桥梁裂缝产生原因综述
近年来,交通基础建设得到迅猛发展,兴建了大量的混凝土桥梁。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的情况屡见不鲜。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,很多裂缝是可以避免和控制的。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做较全面的分析,总结,以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法,防患于未然。
混凝土桥梁裂缝的成因复杂而繁多,往往是由多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生原因大致可分为以下几种:
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为荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝,次应力裂缝两种。
直接应力裂缝是指由外荷载引起的直接应力裂缝。其原因为:
设计计算阶段,结构 计算时忽略活部分漏算;计算模型部合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少量或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数部够。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;结构处理不当;设计图纸交代不请等。
施工阶段,不了解预制结构受力特点,不加限制地对方施工机具、材料,随意翻身、起吊、运输和安装;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;不对结构做机器震动下的疲劳强度验算等。
使用阶段,超出设计荷载的重型车辆过桥;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引起的裂缝。其原因为: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,例如两绞拱桥拱脚设计时常采用“X”型钢致使钢筋锈蚀。2.桥梁结构中经常需要凿槽、开洞,设置牛腿等工作,由于常规方法难以用准确的图式进行模拟计算,所以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,因此如果对结构的转角,构件形状突变或受力钢筋截断处处理不当就容易出现裂缝。如在长跨预应力连续梁中,经常在跨内根据截面内力需要阶段网束设置锚头,致使锚固断面附近经常可以看见裂缝。
实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝最常见的原因。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作到合理验算的,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。在设计上,应注意 结构突变(或断面突变),不能回避时应做局部处理,如转角改圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋,对于较大孔洞有条件是可在周边设置护边角钢。