試論橋梁施工裂縫成因及防控措施獲獎科研報告

試論橋梁施工裂縫成因及防控措施獲獎科研報告【摘

要】橋梁施工中，最常見的問題就是裂縫問，本文針對橋梁施工裂縫進行分析，包括其成因和危害等，此外也提出了一些對防治公路橋梁裂縫的建議，希望對同行有所借鑒。

【關(guān)鍵詞】橋梁施工;裂縫;成因;防控

引言

我國橋梁施工存在的問題中，裂縫最為常見、后果也最為嚴重的問題，如果不能及時發(fā)現(xiàn)橋梁裂縫并施以有效的補救手段，裂縫會發(fā)展成更嚴重的質(zhì)量問題，甚至影響橋梁的安全性和橋梁使用者的生命安全。因此，對橋梁施工中產(chǎn)生裂縫的原因進行深入分析，并探討有效的應(yīng)對措施非常必要。

1橋梁施工控制的意義

橋梁施工受地質(zhì)環(huán)境的影響較大，無論是深谷、深溝、河道、潛海等環(huán)境，橋梁的施工難度都較大，并且施工時受跨度的影響支架工程施工較為困難，為了保證施工質(zhì)量和行車安全必須強化對施工過程和施工方法的控制和管理。一般以多階段、多工序的自架設(shè)體系進行大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的施工，施工前需要對橋的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和標(biāo)準(zhǔn)高度進行模擬，以推算出各階段的內(nèi)力和變形值，并把實際值與模擬值進行比較，以便及時調(diào)整滿足設(shè)計要求。施工中要注意每一階段的施工誤差，積極的利用監(jiān)測手段和檢測方法來控制橋梁施工的質(zhì)量，消除事故隱患確保橋梁施工的安全。

2橋梁施工裂縫成因

2.1過高的荷載引起的裂縫

橋梁結(jié)構(gòu)由于受到應(yīng)力而形成的裂縫是最為普遍的裂縫之一，這種情況一般是由于外部載荷過大所造成的，其具體的成因為：設(shè)計時沒有充分考慮橋梁承載力，造成實際承載力與預(yù)定值相差較大而形成裂縫;

2.2施工過程中不規(guī)范引起的裂縫原因

橋梁施工過程中，施工單位沒有嚴格按照設(shè)計方案施工，未充分考慮影響裂縫因素，還不能正確使用施工機械設(shè)備，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的概率增加。

2.3溫度差異引起的裂縫

一旦混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部承受到巨大的溫差，必然會導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，此外橋梁在投入使用之后，外部承載力較大，再加上溫差影響，則會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。在極端天氣情況下，只要橋梁的溫度應(yīng)力高于橋梁承受最大的荷載力，也會形成比較嚴重的溫差裂縫。橋梁在建設(shè)完成之后，通常會在暴露的環(huán)境中使用，特別在溫度非常高的夏季，暴曬的時間過程必然會導(dǎo)致整個橋梁的各個部分受熱不均勻，從而進一步加劇了溫差裂縫的形成。

2.4收縮引起的裂縫

2.4.1塑性收縮。塑性收縮一般會在橋梁混凝土澆筑完成后的5h后出現(xiàn)，其形成的主要原因是混凝土水化反應(yīng)的劇烈而造成的，在同一時間之內(nèi)分子鏈形成，同時由于混凝土表面大量水分的流失，從而造成混凝土出現(xiàn)較為嚴重的塑性變形。

2.4.2縮水收縮。橋梁達到硬化要求之后，表層水分很快蒸發(fā)，此時混凝土結(jié)構(gòu)中的濕度會下降，然而混凝土內(nèi)部水分則不會在短時間內(nèi)蒸發(fā)，這種情況下混凝土的表層結(jié)構(gòu)較內(nèi)部結(jié)構(gòu)收縮性大，從而出現(xiàn)了內(nèi)外部結(jié)構(gòu)受力不均勻的現(xiàn)象。在硬化過程中，結(jié)構(gòu)表面的變形還受到內(nèi)部約束力的影響，表層受到了較大的拉應(yīng)力，此時如果該應(yīng)力高于其所承受的極限抗拉強度就會出現(xiàn)裂縫。

3橋梁裂縫問題的危害

3.1基于壓力水的作用，讓裂縫也許會漸漸地擴寬與發(fā)展，與此同時加上碳化的混泥土最后也許會造成加劇混泥土收縮開裂的情形進而讓混凝土構(gòu)造物處于崩潰與破壞的狀態(tài);

3.2當(dāng)有水滲透進道路橋梁混凝土內(nèi)部時，混凝土的水解有可能被破壞，進而讓混凝土構(gòu)造發(fā)生破壞。道路橋梁中存在的裂縫，讓空氣中的二氧化碳可以輕松的進入到混凝土構(gòu)造的內(nèi)部，進而造成混凝土發(fā)生碳化的情況，即裂縫中比如水泥等水化產(chǎn)物和二氧化碳之間產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)進而產(chǎn)生碳酸鈣。混凝土碳化情況是對鋼筋的一種非常大的損害，不但會造成降低混凝土的堿度，假如共同滲入進來的還有空氣與水，通過這一系列的互相作用最后會造成鋼筋形成銹蝕。此外，裂縫的形成還會把混凝土對鋼筋的保護作用削弱，進一步擴大裂縫進而導(dǎo)致更嚴重的后果。

4橋梁施工裂縫防控的具體內(nèi)容

4.1結(jié)構(gòu)變形的控制

橋梁施工的方法較多，但在施工中還是會存在橋體的變形，并且引發(fā)結(jié)構(gòu)變形的因素也多種多樣，這很容易造成橋梁結(jié)構(gòu)在施工中偏離預(yù)期狀態(tài)，給橋體的合攏和驗收帶來障礙。所以需要對橋梁的結(jié)構(gòu)變形進行控制。

