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文檔簡介

1、混凝土結構混凝土結構損傷與裂縫分析損傷與裂縫分析 哈爾濱工業(yè)大學 教授遼寧大通公路技朮公司 顧問張樹仁混凝土結構損傷與裂縫分折 混凝土結構的耐久性是指結構對氣候作用、化學侵蝕、物理作用或任何其它破壞過程的抵抗能力。 在役橋梁結構隨著使用時間的延續(xù),受結構使用條件及環(huán)境侵蝕等因素的影響,加之設計和施工的不當,將發(fā)生材料老化與結構損傷,這是一個不可逆的過程,這種損傷的累積將導致結構性能劣化,承載力下降和耐久性降低?;炷两Y構損傷與裂縫分析 外界環(huán)境因素對混凝土結構的破壞是環(huán)境因素對混凝土結構物理化學作用的結果。環(huán)境因素引起的混凝土結構損傷或破壞主要有: 混凝土碳化; 氯離子侵蝕; 堿骨料反應; 凍

2、融循環(huán)破壞; 鋼筋腐蝕。一、環(huán)境因素引起的混凝土結構損傷1、混凝土的碳化混凝土碳化是指混凝土中的氫氧化鈣(Ca(OH)2)與滲透進混凝土中的二氧化碳(CO2)或其他酸性氣體發(fā)生化學反應的過程?;炷撂蓟捎孟铝谢瘜W式表示:CO2+H2OH2CO3Ca(OH)2+H2CO3CaCO3+2H2O (1)一、環(huán)境因素引起的混凝土結構損傷 碳化的實質是混凝土的中性化。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣,使混凝土內(nèi)部的孔隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液,其pH值為1213。在這樣高的堿性環(huán)境中埋置的鋼筋容易發(fā)生鈍化作用,使鋼筋表面生成一層難溶的三氧化二鐵(Fe2O3)和四氧化三鐵(Fe3O4),通常稱為鈍化膜

3、,能夠阻止混凝土中鋼筋的腐蝕。當有二氧化碳和水氣從表面通過孔隙進入混凝土內(nèi)部時,和混凝土中的堿性物質中和,會導致混凝土的pH值降低。當pH值小于9時,埋置于混凝土中的鋼筋表面的鈍化膜被逐漸破壞,在水分和其它有害介質侵入的情況下,鋼筋就會發(fā)生腐蝕。一、環(huán)境因素引起的混凝土結構損傷 混凝土碳化特征曲線是表征混凝土碳化深度隨時間的變化規(guī)律。國內(nèi)外大量的研究資料表明,在非侵蝕性介質的正常大氣條件下,混凝土碳化特征曲線可用冪函數(shù)方程表示。 (2)式中:D混凝土碳化深度; t混凝土碳化齡期; 碳化速度系數(shù)。Dt一、環(huán)境因素引起的混凝土結構損傷 混凝土碳化深度測量是橋梁檢測的重要工作內(nèi)容之一,通常采用在混凝

4、土表面點滴1%的酚酞溶液的方法測試,未碳化的混凝土與酚酞液反量呈粉紅色。 在實際工作中,可通過對使用若干年后結構大量的實測碳化深度的統(tǒng)計分析,推算鋼筋的混凝土保護層完全(或部分)碳化的時間,預測鋼筋可能產(chǎn)生銹腐的時間,為結構的耐久性評估提供必要的基礎資料。 。某一鋼筋混凝土橋使用16年后實測混凝土深度為20mm,若保護層厚度分到為25mm、30mm和40mm,達到保護層完全碳化,鋼筋開始腐蝕的剩余使用壽命為多少年? 20165 保護層c25mm完全碳化所需時間為: t=(25/5)2=25年, 剩余壽命為25-16=9年 保護層c30mm完全碳化所需時間為: t=(30/5)2=36年, 剩余

5、壽命為36-16=20年保護層c40mm完全碳化所需時間為:t=(40/5)2=64年, 剩余壽命為64-16=48年2、氯離子侵蝕混凝土是一種耐久性較好的建筑材料,但在化學侵蝕介質的作用下,它保持自身能力是較差的。對橋梁及港工結構而言,最危險的化學侵蝕是氯離子的侵蝕。一、環(huán)境因素引起的混凝土結構損傷2.1氯離子存在的廣泛性 一般硅酸鹽水泥本身只含有少量的氯化物。若在混凝土拌制時加入了含氯化物的減水劑,摻入用海水淬冷的高爐礦渣或使用海水排濕的粉煤灰等,均可能會使混凝土含有相當多的氯化物。就大多數(shù)情況而言,氯化物對混凝土結構的侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化的混凝土造成的。一、環(huán)境因素引起的混凝

6、土結構損傷 海水是氯離子的主要來源,海水中通常含有3%的鹽,其中主要是氯離子。海風、海霧中也含有氯離子,海砂中更含有一定量的氯離子。我國的海岸線長,大規(guī)模基本建設多集中在沿海地區(qū),尤其是海洋工程,如碼頭、護坡和防堤等由氯離子侵入引起的鋼筋腐蝕破壞是十分突出的。同時,沿海地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)河砂匱乏的情況,不經(jīng)技術處理就使用海砂的現(xiàn)象日趨嚴重。國外的工程經(jīng)驗和教訓表明,海水、海風和海霧中的氯離子和不合理地使用海砂是影響混凝土結構耐久性的重要原因之一。 近半個世紀以來,世界各國公路交通發(fā)展迅猛,為了保證交通暢通,冬季向道路、橋梁橋面撒鹽化雪除冰,使得氯離子滲透到混凝土之中,引起鋼筋腐蝕。我國北方地區(qū)大量使

7、用氯化鈉、氯化鈣化雪除冰,由于氯離子除冰性能好,價格便宜,從經(jīng)濟角度考慮,短時期內(nèi)很難取消使用撒鹽除冰的方法,不少地方還將繼續(xù)使用。對此類人為造成的氯離子環(huán)境的腐蝕危害,必須采取防鹽腐蝕的技術措施。2.2 氯離子對混凝土結構的危害 氯離子對混凝土結構的危害是多方面的,但最終表現(xiàn)為鋼筋的腐蝕。 我國早期修建的港工和橋梁結構,混凝土強度等級低、抗?jié)B性差,由于氯化物侵蝕造成鋼筋蝕腐破壞的情況是觸目驚心的?;炷猎馐苈然锏那治g,形成大量可溶性鹽類,并在混凝土的孔隙和毛細孔中反復積聚,引起膨脹性反應,使混凝土的孔隙加大,或出現(xiàn)裂縫。加大了氯化物滲入混凝土內(nèi)部的通道,導致鋼筋腐蝕。鋼筋腐蝕后出現(xiàn)銹脹裂縫

