張士才

摘要:混凝土橋梁已在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用,它的施工方法、施工工藝與施工過(guò)程中都有其自身的特點(diǎn)。通過(guò)論述分析混凝土技術(shù)在橋梁施工中常見(jiàn)的問(wèn)題及成因分析,提出了相關(guān)問(wèn)題的解決措施。

關(guān)鍵詞:混凝土;橋梁;裂縫;溫度

1 混凝土橋梁常見(jiàn)的問(wèn)題及成因分析

1.1 橋梁裂縫分析

混凝土橋梁裂縫是橋梁面臨的最主要的問(wèn)題,它產(chǎn)生的原因復(fù)雜多變,有多種因素的相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因,就其產(chǎn)生的原因,大致可劃分為以下幾類:

1.1.1 荷載引起的裂縫

混凝土橋梁荷載引起的裂縫主要分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有:設(shè)計(jì)階段:計(jì)算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際情況不吻合;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠;結(jié)構(gòu)剛度不足;構(gòu)造處理不當(dāng);荷載少算或漏算;設(shè)計(jì)斷面不足;內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤;鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮施工的可能性;設(shè)計(jì)圖紙交代不清等;施工階段:不加限制地堆放施工機(jī)具、材料;不了解預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝;不按設(shè)計(jì)圖紙施工;擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序,改變結(jié)構(gòu)受力模型;不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等;使用階段:超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過(guò)橋;受車輛、船舶的接觸和撞擊;發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

次應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有:在設(shè)計(jì)外荷載作用下,由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算考慮不周,從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂;橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要開(kāi)槽、鑿洞、設(shè)置牛腿等,在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖形進(jìn)行模擬受力計(jì)算,通常都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)布置受力鋼筋,而大量研究表明,受力構(gòu)件挖孔之后,力流將會(huì)產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,在孔洞附近密集,產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。

1.1.2 溫度變化引起的裂縫

眾所周知,混凝土具有熱脹冷縮的特性。當(dāng)環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí),混凝土?xí)l(fā)生變形。引起混凝土溫度變化的主要因素有:年溫差,一年四季溫度不斷變化,由于變化相對(duì)緩慢,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移產(chǎn)生;橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽(yáng)曝曬后,溫度會(huì)大大高于其它部位,導(dǎo)致溫度梯度呈明顯的非線形分布,由于受到自身約束力的作用,導(dǎo)致局部的拉應(yīng)力較大,出現(xiàn)裂縫;有時(shí)候突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可以導(dǎo)致橋梁混凝土結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降,而內(nèi)部的溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度,由此造成應(yīng)力變化而出現(xiàn)裂縫。

1.1.3 收縮引起的裂縫

在大量的橋梁工程施工過(guò)程中,混凝土因收縮而引起的裂縫是最普遍的。在混凝土收縮的種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮兩種情形。

塑性收縮。混凝土澆筑施工后的4~5h左右,此時(shí)水泥的水化反應(yīng)開(kāi)始劇烈,分子鏈逐漸形成,出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象,混凝土發(fā)生失水收縮,同時(shí)骨料因自重下沉,形成收縮。在構(gòu)件的豎向變截面處如T梁、箱梁的腹板與頂板、底板的交接處,因硬化前沉實(shí)的不均勻多會(huì)產(chǎn)生表面的順腹板方向的裂縫。

縮水收縮(干縮)。混凝土結(jié)硬以后,隨著表層水分的不斷蒸發(fā),濕度逐步降低,導(dǎo)致混凝土的體積減小,稱為縮水收縮(干縮)。由于混凝土表層的水分損失快,而內(nèi)部損失慢,因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當(dāng)表面混凝土承受的拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí),即會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。

1.1.4 此外,引起橋梁出現(xiàn)裂縫的原因還有混凝土鋼筋受到銹蝕,施工材料質(zhì)量較差,施工工藝落后等。

1.2 橋梁混凝土表面蜂窩麻面問(wèn)題及成因分析

混凝土橋梁表面蜂窩狀也是橋梁的一大問(wèn)題。它形成的主要原因是:

混凝土含氣量過(guò)大,而且引氣劑質(zhì)量欠佳。由于目前使用的各種引氣劑性能有較大的差異,因此在混凝土中呈現(xiàn)的狀態(tài)也不盡相同,有的引氣劑在混凝土中會(huì)形成較大的氣泡,而且表面能較低,很容易形成聯(lián)通性大氣泡,如果再加上振動(dòng)不合理,大氣泡不能完全排出,肯定會(huì)給硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面造成蜂窩麻面。

混凝土配合比不當(dāng),混凝土過(guò)于黏稠,振搗時(shí)氣泡很難排出。由于混凝土配合比不當(dāng),導(dǎo)致新拌混凝土過(guò)于粘稠,使混凝土在攪拌時(shí)就會(huì)裹入大量氣泡,即使振搗合理,氣泡在粘稠的混凝土中排出也十分困難,因此導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。

由于混凝土和易性較差,產(chǎn)生離析泌水。為了防止混凝土分層,混凝土入模后不敢充分振搗,大量的氣泡排不出來(lái),也會(huì)導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。

不合理使用脫模劑也是造成硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面蜂窩麻面的重要原因。

2 混凝土橋梁常見(jiàn)的問(wèn)題的解決對(duì)策

2.1 改進(jìn)施工技術(shù),加強(qiáng)技術(shù)管理。橋梁施工技術(shù)管理是消除橋梁常見(jiàn)問(wèn)題的前提條件。我們可以在施工前加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作,施工中嚴(yán)格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工,明確分工,責(zé)任到人,加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測(cè)工作,定時(shí)檢查并做好詳細(xì)記錄,認(rèn)真對(duì)待澆筑過(guò)程中可能出現(xiàn)的冷縫,并采取措施加以杜絕,在實(shí)施的過(guò)程中,必須嚴(yán)格根據(jù)施工方案落實(shí)到位,加強(qiáng)插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù),同時(shí)加強(qiáng)初凝前的抹壓,可以消除初期裂縫,并可提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

2.2 對(duì)橋梁裂縫的解決措施

溫度控制是預(yù)防橋梁產(chǎn)生裂縫的主要措施,主要有以下幾種:拌合混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。夏天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱。在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水進(jìn)行內(nèi)部降溫。嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度。橋梁的大體積混凝土澆筑最宜選在春秋季節(jié)施工,如果必須在夏季施工應(yīng)采取有效措施降低入模溫度,同時(shí)澆筑混凝土?xí)r最好不要讓混凝土在太陽(yáng)下直接暴曬。控制好拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,避免混凝土表面產(chǎn)生急劇的溫度梯度。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑的混凝土如早期拆模,在表面會(huì)引起很大的拉應(yīng)力,出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象,與水化熱應(yīng)力疊加后再加上混凝土的干縮,表面的拉應(yīng)力會(huì)達(dá)到很大的數(shù)值,有導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的危險(xiǎn)。如果需要早期拆模,則在拆除模板后應(yīng)及時(shí)在表面覆蓋一層輕型保溫材料,這些對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力有著顯著的效果。

2.3 加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

混凝土的早期養(yǎng)護(hù),主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達(dá)到兩個(gè)方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮,另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行,以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的,混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。

參考文獻(xiàn)

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