桥梁类型（精选4篇）
桥梁类型 篇1
桥梁工程结构裂缝, 一旦管理不善、控制不力, 则往往容易出现在施工过程的各个角落, 如承台、立柱、盖梁以及空心板梁等等部位。由于裂缝的产生不仅会影响混凝土结构的外观质量, 严重时还会降低桥梁结构的设计功能, 从而危及到整桥的使用安全。对此, 桥梁工程的结构裂缝问题, 不得不引起我们工程建设者的重视。其实, 对于裂缝问题, 我们也大可不必“谈缝色变”, 如果我们能从根本上认识了这些裂缝的诱发成因, 从而采取有效的针对性措施, 原本很多容易出现的结构裂缝还是可以避免和控制的。为了尽量避免工程建设中出现危害性较大的结构裂缝, 本文下面就以结构裂缝的产生成因这一题材, 来浅谈一下自已的经验之见, 以供业内同行日后在从事相关工程的建设施工时能举一反三, 从而达到预防控制的目的。
1 结构裂缝形成原因的种类
根据桥梁工程的设计特点, 在工程施工中钢筋砼结构产生施工裂缝的原因, 大致有以下几种类型:
1.1 由施工荷载引起的裂缝
由施工荷载引起的裂缝, 这类裂缝我们简称为荷载裂缝。荷载裂缝产生的原因, 在于施工过程中, 由于工人不了解桥梁结构的受力特点, 而又毫无限制地在其上面堆放了大量的施工机具、工程材料, 造成了负荷过重从而引发了荷载裂缝的发生。此外, 以下几种情况也是引发荷载裂缝的常见主因:
随意翻身、起吊、运输、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。不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
1.2 由温度变化引起的裂缝
我们大家都知道, 混凝土与其它普通物质一样, 同样具有热胀冷缩的材料性质。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。倘若变形遭到约束, 则会在结构内部将产生应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生了温度裂缝。在某些大跨径桥梁中, 温度应力可以达到甚至超出外部所有的活载累计应力。温度裂缝区别于其他裂缝的最大特征是随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要施工因素有:
水化热。在施工过程中, 大体积混凝土在浇筑混合料之后由于水泥水化放热, 致使内部温度升高, 由于内外温差的进一步拉大, 致使表面出现裂缝。因此, 在施工中应根据实际情况, 尽量选用水化热偏低的水泥品种, 并限制水泥单位用量, 减少骨料入模温度, 降低内外温差, 并缓慢降温, 必要时可采用循环冷却系统进行内部散热, 或采用薄层连续浇筑以加快散热。
蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当, 混凝土骤冷骤热, 内外温度不均, 易出现裂缝。
预制T梁时横隔板安装, 支座预埋钢板与调平钢板焊接时, 若焊接措施不当, 铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热法张拉预应力构件时, 当预应力钢材温度升高至350℃时, 此时, 混凝土构件也容易出现开裂。
1.3 由收缩引起的裂缝
在公路工程建设中, 由混凝土收缩所引起的结构裂缝是最常见的一种。在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和干性收缩是发生混凝土体积变形的两大主因。
塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4h～5h左右, 此时水泥水化反应激烈, 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, 因此时混凝土尚未硬化, 称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大, 可达l%左右。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。为减小混凝土塑性收缩, 施工时应控制水灰比, 避免过长时间的搅拌, 下料不宜太快, 振捣要密实, 竖向变截面处宜分层浇筑。
缩水收缩 (干缩) 。混凝土结硬以后, 随着表层水分逐渐蒸发, 湿度逐步降低, 混凝土体积减小, 称为缩水收缩 (干缩) 。因混凝土表层水分损失很快, 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, 表面收缩变形受到内部混凝土的约束, 致使表面混凝土承受拉力, 当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时, 便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件 (超过3%) , 钢筋对混凝土收缩的约束比较明显, 混凝土表面容易出现龟裂裂纹。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝, 裂缝宽度较细, 且纵横交错, 呈龟裂状, 形状没有任何规律。