8、又會進一步加大氯離子侵入混凝土內(nèi)部的通道,導致鋼筋腐蝕加劇,如此惡性循環(huán),最終造成鋼筋的嚴重腐蝕破壞。一、環(huán)境因素引起的混凝土結構損傷 對橋梁結構特別是城市立交而言,來自海洋環(huán)境和除冰鹽的氯化物侵蝕而引起的鋼筋腐蝕是嚴重威脅混凝土結構耐久性最主要和最普遍的病害,已造成了巨大的損失,應引起設計、施工及養(yǎng)護管理部門極大的重視。 鋼筋周圍混凝土未碳化,鋼筋銹蝕是由于氯離子引起3、混凝土的堿骨料反應3.1 堿骨料反應作用機理 堿骨料反應是指混凝土中某些活性礦物骨料與混凝土孔隙中的堿性溶液之間發(fā)生的反應。堿骨料反應的類型與骨料活性成份有關,最常見的是堿 硅酸反應。 堿 硅酸反應是二氧化硅在骨料顆粒表面溶

9、解,逐漸形成硅酸鹽凝膠。硅酸鹽凝膠具有粘性,吸水后體積膨脹3-4倍,將引起混凝土開裂破壞。3.3 堿骨料反應的破壞特征 堿骨料反應破壞的最重要特征之一是混凝土表面開裂。堿骨料反應產(chǎn)生的裂縫形態(tài)與結構中鋼筋形成的限制和約束狀態(tài)有關。鋼筋限制約束力強的混凝土,堿骨料反應形成的裂縫為順筋裂縫;限制約束作用弱的混凝土,堿骨料反應形成的裂縫為網(wǎng)狀或地圖狀裂縫。另外,堿骨料反應引起混凝土開裂的同時出現(xiàn)局部膨脹,以至使裂縫邊緣出現(xiàn)不平的錯臺狀態(tài),這是堿骨料反應裂縫所特有的現(xiàn)象。 在工程病實診斷時,應注意堿骨料反應裂縫與混凝土收縮裂縫的區(qū)別?;炷恋氖湛s也會出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫,但出現(xiàn)的時間較早;堿骨料反應裂縫出現(xiàn)較

10、晚,多數(shù)在施工后數(shù)年甚至十幾年后出現(xiàn)。收縮裂縫和堿骨料反應裂縫均與環(huán)境溫度有關:環(huán)境越干燥收縮裂縫越大,而堿骨料反應裂縫則是隨著環(huán)境濕度的增大而發(fā)展。堿骨料反應裂縫首先出現(xiàn)在同一工程相同混凝土的潮濕部位,而干燥部位卻安然無恙,這是堿骨料反應裂縫與其他原因裂縫最明顯的外觀特征差別之一。 杭州清泰門立門橋骨料膨脹病害 杭州清泰門立交橋端橫隔板由于堿 活性骨料膨脹引起的裂縫形態(tài)。 杭州清泰門立交橋西部第七孔和第八孔實景 清泰門立交橋西部第七孔和第八孔之間伸縮縫西側第七孔端橫梁底裂縫 清泰門立交橋第七孔端橫梁裂縫形態(tài) 清泰門立交橋第八孔端橫梁底裂縫形態(tài) 清泰門立交橋第七孔端橫梁鑿入內(nèi)部發(fā)現(xiàn)堿骨料反映特

11、征變質輝綠巖外圈產(chǎn)生白色反應環(huán) 清泰門立交橋第七孔端橫梁內(nèi)部層離狀裂縫形態(tài) 空心板梁梁底因骨料膨脹而產(chǎn)生沖剪裂縫形態(tài),放射形裂縫交點內(nèi)部有一膨脹源(膨脹骨料) 北京平谷剛架橋橋墩裂縫分析具備堿骨料反應特征具備堿骨料反應特征 1 該橋建成8年后發(fā)現(xiàn)橋墩出現(xiàn)裂縫 2 橋墩漏水嚴重,橋臺無漏水現(xiàn)象,未有裂縫 3裂縫表面不平,有錯臺 4 混凝土設計標號為15號,還滲有大量片石,混凝土密實度差 3.4 堿骨料反應對混凝土結構的危害 堿骨料反應引起的混凝土結構破壞的發(fā)展速度和破壞程度,比其他耐久性破壞更快、更嚴重。混凝土發(fā)生堿骨料反應時,一般不到兩年就會出現(xiàn)明顯開裂。出現(xiàn)裂縫后,空氣、二氧化碳的侵入會使混

12、凝土碳化和鋼筋腐蝕速度加快。在寒冷地區(qū),混凝土出現(xiàn)裂縫后,又會使凍融破壞加速,這樣就造成混凝土工程的綜合性破壞。 堿骨料反應是導致混凝土耐久性能喪失的一項重要因素,它與其他破壞因素如凍融,干濕交替,鋼筋腐蝕等因素形成的危害往往同時發(fā)生。堿骨料反應造成的最大危害是推波助瀾,助長其他耐久性破壞作用加速,產(chǎn)生破壞的協(xié)同效應。堿骨料反應一旦發(fā)生,就很難控制,還會加速其他耐久性破壞過程,所以,有時也稱堿骨料破壞是混凝土結構的“癌癥”。3.5 堿骨料的防止 對付堿骨料反應重在預防,因為混凝土結構一旦發(fā)生堿骨料破壞,目前還沒有什么可靠的修補措施。 防止混凝土堿骨料反應應采用綜合手段,從根本上加以解決; 選用

13、含堿量低的水泥,水泥的含堿量不應大于0.6%; 不使用堿活性大的骨料; 在混凝土中摻入適量的火山灰活性細摻料; 選用不含堿或含堿量低的化學外加劑; 通過各種措施,保證混凝土的總含堿量不大于3kg/m3; 提高混凝土密實度或采用復合纖維混凝土,增強混凝土抗?jié)B性,阻止水分的侵入。4、混凝土的凍害 混凝土早期受凍使混凝土表面爆裂,強度損失嚴重,對結構的承載力和耐久性影響很大。處于寒冷潮濕環(huán)境的混凝土在凍融循環(huán)的反復作用下,將引起混凝土表層剝落和開裂,對結構的耐久性危害很大。北方地區(qū)公路撒鹽除冰,由于鹽類化合物與凍融循環(huán)共同作用引起的鹽凍破壞是一種最嚴重的凍融破壞,共破壞程度和速率比普通凍融破壞要大得

14、變。4.1 混凝土凍融破壞機理 由于混凝土凍害的復雜性,目前國內(nèi)外對混凝土凍融破壞機理的認識還不夠統(tǒng)一。一般認為水泥漿體中的孔隙水結冰膨脹是引起混凝土凍害破壞的根本原因。水結冰時產(chǎn)生9%的體積膨脹,如果混凝土的孔隙中完全充滿水,這么大的膨脹足以使混凝土開裂破壞。4.2 混凝土凍融破壞的特征 凍融破壞的特征是混凝土剝落,在混凝土表面出現(xiàn)粒徑23mm的小片剝落,隨著使用年限的增加,剝落量及剝落粒徑增大,剝落由表及里。剝落一經(jīng)開始,發(fā)展的速度是很快的。最典型的凍融破壞實例如黑龍江省某電廠的冷卻塔,從建成到發(fā)現(xiàn)混凝土表層小顆粒剝落只有12年,從小顆粒剝落到大顆粒剝落乃至整個保護層破壞,完全喪失承載能力

