對橋梁施工裂縫成因的分析論文
摘要:在橋梁工程的施工建設(shè)中,施工裂縫是工程應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問題。工程的質(zhì)量問題在很大程度上是由于橋梁施工的裂縫引起的。因此,為保證橋梁施工和使用的安全,必須要對橋梁施工裂縫的問題進行系統(tǒng)的研究,深入的認識,以便有效的防止裂縫的產(chǎn)生。本文將對造成橋梁施工裂縫的常見原因進行概述。
關(guān)鍵詞:橋梁施工;施工裂縫;裂縫原因
Abstract: The project quality question is to a great extent because the bridge construction’s crack causes. Therefore, for the guarantee bridge construction and the use security, must conduct system’s research to the bridge construction crack question. The article will cause the bridge construction crack the common reason to carry on the outline.
Key words: bridge construction; construction crack; crack reason
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,交通設(shè)施也在不斷的發(fā)展,以適應(yīng)并帶動經(jīng)濟的發(fā)展,交通是國家經(jīng)濟的命脈,是確保經(jīng)濟健康快速發(fā)展的保證。而隨著城市的擁擠,及交通覆蓋面的增長,對橋梁的需要也更為明顯,橋梁建設(shè)成了交通建設(shè)中重要的組成部分。而橋梁施工的質(zhì)量問題也就顯得尤為重要,特別是橋梁施工的裂縫問題,在現(xiàn)代橋梁施工中是十分常見的,對橋梁的質(zhì)量和安全危害極大。因此,對橋梁施工中的裂縫產(chǎn)生原因的研究勢在必行。
1外荷載直接應(yīng)力引起
橋梁工程在施工建設(shè)過程中,時常會因為許多原因而導(dǎo)致橋梁裂縫的產(chǎn)生。裂縫的產(chǎn)生給橋梁的工程質(zhì)量帶來了嚴重的質(zhì)量和安全隱患,不僅會影響橋梁的順利施工,還會直接影響到橋梁的使用安全,在嚴重的情況下,可能導(dǎo)致橋梁的坍塌。而由于外荷載引起的橋梁施工裂縫,是常見的一種,也是危害極大的一種。通常對混凝土構(gòu)建的橋梁由于常規(guī)的靜荷載和動荷載引起的橋梁裂縫,以及外荷載次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫統(tǒng)稱為荷載裂縫。外荷載裂縫的一種形式是直接應(yīng)力裂縫,是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫,對橋梁施工而言,它直接關(guān)系到橋梁的質(zhì)量和安全。
直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因,首先是在橋梁工程的施工設(shè)計階段,由于設(shè)計上的失誤導(dǎo)致,比如在橋梁的結(jié)構(gòu)計算上,對部分應(yīng)予考慮并計算在內(nèi)的部分,沒有計算,后者少算;以及在結(jié)構(gòu)承受力的預(yù)測上,出現(xiàn)問題,在預(yù)測結(jié)構(gòu)受力上,設(shè)計預(yù)測與實際受力不相符合,導(dǎo)致橋梁在施工及使用過程中,橋梁結(jié)構(gòu)受力過度,超過預(yù)測的受力度,導(dǎo)致受力超標(biāo)時,橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫;同時,在內(nèi)力與配筋計算上產(chǎn)生誤差,造成兩者調(diào)配不當(dāng),影響橋梁的實際質(zhì)量,還有對結(jié)構(gòu)安全系數(shù)把握不足,直接影響橋梁的質(zhì)量,導(dǎo)致橋梁受外荷載力時產(chǎn)生裂縫。
其次是在施工階段,由于施工單位安全意識不夠,對橋梁施工過程中可能造成裂縫的因素估計不足,或者是橋梁的現(xiàn)場施工人員素質(zhì)不高,對施工過程中可能導(dǎo)致裂縫的各種情況沒有了解,比如不加限制地在施工中的橋梁上,堆放各種重量過大的施工機械和各種施工材料。同時可能有部分現(xiàn)場施工人員,不按投資方與施工單位簽訂合同時所定下的設(shè)計圖紙進行施工,為求速度或經(jīng)濟利益而更改結(jié)構(gòu)施工順序或者改變結(jié)構(gòu)受力模式;在施工過程中沒有注意物理現(xiàn)象,不對結(jié)構(gòu)做施工機器運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的振動下的疲勞強度的驗算等。
此外,由于施工現(xiàn)場人員操作不當(dāng)而導(dǎo)致施工車輛的碰撞,以及自然因素如發(fā)生暴風(fēng)雨雪及冰雹和地震、意外爆炸等也可能導(dǎo)致橋梁施工裂縫的產(chǎn)生。
2外荷載次應(yīng)力引起
