道路桥梁设计与施工中裂缝成因分析论文_唐仕国

道路桥梁设计与施工中裂缝成因分析论文_唐仕国

云南万山公路勘察设计有限公司 云南昆明 650000

摘要:虽然道路桥梁的建设当中裂缝产生在所难免,但是在研究分析之后能够让裂缝产生的概率降到最低,这样就达到了建设道路桥梁的真正诉求,裂缝的控制首先要做的就是防治工作,然后再从设计、施工中等其他的方面进行周旋,通过实践不断地总结道路桥梁建设的经验,用最科学最有效的方式建设道路桥梁,让最有效的方法应用到到路桥建设中,使我国道路桥梁桥建设逐渐走向先进,让我国的道路桥梁建设能够最大程度地控制裂缝的产生。

关键词:道路桥梁;裂缝成因;控制建议

在道路桥梁建设过程中,道路桥梁设计是项目建设最主要的环节,同时也与整个项目的质量紧密相连。如果道路桥梁在设计中出现不足和缺点时,这将严重影响整个项目在施工中的进度和质量。从近年发展的情况来看,设计不当造成的危害严重影响了我国道路桥梁的建设,而最主要的问题是施工裂缝的出现,不仅影响交通的正常进行,还严重阻碍了我国经济的发展。

1道路桥梁施工过程中的裂缝产生的危害

1.1降低结构强度和耐久性

在道路桥梁建设过程中,如果混凝土结构出现问题,则会严重降低结构的强度和耐久性,而在使用中如果出现裂缝,就会给后期使用带来严重的安全隐患,阻碍道路桥梁的正常运行,大大降低了道路桥梁的使用时间。如果不及时采取有效措施,将导致裂缝增加,从而给行车带来更大的安全银黄,还会给我国经济带来巨大的损失,危及人身安全,影响道路桥梁建设。

1.2降低道路桥梁整体强度

混凝土裂缝的存在对道路桥梁严重影响道路桥梁的强度和耐久性。混凝土裂缝影响道路桥梁的柔性,同时还会降低抗弯曲能力,严重损坏道路桥梁的结构,这会给道路桥梁在使用过程带来较大的影响,而较严重的混凝土裂缝会导致内部发生更严重的钢筋腐蚀,内部钢结构的严重腐蚀会大大降低道路桥梁的内部强度,今儿影响道路桥梁的在后期的使用时间。

2道路桥梁裂缝成因及分类

根据道路桥梁裂缝产生的外因分类,大致可分为荷载裂缝、收缩裂缝、基础变形裂缝、温度裂缝、冻胀裂缝、钢筋锈蚀裂缝、施工裂缝等七大类。(1)荷载裂缝:进一步可分为直接应力裂缝和次应力裂缝。直接应力裂缝是指外部荷载引起的直接应力所产生的裂缝;次应力裂缝是指外部荷载引起的次生应力所产生的裂缝。根据荷载作用的不同,荷载裂缝呈现不同的特征。荷载裂缝较经常出现在道路桥梁的受弯、受剪等部位。例如:墩柱中心受压由于竖向压力的作用,致使柱的轴向缩短而侧向膨胀,在柱的四周形成环向拉力,柱表面出现细微的平行于柱中心的裂缝;主梁或者盖梁跨中或者墩顶弯矩最大截面亦出现与受拉方向垂直的裂缝;主梁梁端腹板或者盖梁柱顶出现大约45°方向的斜裂缝。(2)收缩裂缝:收缩裂缝为常见的裂缝,大多数属于表层裂缝,呈皲裂状,混凝土收缩对道路桥梁影响不大,主要影响道路桥梁的外观和耐久性。(3)基础变形裂缝:道路桥梁扩基或者桩基发生不均匀沉降或者纵横向位移而产生应力,应力若超过构件自身的抗拉强度,将对道路桥梁相关构件产生变形裂缝。(4)温度裂缝:因外界温度和道路桥梁构件内温度变化,混凝土因热胀冷缩产生变形,变形产生的应力若超过构件自身的抗拉强度时,则产生温度裂缝。(5)冻胀裂缝:当外界温度低于零度,吸水饱和的混凝土产生冰冻现象,混凝土中的水变成冰,体积膨胀而使混凝土内部产生膨胀应力,导致膨胀裂缝出现。(6)钢筋锈蚀裂缝:因道路桥梁钢筋构件锈蚀而使钢筋有效受力面积减小,从而削弱混凝土与钢筋之间的握裹力,导致道路桥梁构件承载力下降而产生锈蚀裂缝,并诱发其他形式的裂缝,导致道路桥梁构件破坏。(7)施工裂缝:在道路桥梁构件混凝土浇注、拆模、运输、堆放及吊装等过程中,因施工工序不当、质量把控不严等容易产生各种形式的裂缝。