15、也只有2年左右。 北方地區(qū)處于水位變化處的混凝土橋墩,凍融破壞較為普遍,表層混凝土剝落,剝蝕破壞由表及里,發(fā)展很快,減小了截面尺寸,影響結構安全?;炷羶鋈谄茐陌l(fā)展速度快,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)凍融剝落,必須密切注意剝蝕的發(fā)展情況,及時采取修補和補強措施。 鹽凍破壞主要出現(xiàn)在道路和橋梁工程中,根據(jù)大量的現(xiàn)場調(diào)查和實驗室試驗結果,鹽凍破壞區(qū)別于其他破壞形式的主要特征是:、表面分層剝落,骨料暴露,但剝落層下面的混凝土完好,傳統(tǒng)的鉆芯取樣實測強度不低;、破壞速率快,對未采用防鹽凍措施而使用除冰鹽者,少則一冬,多則數(shù)冬,即可產(chǎn)生嚴重鹽凍破壞;、在沒有干擾的剝蝕表面或裂縫中可見到白色鹽結晶體(以氯鹽為主)。河北保津高

16、速公路大清河大橋橋面鋪裝層破壞情況(鋪裝層混凝土表層剝落,鋼筋外露,腐蝕嚴重)4.4 采用引氣混凝土技術是提高混凝土抗凍耐 久性的重要措施 國內(nèi)外大量的研究表明,摻入引氣劑的混凝土抗凍耐久性明顯提高,這是因為引氣劑形成的互不連通的微細氣孔在混凝土受凍初期能使毛細孔中的靜水壓力減小。在混凝土受凍結冰過程中,這些孔隙可以阻止或抑制水泥漿中微小冰體的形成。 引氣混凝土是成熟技術,國外已廣泛采用,我國水工和港工結構引氣混凝土的應用較多。 我國在應用引氣混凝土技術方面與國外差距較大,是造成混凝土結構耐久性差的主要原因之一。特別是在北方寒冷地區(qū)的道路與橋梁工程,盡快推廣使用引氣混凝土,對提高結構的抗凍耐久

17、性具有十分重要的意義。5、鋼筋腐蝕 大量的工程實踐表明,鋼筋的腐蝕是影響鋼筋混凝土結構耐久性的主要因素。處于干燥環(huán)境下,混凝土碳化速度緩慢,具有良好保護層的鋼筋混凝土結構一般不會發(fā)生鋼筋腐蝕;而處于潮濕的或有侵蝕介質(例如氯離子)的環(huán)境中,混凝土將加速碳化,鋼筋鈍化膜逐漸破壞,鋼筋將逐漸腐蝕,最終將導致結構的嚴重破壞。鋼筋腐蝕伴隨有體積膨脹,使混凝土表面出現(xiàn)順筋裂縫(爆裂),造成鋼筋與混凝土之間粘著力的破壞,鋼筋截面面積減少,構件承載力降低,變形和裂縫增大等一系列不良后果,并隨著時間的推移,腐蝕會逐漸惡化,最終可能導致結構的完全破壞。 四川路橋箱體腹板和頂板鋼筋大面積銹蝕而崩裂混凝土保護層圖2

18、8-a 腹板鋼筋銹蝕崩裂混凝土表面 蓋梁箍筋銹蝕 立柱銹脹裂縫 延慶縣滴水湖橋板影響鋼筋腐蝕的因素 混凝土結構中的鋼筋腐蝕受許多因素影響,其中主要包括:混凝土的液相組成(pH值及Cl含量)、混凝土密實度、保護層厚度及完好性和外部環(huán)境等。、混凝土液相pH值 鋼筋腐蝕速度與混凝土液相pH值有密切關系,當pH值大于10時,鋼筋腐蝕速度很?。划攑H值小于4時,鋼筋腐蝕速度急劇增加。、混凝土中氯離子Cl含量 混凝土中氯離子Cl含量對鋼筋腐蝕的影響極大。一般情況下,鋼筋混凝土中氯鹽摻量應少于水泥重量的1%,摻氯鹽的混凝土必須振搗密實,且不宜采用蒸汽養(yǎng)護。、混凝土的密實度和保護層厚度 混凝土對鋼筋的保護作用

19、包括兩個方面:一是混凝土的高堿性使鋼筋表面形成鈍化膜;二是保護層對外界腐蝕介質、氧氣和水分等滲入的阻止。后一種作用主要取決于混凝土的密實度及保護層厚度。、混凝土保護層的完好性 混凝土保護層的完好性是指混凝土是否開裂,有無蜂窩、孔洞等?;炷亮芽p對鋼筋腐蝕有明顯影響,特別是對處于潮濕環(huán)境或腐蝕介質中的混凝土影響更大。許多調(diào)查表明,在潮濕環(huán)境中使用的混凝土結構,裂縫寬度達0.2mm時,即可引起鋼筋腐蝕。、粉煤灰等摻合料的數(shù)量 粉煤灰等礦物摻合料能降低混凝土的堿性,從這種意義上講可能會影響混凝土結構的耐久性。但是,國內(nèi)外許多研究表明,在摻有優(yōu)質粉煤灰等摻合料時,在降低混凝土堿性的同時,能提高混凝土的

20、密實度,改變混凝土內(nèi)部孔隙結構,從而能阻止外界腐蝕介質、氧氣和水分的滲入,這無疑對防止鋼筋腐蝕是十分有利的。近年來,我國的研究工作還表明,摻入粉煤灰可以增強混凝土抵抗雜散電流對鋼筋的腐蝕作用。因此,綜合考慮上述效應,可以認為在混凝土中摻入符合標準的粉煤灰,不但不會影響混凝土結構的耐久性,有時反而會提高混凝土結構的耐久性。、環(huán)境條件 環(huán)境條件如溫度、濕度及干濕交替作用、海水飛濺、海鹽滲透等是引起鋼筋腐蝕的外在因素,對混凝土結構中鋼筋的腐蝕有明顯影響。特別是混凝土自身保護能力不合要求或混凝土保護層有裂縫等缺陷時,外界因素的影響更為突出。許多實際調(diào)查表明,混凝土在潮濕及腐蝕介質中的使用壽命要比干燥環(huán)

