浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施

I网络教育学院专科生毕业大作业题目浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施学习中心福建三明奥鹏学习中心7B层次高中起点专科专业土木工程（道桥方向）年级10年春季学号201004722860学生谢远林指导教师杨岳峰完成日期2012年2月4日浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施I内容摘要桥梁工程施工及竣工后使用中，裂缝的产生会严重影响桥梁质量，以及桥梁的使用寿命，因此全面分析桥梁混凝土裂缝产生的原因，采取积极有效的解决方案，意义重大。文章阐述了混凝土裂缝产生的原因，分析了裂缝控制措施和处理方法，以延长混凝土桥梁的使用寿命。关键词桥梁；裂缝；原因；控制措施；处理方法浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施II目录内容摘要I引言11混凝土桥梁裂缝种类、成因211混凝土桥梁裂缝的种类212混凝土桥梁裂缝的产生原因2121荷载引起的裂缝2122温度变化引起的裂缝2123收缩引起的裂缝分析3124地基基础变形引起的裂缝3125钢筋锈蚀引起的裂缝4126施工引起的裂缝42桥梁裂缝控制和处理技术措施621工程概况622上部结构及桥墩盖梁裂缝的处理623桥面混凝土破损、裂缝的处理措施624支座老化、开裂的处理措施725墩台开裂的处理措施7结束语9参考文献10浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施1引言随着我国经济的快速发展，各地区的交通基础建设发展速度正在加快，新建桥梁工程越来越多，在桥梁建造和使用过程中，因混凝土出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的质量事故屡见不鲜。事实上，在梁桥开工建设前采取一些优良的设计和施工措施，很多裂缝是可以加以克服和控制的。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影响桥梁的质量，本文对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较为全面的分析、总结，以方便今后在设计、施工中找出控制裂缝的可行办法，以达到防范于未然的作用，为各地区的经济发展提供更有力的交通保证。浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施21混凝土桥梁裂缝种类、成因11混凝土桥梁裂缝的种类混凝土桥梁裂缝的种类有荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、收缩引起的裂缝、地基基础变形引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、施工引起的裂缝。12混凝土桥梁裂缝的产生原因实际上，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。本文以三明市三元区莘口镇黄砂大桥为例子进行分析。121荷载引起的裂缝桥梁施工与普通路面施工不同的是普通路面有地基，而桥梁是依靠力学结构架设的基础，因此桥梁本身对力比较敏感，不管是在施工前的设计方面，还是在施工中的具体运作上都要考虑外力给桥梁造成的影响。如在设计阶段不仅要设计精准，还要充分考虑各种实际因素，充分考虑桥梁的实际受力情况，从而使其设计与实际相符。在施工过程当中也应当注意设计外物体堆放给桥梁造成的不良负荷，在施工的过程当中也应当随时进行检测，监控桥梁的状态。在使用阶段一些自然因素的影响，超重车辆的通过等等都会造成了后桥梁裂缝的出现。122温度变化引起的裂缝当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化的主要因素有1四季温差变化一年中四季温度不断变化，当结构的位移受到限制时就会引起温度裂缝。年温差一股以一月和七月的月平均温度作为变化幅度。2暴晒桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其他部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和骤然降温导致结构温度裂缝的最常见原因。3骤然降温突降火雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施3温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设汁规范或参考实际资料进行，混凝土弹性模量不考虑折减。4水化热出现在施工过程中，大体积混凝土浇筑之后水泥水化放热，使内部温度升高，内外温太火，致使表面出现裂缝。123收缩引起的裂缝分析在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和干缩是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和碳化收缩。1塑性收缩混凝土浇筑后4H左右，水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，而此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T型梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。2干缩混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为干缩。因混凝土表层水损失快，内部损失慢，因此，产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，产生收缩裂缝。3自生收缩自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土，也可以是负的即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土。124地基基础变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有1地质勘察精度不够、试验资料不准。勘察报告不能充分反映实际地质情况是造成地基不均匀沉降的主要原因。2结构荷载差异太大。在地质情况比较复杂条件下，各部分基础荷载差异太大浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施4时，有可能引起不均匀沉降。例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降要比两边大，箱涵可能开裂。3结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或采用同种基础，但基底标高差异太大，也可能引起地基不均匀沉降。