桥梁砼裂缝分析

桥梁砼裂缝分析 

陶文景 (贵州省桥梁工程总公司 贵州贵阳 550001) 

摘 要: 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。 

关键词:桥梁 砼裂缝种类 原因 措施 中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2008)04(b)-0020-01 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。 

1 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。

 2 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 / 1 0 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。 3 预防桥梁砼裂缝的措施 桥梁砼裂缝只要裂缝的宽度和数量超 出规范允许的范围和限度, 均会给国家、 社会、人民造成很大的损失, 这就要求我 们在设计和施工中尽量考虑到如何降低和 减少裂缝的出现。因此, 必须从设计、材料 和施工三方面采取措施, 进行预防。 设计阶段的预防措施。①当砼设计强 度不够时, 可以考虑砼标号, 提高砼等级, 重新配比, 用以来消除承压应力的部位出 现局部拉应力产生裂缝。②若设计受拉区 域布筋不能满足外力( 包括冲击力) 需要, 设 计中可考虑增加受拉钢筋的截面。如提高 钢筋的型号或增加钢筋数量, 用来消除梁 板在受拉区产生弯曲裂缝, 以及梁板两端、 支座等处产生接近4 5 °的剪切裂缝。③预 应力构件中的预应力钢索应通过计算进行 预应力筋的布设, 其中要求预应力不能过 大和过小, 过大时不时产生弯曲裂缝, 过小 则其刚度达不到设计要求也会产生弯曲裂 缝和剪切裂缝。④小型预制构件、T 梁和 翼板, 预应力受拉端头处, 在设计中应增大 加固钢筋和构件截面面积。 材料选择方面的预防措施。对于水泥 的选择, 要严格按照设计所规定的厂家、 型号进购水泥并对进场水泥先化验

需要此文献的朋友，请加客服微信：18627928078，免费提供。