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武漢新順暢路橋養(yǎng)護公司細說橋梁裂縫的種類和產(chǎn)生的原因:
一、荷載引起的裂縫:混泥土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫,歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。
直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有:
1、設計計算階段,結(jié)構(gòu)計算時不計算或部分漏算;計算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設與實際受力不符;荷載少算或漏算;內(nèi)力與分配筋計算錯誤;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設計時不考慮施工的可能性;設計斷面不足;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結(jié)構(gòu)剛度不足;構(gòu)造處理不當;設計圖紙交代不清等。
2、施工階段,不加限制地堆放施工機具、材料;不了解預制結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)施工順序,改變結(jié)構(gòu)受力模式;不對結(jié)構(gòu)做機器振動下的疲勞強度驗算等。
3、使用階段,超出設計荷載的重型車輛過橋;受車輛、船舶的接觸、撞擊;發(fā)生大風、大雪、地震、爆炸等。
二、次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有:
1、在設計外荷載作用下,由于結(jié)構(gòu)物的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算有出入或計算不考慮,從而在某些部位引起次應力導致結(jié)構(gòu)開裂。
2、在橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等,在常規(guī)計算中難以用準確的圖紙進行模擬計算,一般根據(jù)經(jīng)驗設置受力鋼筋。研究表明,受力構(gòu)件挖孔后,力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,在孔洞附近密集,產(chǎn)生巨大的應力集中。在長跨預應力連續(xù)梁中,經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截斷鋼束,設置錨頭,而在錨固斷面附近經(jīng)??梢钥吹搅芽p。因此,若處理不當,在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現(xiàn)裂縫。
三、溫度變化引起的裂縫
1、年溫差。一年中四季溫度不斷變化,但變化相對緩慢,對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導致橋梁的縱向位移,一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào),只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制才會引起溫度裂縫。
2、日照。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后,溫度明顯高于其他部位,溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用,導致局部拉應力較大,出現(xiàn)裂縫。
3、驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結(jié)構(gòu)外表溫度突然下降,但因內(nèi)部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度。
4、水化熱。出現(xiàn)在施工過程中,大體積混泥土澆筑之后由于水泥水化放熱,致使內(nèi)部溫度很高,內(nèi)外溫差太大,致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應根據(jù)實際情況,盡量選擇水熱化低的水泥品種,限制水泥單位用量,減少骨料入模溫度,降低內(nèi)外溫差,并緩慢降溫。
5、蒸汽養(yǎng)護或冬季施工時施工措施不當,混凝土驟冷驟熱,內(nèi)外溫度不均,易出現(xiàn)裂縫。
6、預制T梁之間橫隔板安裝時,支座預埋鋼板與調(diào)平鋼板焊接時,若焊接措施不上,鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。采用電熱張拉法張拉預應力構(gòu)件時,預應力鋼材溫度可升高至350℃,混凝土構(gòu)件也容易開裂。
四、收縮引起的裂縫,在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。
塑性收縮。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4-5小時左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā),混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,成為塑料收縮。為減小混凝土塑性收縮,施工時應控制水灰比,避免過長時間的攪拌,下料不宜太快,振搗要密實,豎向變截面處宜分層澆筑。
自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中,水泥與水發(fā)生水化反應,這種收縮與外界濕度無關,且可以是正的,也可以是負的。
炭化收縮。大氣中二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學反應引起的收縮變形。炭化收縮知識在濕度50%左右才能發(fā)生,且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。
五、地基礎變形引起的裂縫
1、地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準。在沒有充分掌握地質(zhì)情況就設計、施工。這是造成地基不均勻沉降的主要原因。
2、地基地質(zhì)差異太大。建造在山區(qū)溝谷的橋梁,河溝處的地質(zhì)與山坡處變化較大,河溝處甚至存在軟弱地基,地基上由于不同壓縮性引起不均勻沉降。
3、結(jié)構(gòu)荷載差異太大。在地質(zhì)情況比較一致條件下,各部分基礎荷載差異太大是,有可能引起不均勻沉降。
4、結(jié)構(gòu)基礎類型差別大。同一橋梁中,混合使用不同基礎如擴大基礎和樁基礎,或同時采用樁基礎但樁徑或樁長差別大時,或同時采用擴大基礎但基底標高差異大時,也可能引起地基不均勻沉降。
5、分期建造的基礎。在原有橋梁基礎附近新建橋梁時,新建橋梁荷載或基礎處理時引起地基土重新固結(jié),均可能對原有橋梁基礎造成較大沉降。
6、地基凍脹。在低于零度的條件下含水率較高的地基土因冰凍膨脹;一旦溫度回升,凍土融化,地基下沉。
7、橋梁基礎置于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質(zhì)時,可能造成不均勻沉降。
8、橋梁建成以后,原有地基條件變化。
六、鋼筋銹蝕引起的裂縫:由于混凝土質(zhì)量較差或保護厚度不足,混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可以你器鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應,其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2-4倍,從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。
七、凍脹引起的裂縫:天氣氣溫低于零度時,吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強度降低,并導致裂縫出現(xiàn)。
八、施工材料質(zhì)量引起的裂縫
1、水泥:水泥安定性不合格,水泥中游離的氧化鈣含量超標。氧化鈣在凝結(jié)過程中水化很慢,在水泥混凝土凝結(jié)后仍起水化作用,破壞已硬化的水泥石,使混凝土抗拉強度下降。水泥出廠時強度不足,水泥受潮或過期,使混凝土強度不足,而導致混凝土開裂。當水泥含堿量較高,同時又使用含有堿活性的骨料,可能導致堿骨料反應。
2、砂、石骨料:砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大,將導致水泥和拌合水用量加大,影響混凝土的強度,使混凝土收縮加大,如果使用超出規(guī)定的特細砂,后果更嚴重。砂石中含泥量高,不僅將造成水泥和拌合水用量加大,而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機質(zhì)和輕物質(zhì)過多,將延緩水泥的硬化過程,降低混凝土強度,特別是早期強度。
3、拌和水及外加劑:拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。