21、境及無腐蝕介質情況下減少23倍。、鋼筋應力狀態(tài) 鋼筋的應力狀態(tài)對其腐蝕的影響很大,應力腐蝕比一般腐蝕更危險。鋼筋的應力腐蝕一般是先形成腐蝕坑,造成應力集中產(chǎn)生裂紋源,進一步發(fā)展造成裂紋尖端部位材料的脆化,引起裂紋擴展,最終導致鋼筋斷裂。鋼筋應力越高,應力腐蝕的敏感性越大。 二 混凝土結構裂縫分析 1、混凝土結構裂縫類型和成因混凝土結構裂縫類型和成因 混凝土結構的裂縫是由材料內(nèi)部的初始缺陷、微裂縫的擴展而引起的。引起裂縫的原因很多,可歸納為兩大類: 第一類:由外荷載引起的裂縫,稱為結構性裂縫(又稱為荷載裂縫),其裂縫的分布及寬度與外荷載有關。 第二類:由變形引起的裂縫,稱為非結構性裂縫(又稱非荷

22、載裂縫),如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的結構變形受到限制時,在結構內(nèi)部就會產(chǎn)生自應力,當自應力達到混凝土抗拉強度極限值時,就會引起混凝土裂縫。裂縫一旦出現(xiàn),變形得到釋放,自應力也就消失了。二 混凝土結構裂縫分析 兩類裂縫有明顯的區(qū)別,危害效果也不相同。調(diào)查資料表明,在兩類裂縫中以變形引起的裂縫占主導的約占80%,以荷載引起的裂縫占主導的約占20%,有時兩類裂縫融在一起。對裂縫原因的分析是裂縫危害性評定、裂縫修補和加固的依據(jù),若對裂縫不經(jīng)分析研究就盲目進行處理,不僅達不到預期的效果,還可能潛藏著突發(fā)性事故的危險。1.1 結構性裂縫(荷載裂縫) 結構性裂縫是由于結構受到外荷載的作用,導致混凝土

23、內(nèi)部產(chǎn)生的拉應力達到混凝土的極限拉強度,使混凝土產(chǎn)生的裂縫。 對于橋梁工程中大量采用受彎構件而言,結構性裂縫主要表現(xiàn)為彎曲裂縫和剪切裂縫兩種形式。二 混凝土結構裂縫分析 11.1彎曲裂縫 彎曲裂縫是指在彎短作用下,因拉應力過大而產(chǎn)生的裂縫。一般出現(xiàn)在承受彎矩較大梁段的受拉區(qū),如簡支梁跨中梁段下緣受拉區(qū),連續(xù)梁跨中梁段下緣和支座處上緣的受拉區(qū)。對縱向受力鋼筋配置較少的個別部分,也有可能因拉應力過大產(chǎn)生彎曲裂縫。二 混凝土結構裂縫分析 對板梁橋(實心板梁,空心板梁)而言,由拉應力過大而產(chǎn)生的彎曲裂縫,一般表現(xiàn)為在板的跨中梁段底面出現(xiàn)若干條大致平行分布的橫橋向裂縫。對T梁橋(或箱梁橋)而言,由拉應力

24、過大而產(chǎn)生的彎曲裂縫,一般表現(xiàn)為在梁的跨中梁段的腹板(梁肋)上出現(xiàn)若干條大致平行布置,且與底面貫通的豎直裂縫。豎直裂縫在腹板(梁肋)上的延伸長度一般不超過梁高的一半。 圖3 所示為鋼筋混凝土簡支梁的典型結構性裂縫分布示意圖。圖中所示的跨中截面附近下緣受拉區(qū)由拉應力引起的豎向裂縫,是最常見的結構彎曲性裂縫。在正常設計和使用情況下,裂縫寬度不大,間距較密,分布均勻。212北京后蘇公路月牙河橋主要病害:橫向裂縫。 懷柔京加路安洲壩橋跨中多條裂縫 北京后蘇公路月牙河橋主要病害:橫向裂縫。 預加應力不足引起裂縫預加應力不足引起裂縫 預加應力不足,會導致混凝土結構提前出現(xiàn)裂縫,圖為上海中山西路三號橋由于對

25、箱梁剪滯效應估計不足,而導致預加應力不足,由此產(chǎn)生正截面裂縫。 上海中山西路三號橋由于預加應力不足引起箱梁底板下緣裂縫 紅光跨線橋紅光跨線橋 3-6號底板縱向、橫向裂縫號底板縱向、橫向裂縫 遼寧遼寧 紅光跨線橋紅光跨線橋 3-6號底板縱向、橫向裂縫號底板縱向、橫向裂縫 1.1.2剪切裂縫 剪切裂縫是指在剪力或剪力與彎矩共同作用下,因主拉應力過大在腹板(梁肋)兩側產(chǎn)生的斜裂縫,一般出現(xiàn)在承受剪力較大的支點附近截面及同時承受剪力和彎矩均較大的梁段。另外,梁的抗剪配筋薄弱處也可能出現(xiàn)剪切斜裂縫。圖3中為簡支T梁橋腹板出現(xiàn)的剪切斜裂縫。遼寧某高速公咯 K36+990小橋小橋 1-7 號腹板斜向裂縫號腹

26、板斜向裂縫 剪切斜裂縫的特征是在腹板(梁肋)兩側基本上對稱布置,傾斜角度為30- 50,傾斜方向與主壓應力跡線方向一致(即與斜筋布置方向相垂直)。大致在梁高一半處裂縫寬度最大??拷c附近截面的斜裂縫向下延伸長度不大,一般不與底面貫通??鐝絻?nèi)梁段受彎矩的影響較大,斜裂縫向下延伸長度較大,有可能與底面貫通,形成彎剪斜裂縫。 預應力混凝土錨下應力集中引起裂縫預應力混凝土錨下應力集中引起裂縫 由于預應梁在張拉時,若混凝土強度未達到一定要求,或錨下配置抗應力集中鋼筋不足時,就會出現(xiàn)距錨具一定距離產(chǎn)生順應力鋼筋方向的縱向裂縫。 某橋預應力橫梁端部產(chǎn)生明顯的錨下應力集中裂縫1.2非結構性裂縫 混凝土的非結

27、構性裂縫根據(jù)其形成的時間可分為:混凝土硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫。非結構性裂縫的產(chǎn)生受混凝土材料組成、澆筑方法、養(yǎng)護條件和使用環(huán)境等多種因素影響。1.2.1、收縮裂縫 在混凝土凝固過程中,混凝土中多余水分蒸發(fā),體積縮小稱為干燥收縮(干縮)。同時,水泥和水發(fā)生水化作用逐漸硬化而形成的水泥骨架不斷緊密,體積縮小,稱為塑性收縮(凝縮)。收縮中以干縮為主,占總收縮量的8090。收縮量隨時間增長而不斷加大,初期收縮較快,爾后日趨緩慢。普通混凝土在標準狀態(tài)下的極限收縮變形約為0.0000324。1.2.1.1 塑性收縮裂縫 塑性收塑裂縫是指混凝土澆筑后,在硬化前由于塑性收縮導致的裂縫。 塑性