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,它是外荷載引起裂縫的另一種形式。首先在通常情況下,是在橋梁工程設(shè)計外荷載的作用影響下,由于橋梁應(yīng)用結(jié)構(gòu)物的實際工作情況,同預(yù)測的習(xí)慣計算有偏差或計算的范圍過窄,導(dǎo)致預(yù)測與實際數(shù)據(jù)的差異過大 ,從而在施工中橋梁結(jié)構(gòu)的某些部位引起次應(yīng)力,而由此導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的開裂。實際的橋梁工程施工過程中,次應(yīng)力裂縫已經(jīng)是產(chǎn)生荷載裂縫的常見原因之一。一般來說,次應(yīng)力裂縫多屬于剪切、張拉、劈裂性質(zhì)。在現(xiàn)代橋梁施工技術(shù)中,次應(yīng)力裂縫被認為是由荷載引起,但是在目前的許多橋梁施工中,按行業(yè)的常規(guī)一般不做嚴格的計算,不過隨著高科技在橋梁施工中的運用,現(xiàn)代計測手段的不斷發(fā)展和完善,次應(yīng)力裂縫的計算已經(jīng)被各施工單位所重視,而且要對次應(yīng)力裂縫進行科學(xué)合理的驗算已經(jīng)是可以實現(xiàn)的了。比如現(xiàn)在在橋梁的施工中對徐變和預(yù)應(yīng)力等產(chǎn)生的二次應(yīng)力的情況,通過平面桿系有限元程序均可正確的計算,這就減少了因?qū)Χ螒?yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力裂縫的問題有了一個好的應(yīng)對方案。同時,在橋梁的設(shè)計上,必須注意結(jié)構(gòu)突變或斷面突變的情況出現(xiàn),但是有些情況是不能預(yù)測或者避免的,但是這并不是就任由危險存在,而是在不能回避的時候,及時的根據(jù)相關(guān)原理和實際情況,在不危害大局的情況下,做局部的處理,如在轉(zhuǎn)角處做圓角,突變處做成漸變過渡,同時加強構(gòu)造配筋,轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋,對于較大孔洞應(yīng)當(dāng)及時的在周邊設(shè)置護邊角鋼,以防止裂變的危險。
3溫度變化引起的裂縫
溫度裂縫是指在外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)溫度發(fā)生變化的情況,混凝土就會出現(xiàn)變形的情況,而如果在變形的過程中遭到壓制,便有可能在其結(jié)構(gòu)內(nèi)造成應(yīng)力的產(chǎn)生,這樣當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力超過橋梁的混凝土的抗拉強度時,就會產(chǎn)生溫度裂縫。在特定的情況下,橋梁工程所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能會達到甚至超出荷載應(yīng)力,在這樣的情況下,產(chǎn)生溫度裂縫便不可避免,甚至可能出現(xiàn)更大的隱患。隨溫度的改變而擴張或合攏是溫度裂縫的主要特點。年溫差,即是指一年四季溫度不斷變化而造成的裂變。不過這種裂變的產(chǎn)生是受一定條件限制的,比如,橋梁結(jié)構(gòu)的位移受到限制時才可能出現(xiàn)溫度裂縫,如拱橋、剛架橋等位移不可能出現(xiàn)的這類橋梁。雖然溫度變化比較緩和,不會出現(xiàn)突然轉(zhuǎn)變,對橋梁的危險也是蠕變性的,但是出于防范意識,對年溫差內(nèi)力計算時混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減。日照也是溫度裂變的原因之一。由于橋面板、主梁或橋墩側(cè)面等容易遭太陽曝曬,其溫度會明顯的高于橋梁的其他部位,整個橋梁的溫度分布不均勻,再加上受到自身的影響,導(dǎo)致橋梁局部拉應(yīng)力較大,進而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。同時,突然降溫和水泥的水化熱等也是造成溫度裂縫的原因。
4收縮引起的裂縫
在實際工程中,最常見的裂變之一是混凝土因收縮而引起的裂縫。首先是自身的收縮,混凝土在硬化的過程中,由于水泥和水及其他物質(zhì)會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),由此會產(chǎn)生許多新的化學(xué)物質(zhì),在這一過程中,就有可能產(chǎn)生一些易揮發(fā)的物質(zhì),在接觸空氣,比如水泥中的氫氧化鈣會和空氣中的二氧化碳直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成碳酸鈣,而碳酸鈣的體積卻比氫氧化鈣的體積小,因而可能產(chǎn)生收縮,或者在太陽的暴曬之下?lián)]發(fā),導(dǎo)致自身質(zhì)量及體積的縮水,由此導(dǎo)致混凝土局部張力失衡,而產(chǎn)生裂變。同時,因為混凝土在硬化的整個過程中,只有很少的分水分參與化學(xué)反應(yīng),大部分的水會因為蒸發(fā)而消失,這就導(dǎo)致橋梁混凝土的體積發(fā)生了干縮變形,在水泥漿形成水泥石后,它的極限干縮將會達到3 000微應(yīng)變左右,這樣造成的干縮效應(yīng),就會使不同程度的拉應(yīng)力在混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生。而在混凝土的硬化初期,其抗拉強度小,在產(chǎn)生干縮拉應(yīng)力超過其抗拉強度時,橋梁裂縫的情況就有可能會發(fā)生。
5施工中鋼筋的用量不當(dāng)
由于設(shè)計時對普通鋼筋用量或間距預(yù)測不足,可能會致常規(guī)下允許的裂縫寬度,不能根據(jù)規(guī)則在一定范圍內(nèi)得到有效的控制,同時普通鋼筋在混凝土中使用過多,或者因為施工人員在施工過程中對間距的把握不足,導(dǎo)致過密的鋼筋阻止了混凝
土的正常凝固收縮,而致使橋梁產(chǎn)生裂縫。
6結(jié)束語
橋梁施工發(fā)生裂縫的原因多種多樣,但是只要對這些原因有廣泛的調(diào)查和深入的研究,結(jié)合橋梁施工中出現(xiàn)的實際情況,根據(jù)橋梁自身的結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造和建筑材料,是可以做出合理有效的防范措施的,在危險發(fā)生之后,也可以做出相應(yīng)的對策。預(yù)防并控制橋梁施工裂縫的產(chǎn)生,是工程施工中必須要注意的重要問題,這直接影響到橋梁的質(zhì)量和安全,不容馬虎。因此,施工各方,應(yīng)該在運用高科技支持的情況下,嚴格按照國家有關(guān)規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行施工,保證橋梁工程施工的合理科學(xué)合法,以此防止橋梁裂縫事件的出現(xiàn)。
參考文獻
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