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桥梁裂缝维修之桥梁砼裂缝分析

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浏览:- 发布日期:2018-05-22 10:30:49【

在桥梁建造和使用中,因砼裂缝而影响工程质量的例子屡见不鲜,砼开裂成了桥梁的“常发病”和“多发病”。本文中说明了桥梁砼裂缝种类,分析了裂缝产生原因,并提出了预防措施。

在大体积砼中,温度应力及温度控制具有重要意义。对于桥梁砼裂缝,其砼结构裂缝的成因繁多而复杂,甚至多种因素相互影响,但每种裂缝均有一种或几种主要成因。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝。本文仅对施工中砼裂缝的成因和处理措施略作探讨。

桥梁砼裂缝的种类

裂缝是砼结构物桥梁中普遍存在的一种缺陷和主要的病害。概括起来,在桥梁砼裂缝主要分为如下这样几种:

温度变化引起的裂缝。砼具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化时,砼将变形,若变形遭到约束,则在结构内产生应力,当应力超过砼抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是它随温度变化而扩张或合拢。

荷载引起的裂缝。一是直接应力裂缝。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;二是次应力裂缝。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生的裂缝。

收缩引起的裂缝。在实际工程中,因砼收缩所引起的裂缝最常见。砼收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝,宽度较细,且纵横交错,呈龟裂状,形状没有规律。在砼收缩种类中,塑性收缩裂缝和缩水收缩(干缩)裂缝,另外还有自生收缩裂缝和碳化收缩裂缝。

基础变形引起的裂缝。基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出砼结构的抗拉能力,导致结构开裂。

另外,还有施工工艺质量引起的裂缝和施工材料质量引起的裂缝等等。


桥梁裂缝修补 (3)

桥梁砼裂缝产生的原因分析

桥梁砼中产生裂缝是基于多种原因,其主要是温度和湿度的变化,砼的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。砼是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限拉伸变形也只有(1.2~2.0)×104。由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块砼中其抗拉强度又是不不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋砼中,拉应力主要是由钢筋承担,砼只是承受压应力。在素砼内或钢筋砼上的边缘部位如果只出现很小的拉应力,则需依靠砼自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但我们在施工中,砼有最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在砼内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

根据温度应力引起的原因可分为两类:

(1)自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如:桥梁墩身,结构尺寸相对较大,砼冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。

(2)约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形成引起的应力。这两种温度应力往往和砼的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。砼的徐变使温度应力有相当大的松弛,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响。

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