28、收縮裂縫產(chǎn)生的原因在于混凝土表面干燥速度遠大于內(nèi)部,面層混凝土迅速失水結硬,收縮大,變形受到內(nèi)部約束時產(chǎn)生的拉應力導致混土開裂。因此,塑性收縮裂縫均在表面出現(xiàn),裂縫形狀不規(guī)則,多為橫向,長度在50-1000mm之間,間距50-90mm,寬度在0.5-2mm左右,細而多且互不貫通。 混凝土塑性收縮裂縫在體表比小的板式結構中最為普遍,天氣炎熱、蒸發(fā)量大或混凝土本身水化熱高都是產(chǎn)生塑性裂縫的直接原因。實測結果表明,當混凝土拌和物表面失水速度大于0.5kg/m3.h時,極易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。實際施工中,加強覆蓋,及時灑水養(yǎng)護,都可有效減少塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。采取二次搓毛壓平措施,對已形成的塑性收縮裂縫

29、有良好的愈合作用。1.2.1.1 干燥收縮裂縫 干燥收縮裂縫是指混凝土干燥收縮變形導致的裂縫。 干燥收縮變形是混凝土凝結硬化后由于含水孔隙失水導致的體積收縮,混凝土內(nèi)部和環(huán)境之間存在的濕度梯度是水分遷移的驅動力。 混凝土成形后,表面水份蒸發(fā),這種水份蒸發(fā)總是由表及里逐步發(fā)展,截面上濕度形成梯度,內(nèi)外干縮量不一樣,當混凝土表面收縮變形受到混凝土內(nèi)部約束或其他約束限制時,即在混凝土中產(chǎn)生拉應力,當拉應力達到混凝土的極限拉強度時,即出現(xiàn)干燥收縮裂縫。 普通混凝土干燥收縮隨時間的發(fā)展存在一定規(guī)律,通常半個月可完成收縮終值的10%-25%;3個月完成50%-60%;1年完成75%-80%,因此,混凝土結

30、構的干燥收縮裂縫通常在1年左右開始出現(xiàn)。混凝土結構的干燥收縮裂縫總是在拉應力集中部位或結構最薄弱部位首先出現(xiàn),并與拉應力聚集的方向垂直。 視結構約束條件以及配筋形式的不同,干燥收縮裂縫一般有兩種形狀:一種為不規(guī)則龜紋狀或放射狀裂縫;另一種為每隔一段距離出現(xiàn)1條的裂縫,其中以后者居多,多為棗核形,最初表現(xiàn)為不貫穿的表面裂縫,隨后大部分裂縫都將逐漸演化為貫穿型裂縫。裂縫寬度通常在0.1-0.5mm,嚴重時可達0.5-1.5mm。實際工程中,這種干燥收縮裂縫多出現(xiàn)于縱向長度較大或體積表面積比較大的結構。腹板收縮裂縫腹板收縮裂縫圖圖4:深圳泥崗立交匝道橋腹板收縮裂縫示意圖:深圳泥崗立交匝道橋腹板收縮裂

31、縫示意圖 12.2 溫度裂縫 鋼筋混凝土結構隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形,這種溫度變形受到約束時,在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應力,當此拉應力達到混凝土的抗拉強度極限值時,即會引起混凝土裂縫。這種裂縫稱為溫度裂縫。按結構的溫度場不同、溫度變形、溫度應力不同,溫度裂縫可分為三種類型:12.2.1 截面均勻溫差裂縫一般橋梁結構為桿件體系長細結構,當溫度變化時,構件截面受到均勻溫差的作用,可忽略橫截面兩個方向的變形,只考慮沿梁長度方向的溫度變形,當這種變形受到約束時,在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應力,出現(xiàn)裂縫。例如:連續(xù)梁預留伸縮縫的伸縮量過小或有施工散落的混凝土碎塊等雜物嵌入伸縮縫或堆集于支座處的雜物沒有及

32、時清理,使伸縮縫和支座失靈等,當溫度急劇變化時,結構伸長受到約束,就會出現(xiàn)這種截面均勻溫差裂縫,嚴重者還可能造成墩臺的破壞。12.2.2 截面上、下溫差裂縫 以橋梁結構中大量采用的箱形梁為例,當外界溫度驟然變化時,會造成箱內(nèi)外的溫度差,考慮到橋梁為長細結構,可以認為在沿梁長方向箱內(nèi)外的溫差是一致的,沿橫向也沒有溫差。將三維熱傳問題簡化為沿梁的豎向溫度梯度來處理,一般假設梁的截面高度方向、溫差呈線性變化。 在這種溫差作用下,梁不但有軸向變形,還伴隨產(chǎn)生彎曲變形。梁的彎曲變形在超靜定結構中不但引起結構的位移,而且因多余約束存在,還要產(chǎn)生結構內(nèi)部溫度應力。當上、下溫差變形產(chǎn)生的應力達到混凝土抗拉強度

33、極限值時,混凝土就要出現(xiàn)裂縫,這種裂縫稱為截面上、下溫差裂縫。12.2.3截面內(nèi)外溫差裂縫 水泥在水化過程中產(chǎn)生一定的水化熱,其大部分熱量是在水泥澆注后3天以內(nèi)放出的。大體積混凝土產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā),內(nèi)部溫度不斷上升,而混凝土表層散熱較快,使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。另外,預制構件采用蒸氣養(yǎng)生時,由于混凝土升溫或降溫過快,致使混凝土表面劇烈升溫或降溫,也會使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。 在這種截面溫差作用下,結構將產(chǎn)生彎曲變形,且符合平截面假設,截面縱向纖維因溫差的伸長將受到約束,產(chǎn)生溫度自應力。對超靜定結構還會產(chǎn)生阻止撓曲變形的約束應力。有時此溫度應力是相當大的,尤其是混凝土早期強度比

34、較低時,很容易造成混凝土裂縫。混凝土溫度裂縫的分布特征:裂縫發(fā)生在板上時,多為貫穿裂縫;發(fā)生在梁上多為表面裂縫。梁板式結構或長度較大的結構,裂縫多是平行于短邊。大面積結構(例如橋面鋪裝)裂縫多是縱橫交錯。裂縫寬度大小不一,一般在0.5mm以下,且沿結構全長沒有多大變化。預防溫度裂縫的主要措施預防溫度裂縫的主要措施 預防溫度裂縫的主要措施是合理設置溫度伸縮縫,在混凝土組成材料中摻入適量的磨細粉煤灰,減少水化熱,加強混凝土養(yǎng)護,嚴格控制升溫和降溫速度。2、裂縫對混凝土耐久性的影響 特別需要指出的是,不論何種原因產(chǎn)生的裂縫,都會對混凝土結構的耐久性造成影響。鋼筋混凝土結構的裂縫與鋼筋的腐蝕相互作用。