1.4 由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, 混凝土保护层受侵蚀炭化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低, 或由于氯化物介入, 钢筋周围氯离子含量较高, 均可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, 其锈蚀物氧化铁体积比原来增长约2倍, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 导致保护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝, 并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀, 使得钢筋有效断面面积减小, 钢筋与混凝土握裹力削弱, 结构承载力下降, 并将诱发其他形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀, 施工时应控制混凝土的水灰比, 加强振捣, 保证混凝土的密实性, 防止氧气侵入, 同时严格控制含氯盐的外加剂用量, 沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
1.5 由工艺控制问题引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中, 若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝, 特别是细长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而异, 比较典型常见的有:
混凝土保护层过厚, 或乱踩已绑扎的上层钢筋, 使承受负弯矩的受力筋保护层加厚, 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。
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。
混凝土浇筑过快, 混凝土流动性较低, 在硬化前因混凝土沉实不足, 硬化后沉实过大, 容易在浇筑数小时后发生裂缝, 既塑性收缩裂缝。
混凝土搅拌、运输时间过长, 使水分蒸发过多, 引起混凝土塌落度过低。使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。
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。
用泵送混凝土施工时, 为保证混凝土的流动性, 增加水和水泥用量, 或因其他原因加大了水灰比, 导致混凝土凝结硬化时收缩量增加, 使得混凝土体积上出现不规则裂缝。
混凝土分层或分段浇筑时, 接头部位处理不好, 易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时, 后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑, 引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时, 先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好, 新旧混凝土之间黏结力小, 或后浇混凝土养护不到位, 导致混凝土收缩而引起裂缝。
2 结束语
如上所述, 一座桥梁如果在建设过程中出现结构裂缝, 那么, 裂缝的出现绝对并非偶然, 它必定是由某一方面的原因或是某一个环节在管理上的疏忽所引起的, 虽然裂缝的初期出现, 并不会迅速影响整桥的正常使用, 但是, 大部分的裂缝却能随着时间的变化而再进一步恶化发展, 最终也将升级为危害性较大的病害缺陷。对此, 我们必须慎而待之。总之, 有了对以上几种裂缝产生原因的深入分析, 对我们以后在工程开工前或在施工过程中制订合理有效的技术措施起到了很好地参考作用。
摘要：本人结合多年参与公路桥梁现场施工工作实践, 对部分桥梁在建设过程中或建成通车后常见的一些裂缝类型进行归类总结, 通过查找原因分析问题, 才能让我们真正地了解各种裂缝的引发成因, 进而制订防范措施, 达到预防布控之目的。
关键词：桥梁工程,结构裂缝,裂缝类型,诱发原因
参考文献
[1]《桥梁施工工程师手册》 (第二版) 杨文渊, 徐主编.人民交通出版社2003年.
[2]《桥梁工程施工与维修》陈惠发主编.机械工业出版社2009年3月.
