橋梁裂縫的成因分析

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混凝土橋梁裂縫成因綜述4500字

混凝土橋梁裂縫成因綜述4500字1.直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的理由有：

1.1設(shè)計(jì)計(jì)算階段，布局計(jì)算時(shí)不計(jì)算或片面漏算；

計(jì)算模型不合理；

布局受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；

荷載少算或漏算；

內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；

布局安好系數(shù)不夠。布局設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；

設(shè)計(jì)斷面缺乏；

鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；

布局剛度缺乏；

構(gòu)造處理不當(dāng)；

設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。

1.2.施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具.材料；

不了解預(yù)制布局布局受力特點(diǎn)，肆意翻身.起吊.運(yùn)輸.安裝；

不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改布局施工依次，變更布局受力模式；

不對(duì)布局做機(jī)器振動(dòng)下的疲乏強(qiáng)度驗(yàn)算等。

1.3.使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過(guò)橋；

受車輛.船舶的接觸.撞擊；

發(fā)生大風(fēng).大雪.地震.爆炸等。

2.次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的理由有：

2.1.在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于布局物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致布局開(kāi)裂。例如兩鉸拱橋拱腳設(shè)計(jì)時(shí)常采用布置“X”形鋼筋.同時(shí)削減該處斷面尺寸的手段設(shè)計(jì)鉸，理論計(jì)算該處不會(huì)存在彎矩，但實(shí)際該鉸依舊能夠抗彎，以至展現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

2.2.橋梁布局中經(jīng)常需要鑿槽.開(kāi)洞.設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式舉行模擬計(jì)算，一般根據(jù)閱歷設(shè)置受力鋼筋。研究說(shuō)明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞鄰近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長(zhǎng)跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌?，設(shè)置錨頭，而在錨固斷面鄰近經(jīng)?？梢钥吹搅芽p。因此，若處理不當(dāng)，在這些布局的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件外形突變處.受力鋼筋截?cái)嗵庉p易展現(xiàn)裂縫。

實(shí)際工程中，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見(jiàn)理由。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨?劈裂.剪切性質(zhì)。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規(guī)一般不計(jì)算，但隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善，次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。例如現(xiàn)在對(duì)預(yù)應(yīng)力.徐變等產(chǎn)生的二次應(yīng)力，不少平面桿系有限元程序均可正確計(jì)算，但在40年前卻對(duì)比困難。在設(shè)計(jì)上，應(yīng)留神制止布局突變（或斷面突變），當(dāng)不能回避時(shí)，應(yīng)做局部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過(guò)渡，同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋，對(duì)于較大孔洞有條件時(shí)可在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼。

荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。這類裂縫多展現(xiàn)在受拉區(qū).受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。但務(wù)必指出，假設(shè)受壓區(qū)展現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往往是布局達(dá)成承載力極限的標(biāo)志，是布局破壞的前兆，其理由往往是截面尺寸偏小。

根據(jù)布局不同受力方式，產(chǎn)生的裂縫特征如下：

1.中心受拉。裂縫貫穿構(gòu)件橫截面，間距大體相等，且垂直于受力方向。

采用螺紋鋼筋時(shí)，裂縫之間展現(xiàn)位于鋼筋鄰近的次裂縫。

2.中心受壓。沿構(gòu)件展現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫。

3.受彎。彎矩最大截面鄰近從受拉區(qū)邊沿開(kāi)頭展現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫，并逐步向中和軸方向進(jìn)展。采用螺紋鋼筋時(shí)，裂縫間可見(jiàn)較短的次裂縫。當(dāng)布局配筋較少時(shí)，裂縫少而寬，布局可能發(fā)生脆性破壞。

4.大偏心受壓。大偏心受壓和受拉區(qū)配筋較少的小偏心受壓構(gòu)件，類似于受彎構(gòu)件。

5.小偏心受壓。小偏心受壓和受拉區(qū)配筋較多的大偏心受壓構(gòu)件，類似于中心受壓構(gòu)件。

6.受剪。當(dāng)箍筋太密時(shí)發(fā)生斜壓破壞，沿梁端腹部展現(xiàn)大于45°方向的斜裂縫；

當(dāng)箍筋適當(dāng)時(shí)發(fā)生剪壓破壞，沿梁端中下部展現(xiàn)約45°方向相互平行的斜裂縫。

7.受扭。構(gòu)件一側(cè)腹部先展現(xiàn)多條約45°方向斜裂縫，并向相鄰面以螺旋方向開(kāi)展。

8.受沖切。沿柱頭板內(nèi)四側(cè)發(fā)生約45°方向斜面拉裂，形成沖切面。

9.局部受壓。在局部受壓區(qū)展現(xiàn)與壓力方向大致平行的多條短裂縫。

二.溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或布局內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，那么在布局內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)成甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫識(shí)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素有：

1.年溫差。2.日照。3.猛然降溫。4.水化熱。5.蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易展現(xiàn)裂縫。6.預(yù)制T梁之間橫隔板安裝時(shí)，支座預(yù)埋鋼近年來(lái)，我國(guó)交通根基創(chuàng)辦得到迅猛進(jìn)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。

在橋梁建立和使用過(guò)程中，有關(guān)因展現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮?；炷灵_(kāi)裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。其實(shí)，假設(shè)采取確定的設(shè)計(jì)和施工措施，好多裂縫是可以抑制和控制的。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫的熟悉，盡量制止工程中展現(xiàn)危害較大的裂縫，本文盡可能對(duì)混凝土橋梁裂縫的種類和產(chǎn)生的理由作較全面的分析.總結(jié)，以便當(dāng)設(shè)計(jì).施工找出操縱裂縫的可行手段，達(dá)成防范于未然的作用。