35、鋼筋腐蝕與混凝土的碳化、氯離子侵蝕以及水分、氧氣的存在條件是分不開的,而提供這種條件的通道一個是毛細孔道,另一個是裂縫,其中裂縫對鋼筋腐蝕的影響更大。混凝土開裂后,鋼筋的腐蝕速度將大大加快,鋼筋腐蝕后,生成的腐蝕物體積膨脹,產(chǎn)生順筋裂縫,由于裂縫的進一步擴展提供了使侵蝕破壞作用逐步升級、混凝土耐久性不斷下降的渠道,形成導致混凝土結構耐久性進一步退化的惡性循環(huán)。3、混凝土結構裂縫實例分析 混凝土結構裂縫分析是非常復雜的問題。首先應區(qū)分結構性裂縫與非結構性裂縫。對結構性裂縫的判斷,應以結構受力分析為基點,綜合考慮結構設計、施工和養(yǎng)護管理情況的影響,找出產(chǎn)生裂縫的受力機理;對非結構性裂縫的判斷,應綜

36、合考慮結構施工和使用期間環(huán)境因素影響和材料組成分析及構造細節(jié)處理情況。在實際工程中有些裂縫是由多種因素綜合作用產(chǎn)生的,分析時應特別注意綜合考慮具體分析。 3.1、河北省京滬高速漳衛(wèi)新河岔河大橋預、河北省京滬高速漳衛(wèi)新河岔河大橋預應力混凝土箱梁底板裂縫分析應力混凝土箱梁底板裂縫分析 漳衛(wèi)新河岔河大橋上部結構為630m+730m+630m預應力混凝土連續(xù)剛構箱梁。2000年12月竣工通車。2004年7月檢測發(fā)現(xiàn),箱梁底板出現(xiàn)大量的橫向裂縫,其中以第一聯(lián)第六跨和第三聯(lián)第一跨裂縫最為嚴重,裂縫集中分布在正彎矩較大的跨中部位,裂縫寬度一般為0.15-0.2mm,個別裂縫寬度已達1.21mm,(圖5)。

37、分析認為,該橋箱梁底板出現(xiàn)的橫向裂縫分析認為,該橋箱梁底板出現(xiàn)的橫向裂縫是由于預應力不足所造成的結構性受力裂是由于預應力不足所造成的結構性受力裂縫。該橋采用滿堂支架分三期施工,先澆縫。該橋采用滿堂支架分三期施工,先澆注中間第二聯(lián),預應力筋采用兩端張拉方注中間第二聯(lián),預應力筋采用兩端張拉方案。第一聯(lián)和第三聯(lián)施工時,由于中間緊案。第一聯(lián)和第三聯(lián)施工時,由于中間緊靠已施工完第二聯(lián)梁端無法布置張拉千斤靠已施工完第二聯(lián)梁端無法布置張拉千斤頂,只能采用從東、西兩端橋臺處一端張頂,只能采用從東、西兩端橋臺處一端張拉的方案。第一聯(lián)第六跨和第三聯(lián)第一跨拉的方案。第一聯(lián)第六跨和第三聯(lián)第一跨至張拉端的距離最遠,由于

38、管道摩擦引起至張拉端的距離最遠,由于管道摩擦引起的預應力摩阻損失也最大。的預應力摩阻損失也最大。 加之施工時沒有實測摩阻系數(shù),摩阻系數(shù)加之施工時沒有實測摩阻系數(shù),摩阻系數(shù)的微小偏差將會引起摩阻損失的明顯變化。的微小偏差將會引起摩阻損失的明顯變化。預應力損失過大是造成該橋預應力不足、預應力損失過大是造成該橋預應力不足、抗裂性降低并出現(xiàn)嚴重橫向裂縫的根本原抗裂性降低并出現(xiàn)嚴重橫向裂縫的根本原因。另外,第一聯(lián)第六跨和第三聯(lián)第一跨因。另外,第一聯(lián)第六跨和第三聯(lián)第一跨是連續(xù)梁的邊跨,與中間跨相比處于更不是連續(xù)梁的邊跨,與中間跨相比處于更不利的工作狀態(tài)。計算表明,邊跨正截面抗利的工作狀態(tài)。計算表明,邊跨正

39、截面抗彎承載力的安全儲備與中間跨相比相對較彎承載力的安全儲備與中間跨相比相對較低,在車輛嚴重超載作用下也促進了底板低,在車輛嚴重超載作用下也促進了底板裂縫的發(fā)展。裂縫的發(fā)展。3.2 黑龍江綏滿公路三股線預應力混黑龍江綏滿公路三股線預應力混凝土箱梁裂縫分析。凝土箱梁裂縫分析。 三股線跨線橋為三股線跨線橋為35m+60m+90m+60m+35m預應預應力混凝土剛構一連續(xù)梁混合體系。力混凝土剛構一連續(xù)梁混合體系。1997年年7月竣月竣工通車。工通車。2007年年5月檢測發(fā)現(xiàn)該橋的主要病害是:月檢測發(fā)現(xiàn)該橋的主要病害是: 、主跨(、主跨(90m跨)跨中梁段出現(xiàn)跨)跨中梁段出現(xiàn)3條橫向裂縫,條橫向裂縫,

40、裂縫間距為裂縫間距為3m,其中位于合龍段,其中位于合龍段(3m)跨中的裂縫跨中的裂縫為貫通性裂縫隙為貫通性裂縫隙(頂面寬度為頂面寬度為4mm,底面寬度為,底面寬度為0.1mm),另二條橫向裂縫位于東側懸臂澆筑段端,另二條橫向裂縫位于東側懸臂澆筑段端部部 、箱梁腹板出現(xiàn)嚴重的斜裂縫,斜裂縫集中分、箱梁腹板出現(xiàn)嚴重的斜裂縫,斜裂縫集中分布在不設彎起預應力束的梁段,與梁軸大致呈布在不設彎起預應力束的梁段,與梁軸大致呈30 40,裂縫寬度為,裂縫寬度為0.2-0.5mm,個別裂縫,個別裂縫寬度達寬度達0.8mm。.2.1 底板橫向裂縫分析 一般說來,跨中承受正彎矩段底板出一般說來,跨中承受正彎矩段底板

41、出現(xiàn)橫向裂縫,與預應力筋配置和荷載現(xiàn)橫向裂縫,與預應力筋配置和荷載作用情況有關。但該橋底板裂縫寬度作用情況有關。但該橋底板裂縫寬度大、數(shù)量少而間距大,這與一般由于大、數(shù)量少而間距大,這與一般由于正截面抗裂性和抗彎承載力不足而出正截面抗裂性和抗彎承載力不足而出現(xiàn)受力裂縫的特征具有明顯的不同?,F(xiàn)受力裂縫的特征具有明顯的不同。初步分析認為,合龍段跨中底板出現(xiàn)初步分析認為,合龍段跨中底板出現(xiàn)的貫通性橫向裂縫和懸臂澆注段末端的貫通性橫向裂縫和懸臂澆注段末端底板出現(xiàn)的兩條橫向裂縫與合龍段施底板出現(xiàn)的兩條橫向裂縫與合龍段施工有關。工有關。 從所周知,合龍段施工時混凝土的重量一從所周知,合龍段施工時混凝土的重