3道路桥梁设计过程中对裂缝产生的控制措施

(1)应加强预应力混凝土锚固区的计算,锚固区的承载力、劈裂力和周边剥裂力等应满足现行规范的要求,避免产生锚下裂缝等裂缝;(2)应适当加大预应力钢束保护层厚度,避免因钢束处局部应力过大产生劈裂或者混凝土保护层碳化后预应力钢束生锈等导致沿预应力钢束的纵向裂缝;(3)为避免跨中下挠过大,应适当增加预应力钢束,避免预应力不足或者预应力损失过大而产生跨中或者墩顶竖向裂缝;(4)为避免产生顶板的纵向裂缝,道路桥梁计算时应加强道路桥梁的横向计算,应考虑适当增设横向预应力钢束或者适当加强受力钢筋布置;(5)为避免产生道路桥梁腹板斜裂缝,应适当增大道路桥梁腹板厚度和主拉应力方向的抗裂安全系数;(6)在岩石基础上浇筑道路桥梁墩台扩大基础,因混凝土基础收缩而岩石基础不收缩,产生基底竖向裂缝,设计时应考虑在扩基采用钢筋混凝土结构,或者在钢筋四周布置防裂钢筋网;(7)预制梁的现浇湿接缝、横隔板、铰缝和现浇连续段或者变截面连续箱梁的中跨合拢段等应采用微膨胀混凝土,防止混凝土收缩裂缝降低道路桥梁的整体性;(8)在道路桥梁构件的受拉部位增设防裂、防剥落的钢筋网片,例如主梁的跨中和墩顶、盖梁的跨中和柱顶;对保护层厚度大于50mm的道路桥梁构件,也应增设防裂、防剥落的钢筋网片。某道路桥梁设计总长度6.024Km,设计标准为城市主干路,设计速度60Km/h,红线宽度52m,其中高际溪大桥上部结构采用5×30m装配式预应力混凝土连续T梁,下部结构采用柱式墩和肋板台,基础采用桩基础。在道路桥梁设计过程中,在满足道路桥梁各项受力要求的前提下,同时采取以下措施进一步阻止道路桥梁裂缝的产生:预应力混凝土锚固区加强配筋;连续梁跨中部位增设防裂钢筋网;连续梁墩顶铺装处纵桥向防裂补强钢筋;主梁湿接缝和横隔板采用微膨胀混凝土;肋板桥台肋顶背墙处均设置防裂假缝;墩台盖梁跨中和柱顶均设置防裂钢筋网;承台保护层大于5cm的部位均设置防裂钢筋网等。

4道路桥梁施工过程中对裂缝产生的控制措施

4.1做好的施工材料的管理工作

在道路桥梁的施工过程中,混凝土裂缝受到本身材质的影响。因此如果要对施工阶段的混凝土裂缝有所控制,需要做好对施工原材料的有效管理,如水泥、钢铁和砂石等等,这些都是在施工过程中需要进行重点关注的,因此需要加强对这些施工材料的重点管理,只有在严格检查中确定原材料的质量得到了有效保障,才能够使其进入施工现场并按照相关要求进行分类堆放,避免因为存放不到位而造成潮湿的现象,对其质量有所影响。同时还要对混凝土材料的配合比进行有效设置并做好相应的含水量监测。从而能够满足砂石的具体要求,在恶劣天气条件下,需要对材料进行有效保护,从而避免因为质量问题,使混凝土性能下降。

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4.2优化材料配比

混凝土在制作过程中,比例是非常重要的,如果想要提高混凝土质量,就需要保证材料配比合理。相关施工人员需要根据道路桥梁工程实际情况,创新材料配比方法,以此来保证道路桥梁工程的使用质量。在这过程中还需要加强混凝土的抗压性、抗渗性等等,加入适量的减水剂和煤灰,这样就能够避免渗水的出现,减少混凝土裂缝的出现。在配置混凝土比例时,需要对施工现场环境进行判断,不断调整混凝土材料比例,直到符合要求。

4.3监测混凝土浇筑,确保符合施工方案

混凝土浇筑技术是指在实际工程施工当中,对目标项目进行混凝土的浇筑和灌填,所以直接关系到工程的整体质量。混凝土材料作为工程当中使用量最大的材料之一,在进行浇筑的过程中必须严格按照工程要求进行。在进行具体浇筑之前,施工人员应该对钢筋和模板进行检查,主要对尺寸进行测量,保证在规定的范围内,还结合钢筋结构特点来选择浇筑方式。例如,在进行平面浇筑时需要使用整体式浇筑方法,在对墙体施工时则需要采用分层浇筑法等。在进行混凝土浇筑的过程中,应尽量减少或避免接缝和接头的产生,混凝土的下落高度应控制在两米以内,更好的保证混凝土质量不会受到溅落影响。浇筑施工最重要的一点是要保证浇筑的连续性,如果无法有效保证浇筑的连续性,则应尽量缩短建筑时间,从而提高凝结的整体性。