我国公路桥梁类型及其设计方法 篇2
关键词：桥式,设计,种类
改革开放以来, 我国公路建设事业迅猛发展, 尤其是高速公路建设, 从无到有, 现已建成8700km。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展, 跨越大江、海峡的长大桥梁建设也相继修建。一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥、形式多样, 工程质量不断提高, 为公路运输提供了安全、舒适的服务。
1 板式桥
1.1 桥式桥的类型、特点、用途、板式桥是公路
桥梁中量大、面广的常用桥型, 它构造简单, 受力明确, 可以用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心, 就地现浇为适应各种开头的弯, 坡, 斜桥, 一般公路, 高等级公路和城市道路桥梁中, 广泛采用。
1.2 板式桥在未来公路桥梁上的发展趋势, 钢筋混凝土和预应力混凝土板桥, 其发展趋势为:
采用高标号混凝土, 为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构, 预应力方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到25m, 目前有建成35-40m跨么的桥梁。
2 梁式桥
板式桥的类型、特点、用途、公路桥梁常用的梁式桥形式有:按结构体系分为:简支梁、悬臂梁、连续梁、T型钢构等。在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束, 形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。连续箱形梁桥, 箱形截面能适应各种使用条件, 特别适合于预应力混凝土连续梁桥, 变宽度桥, 其发展趋势为:减轻结构自重, 彩和高标号混凝土40-60号, 随着建筑材料和预应力技术发展, 其跨径增大, 葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥, 超过这一跨径, 也不是太经济的, 连续刚构桥, 连续钢构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一, 一般彩和变截面箱梁。连续刚构可以多跨相连, 也可以将边跨松开, 采用支座, 形成刚构一连续梁体系。连续刚构桥适合于大跨径, 高墩, 高墩采用柔怀薄壁, 梁的受力接受于连续梁。
3 钢筋混凝土拱桥
钢筋混凝土立拱桥的类型、特点、用途。石拱桥由于自重大, 在料加工费时费工, 大跨石拱桥修建少了, 山区道路上的中、小桥涵, 因地制宜, 彩和石拱桥 (涵) 还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱桥, 劲性骨架和钢管混凝土拱, 钢筋混拱桥在未来公路桥梁上的发展趋势, 我国钢筋混凝土拱桥的发展趋势:拱圈轻型化, 长大化以及施工方法多样化, 值得提醒注意的是, 大跨径拱桥施工阶段及使用阶段的横向稳定性, 扰统计国内, 外拱桥跨塌事故, 多发生在施工阶段, 必须加强质量方面, 安全方面的全面调控。
4 斜拉桥
斜拉桥的类型、特点、用途。斜拉桥是我国大跨桥梁最流行的桥型之一。斜拉桥的钢索一般采用合的斜拉桥, 地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中, 可以使斜拉桥的跨长布置更能结合地形条件, 灵活多样, 节省费用。斜拉桥在公路桥梁上的发展趋势, 斜拉桥发展趋势, 跨径会超过1000M结构类型多样化、轻型化、加强斜拉索防腐保护的研究, 注意索力调整, 施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。
5 悬索桥
悬索桥的类型、特点、用途。悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一, 可以说是跨千米以上的桥梁的唯一桥型。悬索桥在未来公路桥梁上的和发展趋势。我国今后还会在长江、海湾修建更大跨径的悬索桥, 一般加劲梁仍用钢箱:塔、锚用混凝土, 但应对大体积混凝土水化热的冷却降温措施加以研究, 悬索桥风动稳定还需进一步研究, 钢箱梁的桥面铺装, 我国已建成的几座悬索桥, 都存在问题, 今后应进一步研究钢箱梁桥面铺装材料, 钢箱除锈, 铺装的粘结以及施工工艺。
6 桥梁设计的基本方法