42、量一般是由兩側剛懸臂澆注完成的結構承擔的,般是由兩側剛懸臂澆注完成的結構承擔的,在合龍時隨著混凝土澆注,兩側結構的撓在合龍時隨著混凝土澆注,兩側結構的撓度不斷變化,加上日溫變化在兩側結構末度不斷變化,加上日溫變化在兩側結構末端引起的變位,使合龍段混凝土處于反復端引起的變位,使合龍段混凝土處于反復的撓曲和拉壓力狀態(tài)。合龍段混凝土強度的撓曲和拉壓力狀態(tài)。合龍段混凝土強度增長條件惡劣,很容易出現(xiàn)早期裂縫。澆增長條件惡劣,很容易出現(xiàn)早期裂縫。澆注合龍段混凝土時,兩側結構下?lián)?,混凝注合龍段混凝土時,兩側結構下?lián)?,混凝土早期強度低,加之錨固預應力筋的齒板土早期強度低,加之錨固預應力筋的齒板的受力影響,底板

43、上也很容易出現(xiàn)橫向裂的受力影響,底板上也很容易出現(xiàn)橫向裂縫。從受力角度分析合龍段正處于最大正縫。從受力角度分析合龍段正處于最大正彎矩部位,在車輛荷載作用下這些先天性彎矩部位,在車輛荷載作用下這些先天性的早期裂縫會進一步擴大的早期裂縫會進一步擴大3.3.1 腹板斜裂縫分析 該橋腹板出現(xiàn)的斜裂縫具有典型的剪切裂該橋腹板出現(xiàn)的斜裂縫具有典型的剪切裂縫特征。共分布特點是斜裂縫集中分布在縫特征。共分布特點是斜裂縫集中分布在剪力作用相對較小,未設彎起預應力束的剪力作用相對較小,未設彎起預應力束的中間梁段,而剪力作用相對較大,但設有中間梁段,而剪力作用相對較大,但設有彎起預應力的近支點梁段則沒有斜裂縫,彎起

44、預應力的近支點梁段則沒有斜裂縫,這顯然與不設彎起預應力束的梁段的剪力這顯然與不設彎起預應力束的梁段的剪力鋼筋配置情況有關。在不設彎起預應力束鋼筋配置情況有關。在不設彎起預應力束的梁段,斜截面抗裂性和抗剪承載力主要的梁段,斜截面抗裂性和抗剪承載力主要靠豎向預應力筋提供,豎向預應力筋預應靠豎向預應力筋提供,豎向預應力筋預應力損失過大,永存應力不足,導致主拉應力損失過大,永存應力不足,導致主拉應力過大,是腹板出現(xiàn)斜裂縫的重要原因之力過大,是腹板出現(xiàn)斜裂縫的重要原因之一一。 該橋設計在該橋設計在45cm寬的腹板上設置一根寬的腹板上設置一根32的豎向預應力筋,縱向間距為的豎向預應力筋,縱向間距為80cm

45、,豎向,豎向預應力筋間距過大,可能出現(xiàn)預應力盲區(qū)。預應力筋間距過大,可能出現(xiàn)預應力盲區(qū)。豎向預應力筋的長度較短,對錨具變形損豎向預應力筋的長度較短,對錨具變形損失反應敏感。由于車輛荷載沖擊作用,可失反應敏感。由于車輛荷載沖擊作用,可能引起的螺帽松動和墊板壓陷,都會造成能引起的螺帽松動和墊板壓陷,都會造成錨具變形損失的激烈增加和永存應力嚴重錨具變形損失的激烈增加和永存應力嚴重不足,使主拉應力加大,最終導致大量斜不足,使主拉應力加大,最終導致大量斜裂縫的出現(xiàn)。此外,由于車輛超載(特別裂縫的出現(xiàn)。此外,由于車輛超載(特別車輛軸重加大)和路面不平所引起的沖擊車輛軸重加大)和路面不平所引起的沖擊力加大,

46、都會促進斜裂縫的進一步擴展。力加大,都會促進斜裂縫的進一步擴展。山東臺煙開發(fā)區(qū)夾河大橋墩臺蓋梁裂縫分析山東臺煙開發(fā)區(qū)夾河大橋墩臺蓋梁裂縫分析3.3 后張法預應力混凝土梁的縱向順筋裂縫分析 在工程實踐中發(fā)現(xiàn)預應力混凝土結構出在工程實踐中發(fā)現(xiàn)預應力混凝土結構出現(xiàn)與預應力筋方向大致相同的縱向順筋裂現(xiàn)與預應力筋方向大致相同的縱向順筋裂縫的工程實例是屢見不鮮的。后張法預應縫的工程實例是屢見不鮮的。后張法預應力混凝土結構出現(xiàn)縱向順筋裂縫的原因是力混凝土結構出現(xiàn)縱向順筋裂縫的原因是極其復雜的,應從設計、施工和養(yǎng)護管理極其復雜的,應從設計、施工和養(yǎng)護管理等多方面查找原因。等多方面查找原因。 3.3.1 以設計

47、角度分析,若預加力過大(或以設計角度分析,若預加力過大(或底板過?。炷潦艿捷^大的縱向預壓底板過?。?,混凝土受到較大的縱向預壓應力,由于材料泊桑比的影響,勢必將產(chǎn)應力,由于材料泊桑比的影響,勢必將產(chǎn)生較大的橫向拉應力,這種橫向拉應力達生較大的橫向拉應力,這種橫向拉應力達到混凝土的抗拉極限強度時就要出現(xiàn)縱向到混凝土的抗拉極限強度時就要出現(xiàn)縱向裂縫。正是出于這種考慮,很多學者提出裂縫。正是出于這種考慮,很多學者提出了適當降低預應力度,優(yōu)先采用混合配筋了適當降低預應力度,優(yōu)先采用混合配筋的部分預應力混凝土的設計思想。對于預的部分預應力混凝土的設計思想。對于預壓應力水平較高的全預應力混凝土結構,壓

48、應力水平較高的全預應力混凝土結構,應注意驗算并控制橫向拉應力不要過大,應注意驗算并控制橫向拉應力不要過大,避免出現(xiàn)縱向裂縫。避免出現(xiàn)縱向裂縫。 預應力混凝土空心板梁橋板底出現(xiàn)縱預應力混凝土空心板梁橋板底出現(xiàn)縱向裂縫。一般情況下一塊板只有一條縱向向裂縫。一般情況下一塊板只有一條縱向裂縫,裂縫寬度一般在裂縫,裂縫寬度一般在0.1mm0.3mm,個別裂縫較寬達個別裂縫較寬達0.45mm,相對應處多出現(xiàn),相對應處多出現(xiàn)滲水白化現(xiàn)象。滲水白化現(xiàn)象。 蒲河北中橋蒲河北中橋4-9號板空心號板空心 板底縱向裂縫板底縱向裂縫 萬泉河橋萬泉河橋4號空心板號空心板底縱向裂縫底縱向裂縫0.4mm/0.65m依路匝道橋