4.4捣实环节

混凝土浇筑工作是否有条不紊的进行,其中的捣实工作起到了很大很直接的作用。而这个工作还没有施行之前,相关的人员就要根据具体的施工现场的施工情况和实际的要求来对振捣器进行一个合理的选择。质量的把控力度很大程度上影响着整个道路桥梁工程技术的水平的好坏。尤其是在浇铸技术中,出现混凝土技术难以把控的问题是在所难免的。所以要想保障混凝土全方位的,比较均匀的被振捣就不可一次程序就到位。应该分坡的底部,顶部和中间来分别对混凝土进行振捣。为了防止漏振的情况发生应该将振捣器均匀的插入。并把控好插入水泥混凝土的深度以及移动的长度,并对其中的混合物进行大力且严密的振捣。同时为了更加强化水泥混凝土的质量耐力以及持久性,避免在建筑的早期就出现裂痕等问题,应该对浇筑的水泥混凝土给予适当的保护的措施。

4.5混凝土后期养护技术的应用

混凝土工程还需要后期的养护工作来加强稳固工程的耐久性,在计划工程期限的时候要给此项工作预留足够的时间。混凝土会有一定的承重力,而当混凝土的承重力低于1.2MPa的时候,混凝土极易因为无法负重而受到损害,如果遇到此情况的发生,要及时取消该施工地点的任务。其次在完成混凝土浇筑工程之后,要及时的进行后期养护工作,可以通过洒水的方式来滋润混凝土表面,运用覆盖塑料薄膜和防护喷洒剂等方法也可以在一定时间内保持混凝土的湿润。在进行混凝土工程时切记要保持混凝土的水分平衡,而以上对混凝土的养护操作可以有效避免因水分散失较快而导致的混凝土干湿不平衡的状况。混凝土的凝固程度不相同会导致内部裂缝的发生,过于凝固也可能会引起裂缝。裂缝的出现会大大减短该建筑的使用寿命,因此可以通过洒水、喷防护剂、覆盖塑料薄膜等后期养护措施来平衡水分,有时也可以有效避免风力的侵袭,这样做好后续工作有利于提高混凝土的质量,也进一步保证道路桥梁工程的完整性。

4.6道路桥梁裂缝处理方法

4.6.1压力灌浆修补法

压力灌浆修补法指施加一定的压力,在结构物内部裂缝中灌入浆液,从而封闭裂缝,有效增加抗渗性、耐久性和结构强度。这种方式通常用于裂缝深入结构内部且分布较多或结构中存在空隙的情况,它包括化学灌浆以及水泥灌浆。(1)水泥灌浆的施工过程包括:检查和处理裂缝→钻孔及清孔→止浆或堵漏处理→压水试验→灌浆→封孔及质量检查。在每个环节,都应严格遵守施工要求,否则会产生不良后果。(2)将化学材料灌入裂缝中,从而对结构裂缝起到修补作用,还能极大改善灌浆材料的性能,使用的机械简单,操作便捷。

4.6.2表面粘贴修补法

该方法是指在裂缝部位的混凝土面通过胶粘剂将钢板或玻璃布等材料粘贴在上面,从而有效封闭裂缝。

4.6.3表面封闭修补法

(1)填缝修补把缝隙中的杂物清理干净,根据裂缝宽度的差异选择刮刀、抹子、勾缝刀等工具进行操作,灰浆一般选取1∶2.5或1∶3水泥砂浆,通常要超过砌筑灰浆的强度。填缝处理的方式可以在美观、耐久性等方面起到一定的改善作用,但是对砌体的强度、整体性等方面所起的效果甚微。(2)表面抹灰修补是指在裂缝部位的砖石砌体或混凝土表面上涂抹环氧砂浆、环氧基液、水泥砂浆等材料的修补方法。先要对材料的表面进行处理,将外表打毛,接着进行相应的冲洗处理,然后用水喷洒,这样就能避免过于干燥影响混凝土性能。在涂抹时要注意力度,薄厚程度要适中,过厚泥浆会掉落;过薄会产生缝隙。一般情况下厚度要在1~2cm之间。建筑单位在施工过程中一定要按照设计方案严格进行操作,设计方案中,是以内力的变化设计施工顺序的,因此在实际操作中,一定不能变动施工的顺序,避免因为应力增大出现的裂缝。施工过程中,需要控制入模时混凝土的温度,浇筑混凝土时也要控制温度,道路桥梁投入使用以后,相关部门还要及时进行养护,确保道路桥梁处于良好的状态,延长道路桥梁的使用寿命。

5结语

目前,道路桥梁工程在交通运输业发展中的建设数量不断增多,其中的诸多设计问题和开裂情况,都需要设计人员和施工人员的高度重视,从初期的工程设计就开始严格要求,减少施工阶段、试用期间的问题故障,提升整个道路桥梁的安全性。

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论文作者:唐仕国

论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期

论文发表时间:2019/11/18

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