板式桥的设计。实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮, 挖空量很小, 空心折模不便, 可做成钢筋混凝土实心板, 立模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于13m跨径, 一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝, 后张法可用单根钢绞线, 多根钢绞线群锚或扁锚, 立模现浇或预制拼装, 成孔采用囊, 折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。预制装配式板应特别注意加强板的横向连接, 保证板的整体性, 如接缝处采用“剪力键”。为了保证横向剪力传递, 至少在跨中处要施加横向预应力。
6.2 梁式板的设计
6.2.1简支T型梁桥。T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了, 从16-50m跨径, 都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系彩和钢绞线群凿, 在工地预制, 吊装架设。预应力混凝土T形梁有结构简单, 受力明确, 节省材料, 架设安装方便, 跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜, 再加大跨径不论从受力, 构造, 经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。目前的预应力混凝土T形梁采用全预应力结构, 预应力张拉后上拱偏大, 影响桥面线形, 带来桥面铺装加厚, 为了改善这些缺点, 建议预制时在台座上设反拱。反拱值可采用预放应力后裸梁上拱值的1/2-2/3。6.2.2连续箱形梁桥。箱形截面能适应各种使用条件, 特别适合于预应力混凝土连续梁桥, 变宽度桥。因为嵌固在箱梁上的悬臂板, 其长度可以较大幅度变化, 并且腹板间距也能放大, 箱梁有较大的抗扭刚度, 因此, 箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥, 箱梁容许有最大细雨长度, 应力值较低, 重心轴不偏一边, 同T形梁相比徐变变形较小。箱梁展成斜腰板的梯形箱, 箱梁桥可以是变高度, 也可以是等高度, 从美观上看, 有较大主孔和边孔的三跨箱桥梁, 用变视度箱梁是较美观的, 多跨桥用等高箱梁具有较好的外观效果。连续箱梁桥的施工方法多种多样, 只能因时因地, 根据安全经济, 保证质量, 降低造价, 给短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有:立支架就地现浇, 预制拼装, 悬臂浇筑, 顶推, 用滑模逐渐跨现浇施工等。预应力钢束采用钢绞线, 可以分段或连续配速, 一般采用大吨位群锚, 为了减轻箱梁自重, 可以彩和体外预应力钢速。6.2.3连续钢构桥。连续刚构可以多跨相连, 也可以将边跨松开, 采用支座, 形成刚构一连续梁体系。一联内无缝, 改善了行车条件, 梁墩固结, 不设支座, 合理选择梁与墩的刚度, 可以减小梁跨中弯矩, 从而可以减小梁的建筑高度, 所以, 连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。连续刚构桥适合于大跨径, 高墩, 高墩采用柔性薄壁, 如同摆柱, 对主梁嵌固作用减小, 梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性, 墩壁较厚, 则作为刚性墩连续梁, 如同框架, 桥墩要承受较大弯矩。我国的预应力混凝土连续刚构桥, 几乎都采用悬臂浇筑法施工, 一般采用50~60号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。6.2.4钢筋混凝土立拱桥。钢筋混凝土拱桥的跨径, 一直落后于国外, 主要原因是受施工方法的限制, 一直落后于国外, 主要原因是受施工方法的限制, 我国桥梁工作者都一直在探索, 寻求安全, 经济, 适用的方法, 根据近年的实践, 常用的拱桥施工方法有:主支架现浇, 预制梁段缆索吊装, 预制块件悬臂安装, 拦拱转体法, 刚性或半刚性骨架法。钢筋混凝土拱桥自重较大, 跨越能力比不上钢拱桥, 但是, 因为钢筋混凝土拱桥造价低, 养护工作量小, 抗风性能好等优点, 仍被广泛采用, 特别是崇山内峻岭的我国西南地区。6.2.5斜拉桥式的设计。我国斜拉桥的主梁形式:混凝土以箱式, 板式, 边箱中板式, 钢梁以正交异性极钢箱为主, 也有边箱中板式。斜拉索仍以传统的平行镀锌钢丝, 冷铸锚头为主, 钢绞线斜拉索目前在汕头石大桥采用。钢绞线用于斜拉索, 无疑使施工操作简单化, 但外包PE的工艺还有待研究。斜拉桥的施工方法, 混凝土斜拉桥主要采用悬臂浇筑和预制拼装, 钢筋和混合梁斜位桥的钢箱采用正交异性板, 工厂焊接成段, 现场吊装架设。钢箱与钢箱的连接, 一是螺栓, 二是全焊, 三是栓焊结合。
参考文献
[1]布正伟.现代建筑的结构构思与设计技艺[M].天津:天津科学技术出版社, 1986.
[2]中国大百科全书编写组, 土木工程[M].北京:中国大百科全书出版社, 1987.
