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桥梁裂缝形成的原因

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近年来,道桥施工项目不断增多,而且桥梁也开始向结构整体性及大跨度方向发展,在这种情况下,则需要具有较高水平的桥梁施工技术与之相匹配,才能确保施工的质量。目前桥梁最为常见的病害即是裂缝问题,由于形成裂缝的原因较为复杂,而且裂缝的存在对于桥梁的安全、美观及耐用性都产生较大的影响,所以需要对裂缝进行修复,确保桥梁的安全性和可靠性。


目前在道桥工程施工中,桥梁多为钢筋混凝土结构,在混凝土桥梁中裂缝是较为常见的病害,一旦桥梁有裂缝产生,则对桥梁的安全性和耐用性都会带来较大的影响。混凝土桥梁裂缝产生的原因较多,所以对裂缝进行有效的控制和修补也具有一定的难度,这已成为当前桥梁施工中需要特别注意的重要的问题。


混凝土桥梁裂缝的产生原因

桥梁在荷载作用下导致裂缝的产生

桥梁无论是在设计、施工阶段,还是在使用阶段都极易导致裂缝的产生。在设计时如果设计人员对于荷载考虑不周、选择的计算模型不当及对结构安全系数选择过低时都会导致裂缝的发生。而在施工过程中缺乏组织性,从而导致材料随意进行堆放,从而导致部分梁段受力过大而导致裂缝的产生。而且桥梁投入使用后,在车输超载情况下也会导致桥梁弯矩最大部位产生裂缝。另外在自然灾害破坏下,也易导致桥梁受到不同程度的破坏。在桥梁受到较大荷载时,则应力集中作用下会导致裂缝的产生。同时次应力也是导致桥梁出现裂缝的主要原因。目前随着科学技术的快速发展,对于次应力裂缝已能够进行合理的验算,对于次应力裂缝的产生起到了有效的预防作用。桥梁在使用过程中,其应力状态较为复杂,所以其所产生的裂缝也会有所不同,通常情况下在受拉区及受剪区极易有平行裂缝和斜裂缝的产生。

混凝土收缩引起的裂缝

混凝土浇筑完成后,其在凝结过程中会受到外界环境的影响而使其体积及内部结构发生变化,从而导致收缩变形,这是导致混凝土开裂的直接原因。当混凝土还处于塑性状态下时,当其表面水分蒸发较快时,而表面泌水速率较慢,这种情况下表面混凝土就会产生塑性变形,由于混凝土内部还存在着钢筋和粗骨料,对混凝土具有较强的约束力,从而导致表面开裂。而当混凝土凝结后,由于表面水分会蒸发,从而导致混凝土的体积减少,由于表面蒸发大于内部水分的蒸发量,这样就会使表面的收缩大于混凝土内部的收缩,而混凝土表面会受到内部混凝土的约束,当抗拉强度大于约束力时,则会导致混凝土表现出现开裂的情况。由于混凝土内部水泥浆产生的收缩而称为自收缩,这种自收缩在高性能及高强度混凝土中更为严重,这是高强度和高性能混凝土早期开裂的直接因素,由于早期混凝土的抗拉强度较低,这样在内部发生收缩变形时则会产生内应力,从而导致混凝土表面微裂纹的发生。

温度变化引起的裂缝

混凝土自身具有热胀冷缩的性质,由于混凝土在浇筑的初期,水泥水化热现象较为严重,水化热过程中混凝土内部具有大量的热量产生,而且温度散失较慢,而在此时,混凝土表面则会随着外界的温度而冷却收缩,这样在混凝土中则会产生较大的温度应力。一旦温度应力大于混凝土的抗拉强度时,则会导致裂缝的产生。所以对于大体积混凝土施工时,需要对其水化热进行有效控制,降低发热量,做好散热措施,减少温度应力的产生。同时混凝土养护不当也极易导致裂缝的发生。

冻胀作用引起的裂缝

冻胀作用是混凝土结构中存在的游离水在温度降低的情况下变为固体,体积膨胀,从而在混凝土结构内部产生较大的应力,一旦这个应力大于混凝土的抗拉强度时,则会导致裂缝的发生,冻胀作用通常都是发生在北方冬季温度较低的状态下。

桥梁基础变形引起的裂缝

桥梁基础在垂直方向上的不均匀沉降及水平方向的上的位移,都会导致混凝土结构内产生内应力,从而导致裂缝的发生。对于分期建造的基础或是北方地区的地基土冻胀作用,都会导致结构发生变形,产生裂缝。

建筑材料质量引起的裂缝

由于混凝土由水泥,砂,石,水及外加剂等多种材料所组成,材料的质量的不合格就会产生裂缝。像水泥可能由于强度,安定性等达不到要求而使混凝土产生裂缝;砂、石骨料的颗粒级配如果不良,也有可能造成裂缝。

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