計算錯誤;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構設計沒有考慮施工的可能性;設計圖紙交代不清等。施工階段:不加限制地堆放施工機具、材料;不了解預制構件的結構受力特點,隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工;擅自更改結構施工順序,改變結構受力模型;不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。使用階段:超出設計載荷的重型車輛過橋;受車輛、船舶的接觸和撞擊;發(fā)生大風、大雪、地震、爆炸等。
次應力裂縫產生的原因有:在設計外荷載作用下,由于結構物的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算有出入或計算考慮不周,從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。橋梁結構中經常需要開槽、鑿洞、設置牛腿等,在常規(guī)計算中難以用準確的圖形進行模擬受力計算,通常都根據經驗布置受力鋼筋,而大量研究表明,受力構件挖孔之后,力流將會產生繞射現象,在孔洞附近密集,產生巨大的應力集中。
2.溫度變化引起的裂縫。眾所周知,混凝土具有熱脹冷縮的特性。當環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化時,混凝土會發(fā)生變形。引起混凝土溫度變化的主要因素有:年溫差,一年四季溫度不斷變化,由于變化相對緩慢,對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移產生。橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后,溫度會大大高于其它部位,導致溫度梯度呈明顯的非線形分布,由于受到自身約束力的作用,導致局部的拉應力較大,出現裂縫。有時候突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可以導致橋梁混凝土結構外表面溫度突然下降,而內部的溫度變化相對較慢而產生溫度梯度,由此造成應力變化而出現裂縫。
3.收縮引起的裂縫。在大量的橋梁工程施工過程中,混凝土因收縮而引起的裂縫是最普遍的。在混凝土收縮的種類中,塑性收縮和縮水收縮是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮兩種情形。塑性收縮?;炷翝仓┕ず蟮?~5h左右,此時水泥的水化反應開始劇烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發(fā)現象,混凝土發(fā)生失水收縮,同時骨料因自重下沉,形成收縮。在構件的豎向變截面處如T梁、箱梁的腹板與頂板、底板的交接處,因硬化前沉實的不均勻多會產生表面的順腹板方向的裂縫。縮水收縮?;炷两Y硬以后,隨著表層水分的不斷蒸發(fā),濕度逐步降低,導致混凝土的體積減小,稱為縮水收縮。由于混凝土表層的水分損失快,而內部損失慢,因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受的拉力超過其抗拉強度時,即會產生收縮裂縫。
4.此外,引起橋梁出現裂縫的原因還有混凝土鋼筋受到銹蝕,施工材料質量較差,施工工藝落后等。
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