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近年来随着交通量的增加,车辆超载、超限的现象屡禁不止,使桥梁在投入运营一段时间后发现了严重的下挠、开裂等问题,整体结构安全性降低,对桥梁的正常使用造成了严重影响。
一、裂缝的概念及危害
实际上裂缝就是固体材料出现的一种不连续现象,按照形状进行划分,可以将裂缝分成表面裂缝、贯穿裂缝、横向裂缝、纵向裂缝等多种裂缝,裂缝形状和结构受力状态直接相关。纵观近代固体强度理论的发展情况,我们可以看出,裂缝的扩展实际上是整体结构破坏的初始阶段,相对的一些裂缝可能会威胁结构承载力,同时裂缝还会使空气进入到结构内部,和钢筋发生接触,钢筋就会失去混凝土保护性作用,进而使钢筋锈蚀出现膨胀效应,还会对外围混凝土产生较大拉应力,这种情况下混凝土裂缝会不断扩张,对钢筋、混凝土之间的粘结作用造成严重影响,甚至会对结构整体造成影响,使结构承载力降低,并对结构耐久性造成不利影响。
二、桥梁裂缝产生原因分析
1、施工材料引起的裂缝
混凝土是由水泥、砂石、集料、外加剂及水组成的,如果这些材料的质量不合格,就会造成桥梁结构裂缝问题的出现。混凝土本身质量较差,或者保护层厚度不够,混凝土保护层可能会碳化,钢筋表面的氧化膜就会被破坏,锈蚀以后的体积将会比原来长2-4倍,对混凝土产生膨胀应力,造成保护层混凝土开裂、纵向裂缝等问题的出现,最终造成整体桥梁结构破坏。
2、温度变化引起的裂缝
水泥水化热
在大体积混凝土施工过程中,由于受到水泥水化热的影响,混凝土内部温度非常高,形成了内外温度差,这种情况下混凝土表面很容易会出现裂缝。通常情况下可以选择水化热交底的水泥,在施工时减少骨科的入模温度,必要时还可以利用冷却循环系统进行内部降温。
骤然降温
在受到冷空气突然袭击时,桥梁结构外表温度会突然降下来,这时内部温度变化又相对缓慢,这样一来就形成了较大的内外温差,进而使混凝土出现开裂的问题。面对这种情况,应不考虑混凝土弹性模量的折减,利用设计规范,结合桥梁资料展开核算。
日照影响
在一天的日照影响下,桥梁表面会出现一些变化,例如局部拉应力变大,在中午受到太阳暴晒的情况下,其局部拉应力会过大,进而出现混凝土桥梁开裂问题。
常年温差
一年四季外界环境的温度是不断变化的,桥梁处于这种环境中极有可能会出现整体结构纵向位移的现象,例如一年中1月和7月分别是一年平均气温最低和最高的月份,由于常年温差的变化,混凝土结构会出现开裂的问题。这就需要在设计过程中对混凝土蠕变特性进行充分考虑,在年温差内力计算过程中充分考虑混凝土弹性模量的折减。
混凝土温度升高
在桥梁预制T梁施工过程中,需要在焊接过程中将钢板和支座预埋钢板调平,这时如果操作不当,极易引起周围混凝土的开裂,在预应力张拉过程中,混凝土温度会升高,进而引起混凝土开裂。大量工程实验表明,随着温度升高,混凝土强度会明显降低,同时混凝土中大量水分蒸发会出现收缩急剧的现象,进而造成混凝土开裂问题的发生。
3、地基变形引起的裂缝
地质勘察资料不准确
一些桥梁工程在开工以后才发现地质情况和原来的勘察报道之间差异较大,这种情况下如果不进行处理,就会出现地基不匀沉降现象的出现,很多原因都是可以避免的,然而实际施工中,尤其是在一些山区,在勘察过程中由于地质结构比较复杂,钻孔间距比较远,因此勘察报告不能将地质实际情况充分反映出来。
分期建造基础
对于需要分段施工的桥梁,在其左右半幅施工过程中,可能会由于对新建桥梁基础的处理而引起地基土重新固结,这种情况下可能会使地基出现新的沉降,最终造成混凝土桥梁开裂问题的发生。
结构基础类型差别大
一座桥梁中由于地质情况不同,可能需要采用不同类型的基础型式,也可能需要采用大小不同的基础型式,也可能需要利用大小不同的基础型式,例如有时需要同时使用桩基和扩大基础,或者采用桩基的长度不一样,这些情况下可能会造成地基不均匀沉降的发生。
结构荷载差别大
如果地质情况比较均匀,各部位基础荷载如果出现较大差异,极有可能会出现不均匀沉降,例如箱型涵洞两侧通常比中部荷载小,两侧沉降会比中部小,这种情况下很容易会出现箱涵开裂的问题。
地基冻胀
在温度较低、含水量较高的地基中,可能会出现冰冻膨胀的现象,这种情况下一旦冻土融化,其地基就会出现下沉的现象,进而使桥梁混凝土受到内力影响,进而出现开裂。
综上所述,桥梁混凝土裂缝出现的原因非常多,要想对裂缝发生进行控制,还要从设计、勘察、施工等方面展开综合把握,不仅建设单位要严格把关,同时设计单位也要提升技术实力,监理单位将各项验收及监督工作做好,各方将自己的职责落实好,按照国家相关标准将质量关把好,这样才能避免桥梁裂缝的发生。
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