桥梁类型 篇3
关键词：桥梁类型,综合评价,模糊数学,权重
桥梁类型方案的选择，除宏观上要满足国家和当地政府的政治、经济、文化、卫生等方面的需要外，还要考虑桥梁类型方案工程上的可行性，桥梁类型是构成公路的骨架，它直接影响着整个公路的规划、设计和施工;但是，目前在桥梁类型选择决策过程中，主观的人为因素所占比重太大，缺乏对最佳桥梁类型选择的科学指标性把握，而桥梁类型选择涉及诸多因素，这些因素在某些情况下相容，在某些情况下又相斥，而且都具有一定的模糊性，很难用定量的数据来描述。文中用模糊数学的方法进行桥梁类型方案的选择，可以较客观地选择出综合考虑各因素的桥梁类型选择的最佳方案[1]。
1 桥梁类型选择的影响因素
一座桥梁的设计必须符合安全、适用、经济和美观的原则，根据桥梁设计规范，其评价的因素主要分为以下几个方面:工程造价，耐久性要求，美观性，抗震性能，施工难度，结构承载力，养护费用，通航性能。
2 模糊综合评判法原理[1]
2.1 建立评判模型
模糊分析是建立在模糊集合基础上的一种预测和评价方法。它的特点在于评价方式与人们的正常思维模式很接近，用程度语言描述对象。用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体评价的方法，叫作模糊综合评判。采用模糊数学的方法进行综合评判将使结果尽量客观，从而取得更好的实际评判效果。下面对模糊综合评价的初始模型做一个概括[2]。
设评价影响桥梁类型选择的评价因素集U={u1,u2，…，un}，评语集V={v1,v2，…，vn}。根据被评价对象建立单因素评价矩阵:
其中，rij[0,1]为从影响安全性评价因素ui着眼，对被评对象做出vj评语的可能程度。根据评价规则，某一桥梁类型在各评价因素中，评价很好的为1分，较好的为0.8分，一般的为0.6分，较差的为0.4分，很差的为0.2分。
给定各因素的权重分配，记为:
其中，ai为因素ui的评价权重，有[3]
2.2 评价权重的确定
评价因素的权重实际是指各因素影响评价对象大小的数量表示。确定的方法有很多，如专家经验法，资金比较法等。本篇文章不再详细介绍。桥梁类型选择的各因素权重的确定方法，可参照因素重要程度的确定方法:专家经验法。根据专家经验法，建筑物设计8个因素的权重分别取为(0.20,0.12,0.09,0.17,0.20,0.05,0.06,0.11)。模糊综合评价采用模型M=(·，+)加权平均模型，则得模糊综合评价集为:
M=A·R=[T1,T2，…，Tn]。
得出评判结论，按照最大隶属度原则，最优桥梁类型为max[T1,T2，…，Tn][4,5]。
3 模糊综合评判在桥梁类型中的实际应用
结合实例来检验模糊评价方法的正确性。下面是浙江省金华市的某桥梁类型方案的选择，经过工程造价，耐久性要求，美观性，抗震性能，施工难度，结构承载力，养护费用，通航性能等多方面的论证，最后作出建筑物安全性的评价。评价很好的为1分，较好的为0.8分，一般的为0.6分，较差的为0.4分，很差的为0.2分。
由表1可以得到一个表示评价因素和评价尺度之间模糊关系的模糊矩阵R:
桥梁类型选择8个因素的权重取为:A～=(0.20,0.12,0.09,0.17,0.20,0.05,0.06,0.11)。
采用模型M=(·，+)则得应用模糊矩阵的复合运算，得到模糊综合评价，则得模糊综合评价集B～为:
得出评判结论，则模糊综合评价C为:
C=A·R=[T1,T2，…，Tn]。
最优桥梁类型C为max[T1,T2，…，Tn]=max(0.641,0.752,0.584,0.510,0.602)=0.752，即桥梁类型应该选择拱式桥。
4 结语
1)实践证明，模糊综合评判对桥梁类型选择比较客观、科学和合理，模糊综合评判的结果与经过水利、经济、美观、安全等多方面的论证得到的桥梁类型一致。
2)本文通过对桥梁类型选择的一些重要评判因素的分析，建立其相对应的隶属函数和在模糊数学的综合评价模型。但这种方法有一定的局限性，因为对于大型桥梁的选择需要考虑的因素很多，并且各因素的权重系数要经过专家反复论证才能得到。
3)本文的研究方法也应用于类似工程，例如路线的选择、建筑物的安全性评价等，具有广泛的工程实用价值。
参考文献
[1]张航.高等级公路路线方案优化研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2002,26(4):481-484.