4.2結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制

結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制應(yīng)把實際應(yīng)力與設(shè)計應(yīng)力進行比對，減少應(yīng)力值間的誤差，如果應(yīng)力誤差較大將會給橋梁的整體質(zhì)量帶來影響，所以在橋梁施工時應(yīng)強化結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)控。施工中要控制橋梁的應(yīng)力和預(yù)加力，充分的利用張拉機具和錨具進行現(xiàn)場的檢測與校對，并且結(jié)合千斤頂與壓力表進行配套校驗，以確定張拉力與壓力表之間的關(guān)系曲數(shù)，預(yù)應(yīng)力鋼材的應(yīng)力也要進行控制，可以利用伸長值進行校驗，實際伸長值與理論伸長值應(yīng)控制在5%以內(nèi)。

4.3結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制

橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)性是橋梁安全的關(guān)鍵因素，它與橋梁強度有著同等的意義，所以在施工中要注意橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。施工中穩(wěn)定性的控制要以變形和應(yīng)力為出發(fā)點，并且要嚴格的控制施工時各結(jié)構(gòu)部件的局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性，尤其是在大形的橋梁施工時，因荷載和突出情況較多，很難保證橋梁的施工質(zhì)量，為此應(yīng)建立一套全面監(jiān)控體系，確保施工時結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

5橋梁施工裂縫問題的防控措施

5.1合理設(shè)計橋梁負載

橋梁在施工過程中，必須要合理設(shè)計橋梁負載，要求施工技術(shù)人員，全面考察橋梁表面的實際情況，合理布局整體結(jié)構(gòu)，依據(jù)橋梁的承載能力涉及負載總量，使橋梁具有較強的負載能力，能夠承受一定的重量，做到合理布局和合理設(shè)計橋梁負載，承受的負載總量與橋梁承受能力一致，以免整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫問題，在橋梁表面的不同位置，安放一定數(shù)量的鋼筋混凝土，充分考慮到橋梁所應(yīng)承載的重力，將負荷總量控制在一定范圍內(nèi)，保證橋梁各處受力均勻，做好合理分配負載總量，依據(jù)鋼筋混凝土的性能，設(shè)計橋梁各處的負載能力，科學(xué)配比一定數(shù)量的鋼筋，并做好后期的養(yǎng)護工作，降低發(fā)生裂縫的概率，增強橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而保證人們的生命安全，取得最佳的經(jīng)濟效益。

5.2嚴格控制混凝土質(zhì)量

在施工前，施工單位要先完善混凝土材料的選擇工作，以此從根本上提高橋梁施工質(zhì)量。為保證橋梁施工質(zhì)量，應(yīng)該對原材料做全面的了解，選擇質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高的原材料，以免出現(xiàn)因原材料質(zhì)量問題導(dǎo)致混凝土施工質(zhì)量不合格。在攪拌混凝土?xí)r，技術(shù)人員要對配合比及塌落度進行嚴格的控制。通常塌落度要高于80mm，但是也不能超過100mm。在配比中，要按照橋梁的具體情況進行配制，一定不能盲目地按施工經(jīng)驗進行。

5.3緊密關(guān)注施工環(huán)節(jié)中的溫度變化

鋼筋混凝土在攪拌的過程中優(yōu)先選用低水化熱的水泥拌制混凝土，并適當(dāng)使用緩凝減水劑.在保證混凝土設(shè)計強度等級前提下，適當(dāng)降低水灰比，減少水泥用量。特別是在炎熱的施工環(huán)境當(dāng)中，溫度較高時更要嚴格把控鋼筋混凝土的溫度。與此同時，在具體的施工作業(yè)環(huán)節(jié)中，還要關(guān)注鋼筋混凝土澆灌、攪拌和放置等施工工序。大體積混凝土澆筑之前可在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)水，強制降低混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度。澆筑完成以后及時對混凝土覆蓋保溫、保濕材料。倘若溫度相對較低時，必須做好鋼筋混凝土的保溫工作，以便更好的增加鋼筋混凝土的抗裂能力，避免出現(xiàn)橋梁裂縫。

5.4提高施工質(zhì)量并加強后期養(yǎng)護

合理的施工方式能夠降低混凝土內(nèi)外部分的溫度差，降低混凝土建筑產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。推移式連續(xù)澆筑混凝土方法能夠有效地減小混凝土建筑裂縫的產(chǎn)生。澆筑過程中減少間隔時間，層間最長時間不能超過混凝土的初凝時間。規(guī)范施工方式也能夠減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。在施工初期，對于混凝土的配比、澆筑方式和時間等都有精確的計劃和施工步驟。嚴格按照計劃施工，對于施工過程涉及的問題要及時認真地解決。過于干燥的環(huán)境容易使混凝土結(jié)構(gòu)由于表面干縮產(chǎn)生裂縫，可以采用例如蒸汽、草簾覆蓋等方式進行養(yǎng)護并要保證養(yǎng)護的時間，使混凝土處于濕潤狀態(tài)中從而保證結(jié)構(gòu)物的強度。

5.5提高工程的技術(shù)管理水平

加大對橋梁建造技術(shù)引進和研究的力度，采取新型的、高效的技術(shù)，對橋梁施工管理的基礎(chǔ)理論進行深刻研究，盡可能將橋梁建設(shè)技術(shù)規(guī)范完善、細化，讓施工人員在操作過程中有章可循。還要針對技術(shù)難題成立專門的研究小組，在應(yīng)用已有的技術(shù)的同時，對現(xiàn)有技術(shù)進行完善，時刻關(guān)注最新的