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经验交流:桥梁施工裂缝产生原因分析(一)

时间:2008-10-22 01:13:00   来源:无忧考网     [字体: ]
在桥梁建造和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”,经常困扰着桥梁工程技术人员。 其实,如果采取一定的设计和施工措施,很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加 强对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝,本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结,以方便设计、施工找出控制裂 缝的可行办法,达到防范于未然的作用。
  混凝土桥梁裂缝种类、成因 实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均 有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
  一、荷载引起的裂缝
  混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接 应力裂缝、次应力裂缝两种。 直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有:
  1.设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与 实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构 造处理不当;设计图纸交代不清等。
  2.施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构结构受力特点,随意 翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
  3.使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风 、大雪、地震、爆炸等。 次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
  裂缝产生的原因有:
  1.在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑 ,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例如两 桥拱脚设计时常?用布置“X” 形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰,理论计算该处不会存在弯矩,但实际该 铰仍然能够抗弯,以至出现裂缝而导致钚馐础?
  2.桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进 行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中,经常在跨内根据截面内力需要截断钢束,设置锚头,而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此, 若处理不当,在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。 实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起,仅是按常规一般不计算,但随着现代计算手段 的不断完善,次应力裂缝也是可以做到合理验算的。例如现在对预应力、徐变等产生的 二次应力,不少平面杆系有限元程序均可正确计算,但在40年前却比较困难。在设计上应注意避免结构突变(或断面突变),当不能回避时,应做局部处理,如转角处做圆 角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋,转角处增配斜向钢筋,对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。 荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振 动严重部位。但必须指出,如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。