49、依路匝道橋1-2號空心板板底縱向裂縫號空心板板底縱向裂縫 3.3.2 3.3.2 在實踐工程中更多的縱向裂縫是于構造措在實踐工程中更多的縱向裂縫是于構造措施不合理和施工方法不當所造成的。施不合理和施工方法不當所造成的。 、預應力管道灌漿受凍或摻入的膨脹劑過量,、預應力管道灌漿受凍或摻入的膨脹劑過量,都會因灌漿材料的膨脹力作用,使混凝土保護爆都會因灌漿材料的膨脹力作用,使混凝土保護爆裂,出現(xiàn)與預應力方向基本一致的縱向裂縫,這裂,出現(xiàn)與預應力方向基本一致的縱向裂縫,這種縱向裂縫沿預應力筋的全長是貫通的,例如,種縱向裂縫沿預應力筋的全長是貫通的,例如,哈爾濱市二環(huán)路安樂交立交采用跨徑為哈爾濱市二環(huán)路

50、安樂交立交采用跨徑為20m的后的后張法預應力空心板。由于管道灌漿操作不當,出張法預應力空心板。由于管道灌漿操作不當,出水閥門關閉過早,致使管道中存有大量的游漓水,水閥門關閉過早,致使管道中存有大量的游漓水,冬季結冰膨脹,使混凝土保護層爆裂,第二年春冬季結冰膨脹,使混凝土保護層爆裂,第二年春天發(fā)現(xiàn)大量縱向順筋裂縫,并有水份從裂縫滲出。天發(fā)現(xiàn)大量縱向順筋裂縫,并有水份從裂縫滲出。這種裂縫是不可恢復的,對結構的耐久性影響很這種裂縫是不可恢復的,對結構的耐久性影響很大,應盡快進行修補處理。大,應盡快進行修補處理。 、若混凝土保護層過薄,混凝土密實性、若混凝土保護層過薄,混凝土密實性差,在氯鹽等有害界質

51、的侵蝕下可能因波差,在氯鹽等有害界質的侵蝕下可能因波紋管銹蝕出現(xiàn)縱向順筋銹脹裂縫。紋管銹蝕出現(xiàn)縱向順筋銹脹裂縫。 若施工時預應力筋定位不準,局部向上若施工時預應力筋定位不準,局部向上彎曲(彎折)或曲線形預應力筋的徑向錨彎曲(彎折)或曲線形預應力筋的徑向錨固鋼筋設置較少,都會因張拉時形成的徑固鋼筋設置較少,都會因張拉時形成的徑向力作用,引起混凝土保護層拉裂(崩向力作用,引起混凝土保護層拉裂(崩裂),局部出現(xiàn)縱向順筋裂縫。裂),局部出現(xiàn)縱向順筋裂縫。 例如,安徽省某橋設計時為了增加梁的有效高度,例如,安徽省某橋設計時為了增加梁的有效高度,將正彎矩預應力束布置在底板的下部,采用了規(guī)將正彎矩預應力束布

52、置在底板的下部,采用了規(guī)范規(guī)定的最小保護層厚度。施工時管道墊塊放置范規(guī)定的最小保護層厚度。施工時管道墊塊放置較稀,澆注混凝土時管道局部下彎(最小保護層較稀,澆注混凝土時管道局部下彎(最小保護層厚度只有厚度只有10-20mm),墊塊處管道上折。澆注混),墊塊處管道上折。澆注混凝土后形成的管道實際形狀為多點單向波型。張凝土后形成的管道實際形狀為多點單向波型。張拉預應力筋時勢必在設置墊塊處產(chǎn)生向下的拉應拉預應力筋時勢必在設置墊塊處產(chǎn)生向下的拉應力,在墊塊中間的下彎段產(chǎn)生向上的拉應力。折力,在墊塊中間的下彎段產(chǎn)生向上的拉應力。折摸后發(fā)現(xiàn)底板下表面沿著預應力筋方向有若干數(shù)摸后發(fā)現(xiàn)底板下表面沿著預應力筋方

53、向有若干數(shù)米長的縱向裂縫。由預應力筋局部下彎段上面的米長的縱向裂縫。由預應力筋局部下彎段上面的混凝土保護層厚度較大,在底板頂面尚未發(fā)現(xiàn)縱混凝土保護層厚度較大,在底板頂面尚未發(fā)現(xiàn)縱向裂縫向裂縫 3.4 典型鋼筋腐蝕銹脹裂縫分析 鋼筋腐蝕引起銹裂縫比較容易判斷,其基本特鋼筋腐蝕引起銹裂縫比較容易判斷,其基本特征是裂縫沿鋼筋方向分布,并伴有銹跡滲出,銹征是裂縫沿鋼筋方向分布,并伴有銹跡滲出,銹腐嚴重者使混凝土保護層部分或全部脫落,鋼筋腐嚴重者使混凝土保護層部分或全部脫落,鋼筋外露。在實際工程中最常見的由鋼筋腐蝕引起的外露。在實際工程中最常見的由鋼筋腐蝕引起的銹脹裂縫有:銹脹裂縫有: 、由于混凝土保護

54、層厚度不夠引起的腹板箍筋、由于混凝土保護層厚度不夠引起的腹板箍筋和底板構造鋼筋的銹脹裂縫。和底板構造鋼筋的銹脹裂縫。 、由于泄水管滲水引起的周邊鋼筋銹脹裂縫、由于泄水管滲水引起的周邊鋼筋銹脹裂縫 、由于伸縮漏水引起的鋼筋銹脹裂縫。、由于伸縮漏水引起的鋼筋銹脹裂縫。遼寧省沈大高速營口立交的墩柱裂縫遼寧省沈大高速營口立交的墩柱裂縫。 該立交工程為多聯(lián)預應力混凝土連續(xù)箱梁,下部該立交工程為多聯(lián)預應力混凝土連續(xù)箱梁,下部結構為雙柱式墩臺。結構為雙柱式墩臺。2007年年5月養(yǎng)護門發(fā)現(xiàn)有相月養(yǎng)護門發(fā)現(xiàn)有相當數(shù)量的橋墩柱出現(xiàn)嚴重的縱向裂縫,個別裂縫當數(shù)量的橋墩柱出現(xiàn)嚴重的縱向裂縫,個別裂縫寬度已達寬度已達1-2mm??v觀全橋墩柱破壞情況分布發(fā)??v觀全橋墩柱破壞情況分布發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)嚴重裂縫的都是設置伸縮縫的連續(xù)梁分現(xiàn),出現(xiàn)嚴重裂縫的都是設置伸縮縫的連續(xù)梁分聯(lián)處的過渡墩,而不設伸縮縫的其他墩柱基本完聯(lián)處的過渡墩,而不設伸縮縫的其他墩柱基本完好。

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