[2]郭嗣琮,陈刚.信息科学中的软计算方法[M].沈阳:东北大学出版社,2001.
[3]梁保松,曹殿立.模糊数学及其应用[M].北京:科学技术出版社,2007.
[4]陈江,张彬,李恒.基于分层加权法的桥梁安全性评价[J].世界科技研究与发展,2010,32(2):207-210.
桥梁类型 篇4
1 混凝土桥梁裂缝的类型与成因
混凝土桥梁是比较常见的道路桥梁, 这种桥梁的使用寿命相对比较长, 而且因为原料成本比较低, 非常容易得到, 所以此种桥梁深受欢迎, 但是因为混凝土特性以及外部环境等原因, 使得混凝土桥梁存在着比较致命的劣势, 即裂缝, 有些混凝土桥梁正是因其裂缝过于严重不得不面临着重新维修的问题, 如果当地的经济等条件没有能力维修, 桥梁也就逐渐的变为危桥, 影响着所有过桥的车辆以及人员的安全。
1.1荷载裂缝。简单的说就是因为施工期间或者是后期运行期间, 因为荷载的问题所引发的裂缝, 这种荷载既包括静荷载, 也包括动荷载, 由此种原因所引发的混凝土桥梁裂缝典型的有两种, 一种是直接应力裂缝, 另一种也就是次应力裂缝。这种两种类型的裂缝形成的原因有些差异, 前者通常是由于设计阶段存在诸多问题, 或者是因为最初选择的计算模型不够科学合理, 从而导致荷载出现了少算或者是漏算的情况。当然也有可能是因为施工阶段以及使用阶段都没有严重违规的情况, 比如施工人员自行进行施工, 没有参考设计图纸, 而使用时期, 桥梁上长期超载, 这应该是最普便, 也是影响最大的原因之一, 再加之, 可能受到地震等偶然因素的影响, 使得混凝土桥梁出现了直接应力裂缝。而后者, 也就是次应力裂缝, 所引起的原因, 也不外乎设计阶段计算结果与实际有出入, 导致荷载不均, 另外, 因为桥梁需要进行开洞等处理, 因此无法利用图式等方法来准确无误完成模拟计算, 这样应力就会过度的集中在某一部位上, 所以引发了裂缝。
1.2变形裂缝。简单的说就是因为温度或者是湿度等发生了变化, 而使其发生了明显的不均匀沉降, 最终产生了裂缝。如果外部环境明显变化, 或者是混凝土内部结构也有出现了十分明显的变化, 混凝土就会随之出现明显的变形, 一旦变形受到了自身的应力的束缚, 即会出现裂缝。由于温度而引发的变形裂缝十分常见, 也最难以避免, 因为一年四季温度都在发生这变化, 甚至一天之中也有十分明显的温度变化, 因此难以预防, 只希望能够尽可能的避免。当混凝土的湿度发生变化时, 也会产生变形裂缝, 其原理与温度有些相似, 当混凝土外部水分蒸发过快时, 而内部湿度要远远超过外部湿度等, 就会产生裂缝。
实际上, 除了上述上述两种裂缝之外, 混凝土桥梁还有施工裂缝以及化学反应裂缝, 施工裂缝不难理解, 即因为施工操作不当也引发的裂缝, 化学反应裂缝, 主要是指混凝土中的矿物质与碱性溶液发生了反应, 而产生的裂缝。
2 常见裂缝的机理分析
