桥梁施工中裂缝预防策略研究
在桥梁工程施工中,由于受到不同方面因素的影响,可能产生混凝土裂缝这一病害,轻则影响结构外观质量,严重时将产生一定安全威胁。因此,必须对桥梁裂缝的产生原因给予高度重视,并探讨行之有效的预防策略。
1 桥梁裂缝种类与产生原因
1.1 结构性裂缝
1.1.1 荷载导致的裂缝
桥梁结构受荷载作用产生的裂缝即为荷载裂缝,包括直接与次应力裂缝。其中,直接应力裂缝指的是受外荷载作用产生的直接应力影响而导致的开裂;而次应力裂缝指的是受外荷载作用产生的次应力而导致的开裂。在桥梁结构当中,时常需要进行牛腿的设置及凿槽或开洞,在进行常规计算过程中,很难使用准确图式来模拟计算,只能根据以往的经验来设置受力钢筋。在受力构件上开洞以后,力线将出现明显绕射,并在孔洞处聚集,导致应力集中。
1.1.2 地基变形导致的裂缝
因基础产生不均匀沉降缝等现象在结构当中出现附加应力,当这一附加应力超出结构极限抗拉能力后,就会产生开裂。导致基础产生不均匀沉降现象的原因包括:对工程地质条件开展的勘察不到位、缺乏试验资料或试验资料不准确、现场地质条件和勘察报告有很大差异、桥梁结构所有荷载与预期相差过大、基础冻胀、基础处在滑坡体范围内、不良地质。由于基础产生沉降导致的裂缝,是典型的结构性裂缝,裂缝的宽度、分布情况都和基础沉降具体情况有关。该裂缝会对结构安全性造成很大影响,需要在消除沉降后,采取有效措施处理裂缝。
1.2 非结构性裂缝
1.2.1 温度变化导致的裂缝
混凝土是一种具有热胀冷缩特点的材料,如果外部环境剧烈变化,将导致混凝土变形,而如果混凝土的变形受到约束,则会在结构中产生一定应力,如果这一应力超出混凝土自身抗拉强度极限,将导致温度裂缝的产生,尤其是大跨径桥梁,其温度应力可能远远超过荷载应力。与其他类型的裂缝不同,温度裂缝将伴随温度产生的变化而变化[1]。
1.2.2 收缩导致的裂缝
混凝土收缩导致的裂缝十分常见,在混凝土诸多收缩类型当中,干缩与塑性收缩是导致混凝土产生体积变形现象的重要因素,此外还会受碳化及自生收缩等因素的影响。对收缩裂缝有影响的因素包括:水泥的类型、强度标号与用量;骨料的类型;水灰比;外加剂类型及其掺量;混凝土养护;外界环境条件;混凝土的振捣方式与持续时间[2]。
1.2.3 钢筋锈蚀导致的裂缝
为避免钢筋锈蚀,在设计过程中需要按照规范的要求对裂缝宽度进行严格控制,首先是要保证钢筋保护层厚度,既不能太厚也不能太薄,太厚将导致构件的高度减小,在受力后将产生裂缝,而太薄将无法起到应有的保护作用;在施工中还要选择适宜的水灰比,并加强混凝土振捣,使混凝土达到密实状态,避免氧气进入,并严格控制含有氯盐成分的外加剂掺加量,尤其是沿海等具有较强腐蚀性的条件。
1.2.4 冻胀导致的裂缝
当气温降到零度以下时,处于饱和状态的混凝土将产生冻胀,使处于游离状态的水冻结成冰,此时将产生9%左右的体积膨胀,导致混凝土中产生很大的膨胀应力;另外,处于凝胶孔内的过冷水将在微观结构当中发生迁移或重新分布,导致渗透压的产生,进一步提高混凝土内部膨胀力,使混凝土强度大幅降低,导致开裂。在混凝土初凝过程中受冻往往更加严重,在达到成型龄期后强度将由于手动减小30%~50%。在冬季施工过程中,如果未采取有效保温措施,将产生沿孔道方向分布的冻胀裂缝[3]。
1.2.5 材料质量不满足要求导致的裂缝
混凝土是一种由多种原材料制成的复合材料,其原材料包括水泥、砂、骨料、水和各类外加剂。如果其中一种原材料的质量不合格,或用量不符合设计与规范的要求,则必然会影响混凝土质量,进而表现为结构开裂。
1.2.6 施工不当导致的裂缝
在对混凝土结构进行浇筑、起模、运输和堆放等过程中,如果所选工艺方法不合理,将导致质量低劣,无法满足设计与规范的要求,进而产生不同方向分布的裂缝,此类裂缝在细长薄壁类构件中更容易产生。
2 桥梁裂缝预防策略
2.1 施工预防措施
当混凝土浇筑在相对较高的气温条件下进行时,应充分考虑高气温可能对混凝土质量造成的影响。施工中不仅要按照相关规范及标准的要求进行各项操作,而且还要结合现场具体情况灵活采用各类措施。
文章来源:《预防医学情报杂志》 网址: http://www.yfyxqbzzzz.cn/qikandaodu/2021/0708/567.html
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