摘要：

混凝土工程；

裂縫；

施工措施混凝土因其取材廣泛.價(jià)格低廉.抗壓強(qiáng)度高.可澆筑成各種外形，并且耐火性好.不易風(fēng)化.養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)今世界建筑布局中使用最廣泛的建筑材料。

混凝土最主要的缺點(diǎn)是抗拉才能差，輕易開(kāi)裂。大量的工程實(shí)踐和理論分析說(shuō)明，幾乎全體的混凝土構(gòu)件均是帶裂縫工作的，只是有些裂縫很細(xì)，甚至肉眼看不見(jiàn)（＜0.05mm），一般對(duì)布局的使用無(wú)大的危害，可允許其存在；

有些裂縫在使用荷載或外界物理.化學(xué)因素的作用下，不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展，引起混凝土碳化.養(yǎng)護(hù)層剝落.鋼筋腐蝕，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削減，耐久性降低，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故，危害布局的正常使用，務(wù)必加以操縱。我國(guó)現(xiàn)行馬路.鐵路.建筑.水利等部門設(shè)計(jì)模范均采用限制構(gòu)件裂縫寬度的手段來(lái)保障混凝土布局的正常使用。本文所議論的僅指后一類裂縫。混凝土橋梁裂縫種類.成因?qū)嶋H上，混凝土布局裂縫的成因繁雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要理由?；炷翗蛄毫芽p的種類，就其產(chǎn)生的理由，大致可劃分如下幾種：

一.荷載引起的裂縫混凝土橋梁在常規(guī)靜.動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來(lái)主要有直接應(yīng)力裂縫.次應(yīng)力裂縫兩種。

板與調(diào)平鋼板焊接時(shí)，若焊接措施不當(dāng)，鐵件鄰近混凝土輕易燒傷開(kāi)裂。

三.收縮引起的裂縫在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要理由，另外還有自生收縮和炭化收縮?；炷潦湛s裂縫的特點(diǎn)是大片面屬外觀裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交織，成龜裂狀，外形沒(méi)有任何規(guī)律。

研究說(shuō)明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：

1.水泥品種.標(biāo)號(hào)及用量。礦渣水泥.快硬水泥.低熱水泥混凝土收縮性較高，普遍水泥.火山灰水泥.礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號(hào)越低.單位體積用量越大.磨細(xì)度越大，那么混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長(zhǎng)。例如，為了提高混凝土的強(qiáng)度，施工時(shí)經(jīng)常采用強(qiáng)行增加水泥用量的做法，結(jié)果收縮應(yīng)力明顯加大。

2.骨料品種。骨料中石英.石灰?guī)r.白云巖.花崗巖.長(zhǎng)石等吸水率較小.收縮性較低；

而砂巖.板巖.角閃巖等吸水率較大.收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。

3.水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。

4.外摻劑。外摻劑保水性越好，那么混凝土收縮越小。

5.養(yǎng)護(hù)方法。良好的養(yǎng)護(hù)可加速混凝土的水化回響，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。

養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高.氣溫越低.養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，那么混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小。6.外界環(huán)境。大氣中濕度小.空氣枯燥.溫度高.風(fēng)速大，那么混凝土水分蒸發(fā)快，混凝土收縮越快。

7.振搗方式實(shí)時(shí)間。機(jī)械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時(shí)間應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能抉擇，一般以5~15s/次為宜。時(shí)間太短，振搗不密實(shí)，形成混凝土強(qiáng)度缺乏或不平勻；

時(shí)間太長(zhǎng)，造成分層，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層，強(qiáng)度不平勻，上層易發(fā)生收縮裂縫。

對(duì)于溫度和收縮引起的裂縫，增配構(gòu)造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁布局（壁厚20~60cm）。構(gòu)造上配筋宜優(yōu)先采用小直徑鋼筋(φ8~φ14).小間距布置(@10~@15cm)，全截面構(gòu)造配筋率不宜低于0.3%，一般可采用0.3%~0.5%。

四.地根基變形引起的裂縫由于根基豎向不平勻沉降或水平方向位移，使布局中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土布局的抗拉才能，導(dǎo)致布局開(kāi)裂。根基不平勻沉降的主要理由有：

1.地質(zhì)勘察精度不夠.試驗(yàn)資料不準(zhǔn)。

2.地基地質(zhì)差異太大。

3.布局荷載差異太大。

4.布局根基類型區(qū)別大。.5.分期建立的根基。

6.地基凍脹。

7.橋梁根基置于滑坡體.溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí)，可能造成不平勻沉降。

8.橋梁建成以后，原有地基條件變化。

五.鋼筋銹蝕引起的裂縫六.凍脹引起的裂縫大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土展現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；

同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水（結(jié)冰溫度在-78度以下）在微觀布局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(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫展現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%~50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當(dāng)混凝土中骨料空隙多.吸水性強(qiáng)；

骨料中含泥土等雜質(zhì)過(guò)多；

混凝土水灰比偏大.振搗不密實(shí)；

養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。冬季施工時(shí)，采用電氣加熱法.暖棚法.地下蓄熱法.蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑（但氯鹽不宜使用），可保證混凝土在低溫或負(fù)溫條件下硬化。

七.施工材料質(zhì)量引起的裂縫混凝土主要由水泥.砂.骨料.拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致布局展現(xiàn)裂縫。

八.施工工藝質(zhì)量引起的裂縫在混凝土布局澆筑.構(gòu)件制作.起模.運(yùn)輸.堆放.拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理.施工質(zhì)量低劣，輕易產(chǎn)生縱向的.橫向的.斜