裂缝是固体材料中的某种不连续现象, 在学术上属于结构材料强度理论范畴。可以把混凝土的强度理论大致分为唯象理论、统计理论、构造理论、分子理论四种。裂缝机理的产生相当复杂, 裂缝主要是一种或几种因素引起的, 其他因素只是引起了裂缝继续发展或加剧劣化的作用。根据混凝土材料的性质, 混凝土是带裂缝工作的, 裂缝的存在和发展, 使相应部位构件的承载力得到一定程度的削弱, 还会引起保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等, 甚至危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。
混凝土结构的裂缝分为微观裂缝与宏观裂缝, 在荷载试验中表明, 当混凝土构件受压时, 荷载在30%的极限强度以下时, 微裂几乎不变动, 在30%~70%极限强度时, 微裂开始扩展并增加, 到70%~90%极限强度时, 微裂显著扩展并迅速增多, 其微裂之间开始串联起来, 直至完全破坏, 当小于0.05mm的不可见裂缝为微观裂缝, 大于等于0.05mm的可见裂缝为宏观裂缝。混凝土的裂缝是微裂的发展。
3 裂缝对混凝土构件的影响
3.1裂缝在混凝土构件材料中, 使空气中的有害气体或物质容易渗入混凝土内, 与水泥的某些水化产物相互作用形成碳酸钙, 使混凝土的碱度降低, 由于混凝土碳化, 同时使钢筋钝化膜过早破坏钢筋产生锈蚀, 那样会加剧混凝土收缩开裂。
3.2降低混凝土抵抗各种侵蚀性物质 (如酸性溶液、镁盐) 的耐腐蚀性能力, 当侵蚀性溶液通过裂缝渗入混凝土内部与水泥作用, 将一部分水泥的水化产物 (例如Ca (OH) 2) 或是松软物质溶解并流失, 引起混凝土破坏, 当受到硫酸盐的作用时, 在裂缝和混凝土孔隙中生成低溶解度的物质并逐渐累积, 产生的应力也随之增大, 巨大的应力迫使混凝土破坏。
3.3混凝土裂缝影响混凝土结构物的结构强度和整体稳定性, 轻则会影响桥梁结构外观, 正常使用和耐久性, 严重的贯穿裂缝可能导致桥梁的完全破坏, 危及人的生命安全。
在世界各国的土木结构规范中, 对混凝土结构都有限制最大裂缝宽度的条文, 其本意主要出于使结构在预定的服役期内满足适用性和耐久性的要求, 在使用荷载下, 只要裂缝宽度小于或等于规范规定的最大裂缝宽度, 结构就有具有要求的耐久性和要求的适用性。
在根据裂缝的宽度限制来确定混凝土构件的耐久性是比较方便的, 但是在实际应用当中是不现实的, 本文认为裂缝深度更能体现对钢筋混凝土梁的失效分析的客观性。在对现状城市桥梁检测的试验的有关报告, 其中对检测的试验数据进行分析比较, 证明裂缝的深度变化对桥梁各种性能指标是有着直接关系的, 而且影响是显著的。
结束语
综上所述, 可知对裂缝成因与类型以及对混凝土桥梁的影响进行分析十分必要, 因为有很多人可能会了解混凝土桥梁的裂缝, 但是对其产生原因以及影响都知之甚少, 对其进行研究, 可以提高人们的认识程度, 这对混凝土桥梁的裂缝质量控制有着积极的作用, 将其纳入到社会监督体系中, 以防施工单位规范施工程序, 杜绝偷工减料等。裂缝对混凝土桥梁看似影响不大, 但是实际上, 危害极大, 如果任其发展, 整个桥梁有可能就会成为危桥, 十分危险。
参考文献
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