4分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的高速公路左右半幅桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新同结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降此外，还有地基冻胀和桥梁建成以后原有地基变化也可引起构件裂缝产生。125钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝士保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约24倍，从而使周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂，产牛裂缝。126施工引起的裂缝在混凝土结构浇筑、构件制作、拆模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若其施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生表面的或贯穿的各种裂缝，特别是细薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因不同而不同，比较典型常见的有1混凝土保护层过厚或钢筋变形，使承受负弯矩的受力钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。2混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。3混凝土搅拌、运输时间过，使水分蒸发过多，引起混凝土坍落度过低，使得在混凝土体上出现小规则的收缩裂缝。4混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。5施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施56施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施62桥梁裂缝控制和处理技术措施21工程概况省道306线黄砂大桥位于玉溪塘河沙溪的汇合处，桥孔不射布设为316M普通钢筋混凝土连续空心板220M普通钢筋混凝土T梁240M预应力钢筋混凝土T梁720普通钢筋混凝土T梁。20M简支T梁横断面均由5片T梁组成，梁高15M，梁肋中距22M，两梁翼缘板由湿接连成整体；40M预应力简支T梁横断面均由5片T梁组成，梁高25M，梁肋中距22M，两梁翼缘板由湿接连成整体。该桥由福建省公路局离退休职工服务部设计、铁道部第十六局第一工程处施工，于1995年通车。2010年5月对该桥进行检测，结果为四类危桥。22上部结构及桥墩盖梁裂缝的处理上部梁体及桥墩盖梁产生的裂缝包括结构性裂缝和非结性裂缝两大类。结构性裂缝是指由外荷载引起的裂缝，又称受力裂缝。非结果性裂缝是指由变形引起的裂缝，如温度变化、混凝土收缩等。此外由于钢筋锈胀，车辆撞击等，都会使混凝土产生裂缝。裂缝的现会导致水和气沿裂缝进入混凝土内部，加速混凝土的碳化和钢筋锈蚀，降低结构的耐久性。对非结构性裂缝，可直接封闭处理；对结构性裂缝，首先对裂缝进行封闭处理，然后采取相应的加固措施具体方法如下表按缝宽划分裂缝处理方法裂缝宽度处理方法015MM表面涂刷封闭015MM压力灌注封闭对于其他各种结构性裂缝，还应结合结构验算的结果，采取相应补强加固措施。一般加固方法为在构建表面贴纤维布。23桥面混凝土破损、裂缝的处理措施混凝土在自然条件下经过风吹雨淋日晒的反复作用，表面容易风化破损、开裂，其速度与混凝土本身质量和外界环境有关，混凝土密实性差、震捣不均匀，及长期渗水、冻融循环次数多等都会导致混凝土破坏速度加快。此外车辆的撞击，混凝土内钢筋锈蚀也会导致混凝土破损和开裂。采用环氧砂浆对混凝土破损、开裂处进行修补恢复。环氧砂浆是用环氧树脂、砂子、水泥等按一定比例配制而成的材料，相比普通混凝土或砂浆，它具有与混浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施7凝土粘结性能好、防水等优点。24支座老化、开裂的处理措施1根据公路桥涵养护规范及相关资料，此次对支座进行维修加固的原则是橡胶支座已开裂、老化、变质而失效的，应用新的橡胶支座更换。2对板式橡胶支座的老化开裂的处理措施支座老化开裂严重影响支座的正常使用，必须进行更换。3对板式支座落空的处理措施应根据实测的脱空量和深度采用垫楔形铁垫板进行整治，并及时观察，根据实测脱空角的变化情况调整楔形物嵌入深度。4对板式橡胶支座的铁板锈蚀问题支座上钢板锈蚀严重会影响支座顶面的正常滑移，故应及时对已发生锈蚀的钢板采取适当的除锈措施，如锈蚀严重者采取换新支座的方法。25墩台开裂的处理措施在墩台施工中导致两肢斜腿根部产生裂缝的原因有两大类外荷载和变形荷载。外荷载主要指自重、施工荷载等变形荷载主要指温度、收缩、不均匀沉陷。裂缝的主要成因是1外荷载作用下，直接应力引起的裂缝2外荷载作用，结构次应力引起的裂缝3变形变化引起的裂缝。根据相关资料，在工程实践中结构物产生的裂缝的80是由于变形变化引起的。视墩台裂缝大小及发展情况，分别采取下列措施1裂缝范围在容许范围内，进行封闭处理，一般涂刷专用环氧树脂类胶。2当裂缝宽度大于规定值时，采用灌浆灌注环氧树脂胶。3石砌圬工出现裂缝和错缝时，拆除部分石料，重新砌筑。4由于基础不均匀沉降而产生的自上而下的裂缝，应加固基础，再视裂缝发展程度，确定灌缝或加固墩台。5对于经检测发现地基不良的，应进行地基加固处理。维修加固工程是一项综合性工程，考虑到维修工作的复杂性和特殊性，施工单位应制定完整详尽的施工组织计划。在施工过程中，应加强监控和交通疏导工作，做好限载及禁载工作，待加固材料强度达到标准后再开放交通。另外，整治裂缝还需在设计阶段进行综合考虑，采取适当的方法进行设计，浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施8对材料的选择也应结合实际情况，设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中，积极采取补偿收缩混凝土技术。同时，在现场施工也应采取相应措施，来确保以高工程质量完成。浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施9结束语混凝土桥梁裂缝的成因是一个较复杂的问题，它涉及到管理、设计、施工等各个方面，某一环节稍有疏忽均可能导致裂缝的出现，引起钢筋的锈蚀，影响整座桥梁结构的耐久性，造成很大的经济损失。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的一个环节。大量的科学研究以及成功的工程实例都表明只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。浅谈桥梁裂缝产生的原因与处理措施10参考文献1顾晴霞，郝挺宇混凝土结构的裂缝与对策，北京机械工业出版社，20062混凝土结构设计规范GB500102002，北京中国建筑工业出版社，20023孙跃生混凝土裂缝控制中的材料选择，北京化