钢筋混凝土桥梁裂缝的成因分析与预防
作者:佚名; 更新时间:2014-12-04
摘要:本文对钢筋混凝土桥梁裂缝的类型和产生原因做了较全面的分析总结,以便在设计和施工时有效控制裂缝的产生,达到防患于未然的目的。
关键词:裂缝种类;成因;分析;预防
混凝土是脆性材料,而钢筋却是韧性材料,它们两者在一起工作,弹性模量相差很大,而且两者的强度差别就更大,因此两种材料在一起共同发挥作用,要使钢筋参加工作,比较多的承受力,混凝土势必开裂。大量的工程和理论分析表明钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的。裂缝一般分成不可见裂缝和可见裂缝。可见裂缝又分为无害裂缝和有害裂缝。有害裂缝在使用荷载或外界物理及化学作用下不断产生和发展,引起混凝土碳化,保护层剥落及钢筋锈蚀,直至影响结构的安全性和使用寿命,必须加以控制。
一、混凝土桥梁设计原理
我国现行的公路桥涵规范规定:桥梁应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要,按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计,这些要求基本上包含了人们关心的所有重要问题。混凝土桥梁具体的设计过程是按承载能力和正常使用两种极限状态来进行的。按承载能力极限状态是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力,其设计的基本原则是要求荷载效应不利组合的设计值要小于结构抗力的设计值。同时利用荷载安全系数、材料安全系数及工作条件系数来考虑不确定因素作用下的结构总体的安全储备,是一种极限状态设计法。按正常使用极限状态是控制结构在正常使用状态时应力,裂缝和变形小于一个限定值,即使用容许裂缝宽度来控制混凝土构件的结构设计。有关规范规定:在一般正常大气条件下,钢筋混凝土受弯构件在荷载组合Ⅰ的作用下,计算得到的最大裂缝宽度不应超过0.2mm;在荷载组合Ⅱ和Ⅲ作用下,不应超过0.25mm;处于严重暴露情况(有侵蚀性气体或海洋大气)下的钢筋混凝土构件,容许裂缝宽度不应超过0.1mm。
混凝土构件容许裂缝的存在,是由混凝土抗拉能力差,容易开裂的缺点决定的。通过对大量的工程实例的研究发现,几乎所有的混凝土构件都是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,一般对结构和使用无大的影响,可允许其存在;有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下,不断产生和扩展,引起混凝土明显的病害,如保护层剥落、钢筋腐蚀,从而导致混凝土的强度和刚度受到削弱,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用。
二、混凝土桥梁裂缝的成因分析及预防措施
随着桥梁使用年龄的增加,车辆的超载现象不断增加,会使细微裂缝不断的扩大,甚至会断裂,此时困扰桥梁工程师的最大问题是对裂缝的形成原因以及对钢筋的腐蚀作用的进一步深入认识,并且作出全面分析,以避免和克服因为裂缝引起的对桥梁使用性能的影响。经过对现在此方面的研究成果和工程实例的分析,信捷职称论文写作发表网,混凝土桥梁的裂缝形成原因可大致梳理为以下几个方面:
(一)混凝土用料选用不当引起的裂缝
1、水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高;普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。此外,水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大,则混凝土收缩越大,并且发生收缩时间越长。例如,为了提高混凝土的强度,施工时经常采用强行增加水泥用量的做法,结果收缩应力明显加大。
2、骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低;而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。此外,骨料粒径大收缩小,含水量大收缩越大。
3、水灰比。用水量越大,水灰比越高,混凝土收缩越大。
4、外掺剂。外掺剂保水性越好,则混凝土收缩越小。
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