混凝土橋墩非結(jié)構(gòu)裂紋成因及受力特性分析

1、混凝土橋墩非結(jié)構(gòu)裂紋成因及受力特性分析摘要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前建筑領(lǐng)域最常見的結(jié)構(gòu)形式之一，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫普遍存在，不僅影響了美觀需求，還嚴(yán)重影響著結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性，本文對裂縫的類型、產(chǎn)生裂縫的原因以及預(yù)防措施等方面進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土裂縫探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是多種建筑結(jié)構(gòu)形式之一，鋼筋和混凝土之所以能夠有效地結(jié)合在一起而共同工作，主要是由于混凝土硬化后鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了良好的粘接力?；炷恋目箟耗芰^強而抗拉能力較弱，鋼材的抗拉和抗壓能力都很強，為了充分利用材料的性能，把混凝土和鋼筋這兩種材料結(jié)合在一起共同工作，使混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力以滿足工程結(jié)構(gòu)的使用

2、要求。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體抗裂性稍差，在正常使用時往往帶裂縫工作。但是，裂縫數(shù)量、寬度有一定的限值。1裂縫的類型混凝土是由多種材料組成的非勻質(zhì)脆性材料，具有較高的抗壓強度、良好的耐久性及抗拉強度低、抗變形能力差、易開裂的特性。混凝土裂縫可分為肉眼不可見的微觀裂縫”和肉眼可見的宏觀裂縫”。目前，借助于現(xiàn)代化的實驗設(shè)備，可以證實在尚未承受荷載的混凝土結(jié)構(gòu)中存在著肉眼看不見的微觀裂縫。微觀裂縫寬度一般在0.05毫米以下，主要有以下三種：混凝土骨料與水泥石粘結(jié)面上的裂縫、水泥漿中的水泥石裂縫、骨料本身的骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土中的分布是不規(guī)則、不管穿的，有微觀裂縫的混凝土可以承受拉力。宏觀裂縫的寬度一

3、般不小于0.05毫米，是微觀裂縫擴(kuò)展的結(jié)果。所以，在混凝土配制過程中水泥和粗細(xì)骨料的選擇非常重要。2裂縫產(chǎn)生的原因。在工程施工或使用過程中，若混凝土材料選材、配比不當(dāng)或外荷載發(fā)生變化、震動以及當(dāng)溫度發(fā)生較大變化、地基產(chǎn)生不均勻沉降時，都有可能出現(xiàn)裂縫。2.1材料選用混凝土是由水泥、砂子、石子和水按照一定的比例配制出的一種非勻質(zhì)材料，不同的工程部位所需混凝土強度不同。不同強度的混凝土施工配合比不同，在配制混凝土?xí)r既要滿足設(shè)計的強度等級、施工要求的和易性、使用要求的耐久性，又要做到節(jié)約水泥和降低混凝土成本。水泥的種類有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等多種，每種水泥的主要特性和適用范圍又

4、不盡相同，如硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的水化熱較大、耐腐蝕及耐水性較差，就不適用于大體積混凝土和受化學(xué)侵蝕、壓力水作用及海水侵蝕的工程。砂子和石子在混凝土中起骨架作用，粒徑在4.75毫米以下者稱為砂子，粒徑在4.75毫米以上者稱為石子。砂子按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格。在拌制混凝土?xí)r一般采用中砂，若砂子過粗，則拌制的混凝土粘聚性較差，容易產(chǎn)生離析、沁水現(xiàn)象；若砂子過細(xì)，需包裹砂子表面的水泥漿較多，水泥用量較多，水化熱較大。用級配良好的砂配制混凝土，不僅節(jié)約水泥，還可提高混凝土的和易性、密實度和強度，減少裂縫。石子包括碎石和卵石，碎石表面粗糙，多棱角，與水泥粘接力較強，不易產(chǎn)生微觀裂縫，配制

5、的混凝土強度較高；卵石表面光滑，少棱角，與水泥粘接力較差，易產(chǎn)生微觀裂縫，配制的混凝土強度較低。另外，砂石中常含有粘土、淤泥、有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽等有害雜質(zhì)，根據(jù)所配制混凝土的強度等級，這些雜質(zhì)的含量要控制在一定的范圍內(nèi)，否則會降低混凝土的強度、抗凍性和抗磨性，并增大混凝土的干縮，引起混凝土的裂縫。配制混凝土所用的水和外加劑也要遵守嚴(yán)格的規(guī)定。拌制混凝土宜采用飲用水，當(dāng)采用其他水源時，水質(zhì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)JGJ63的規(guī)定；混凝土外加劑的質(zhì)量及應(yīng)用技術(shù)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土外加劑GB8076、混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GB50119等和有關(guān)環(huán)境保護(hù)的規(guī)定。建筑面積約兩萬多平

6、方米的山東煙臺汽車東站樓垮垮”工程經(jīng)中央電視臺焦點訪談報道后，一夜成了全國關(guān)注的焦點。候車大廳的天花板水泥脫落，承載樓梯的大梁被嚴(yán)重銹蝕的鋼筋幾乎成了粉末狀，觸目驚心。造成這種狀況的原因有多種，但是據(jù)說拌制混凝土的水竟然用的是海水，海水中氯化物含量較高，對鋼筋銹蝕非常嚴(yán)重，這不單單是產(chǎn)生混凝土裂縫的問題了，已經(jīng)嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以說，在配制混凝土?xí)r，材料的選擇是相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)。2.2外荷載的變化或震動施工或使用過程中，結(jié)構(gòu)受外荷載的影響可能產(chǎn)生裂縫。現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件在沒有達(dá)到一定的強度之前就受外荷載的影響，或雖然達(dá)到了設(shè)計強度，但是這些外荷載若超出了構(gòu)件所能承受的最大設(shè)計強度，也會產(chǎn)

7、生裂縫甚至?xí)a(chǎn)生安全問題。目前市區(qū)土地供應(yīng)緊張的情況下，所建建筑物越來越高、間距越來越近，地基越挖越深，有的米取打樁技術(shù)、甚至采取爆破的施工技術(shù)，引起很大的震動，這樣勢必會影響臨近建筑物的安全性。由打樁、爆破施工引起的已有鄰近建筑物產(chǎn)生裂縫的情況也越來越多。2.3外界溫度的變化和地基的不均勻沉降建筑物由于外界溫度的變化、地基的不均勻沉降，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，若處理不當(dāng)，將會產(chǎn)生裂縫甚至倒塌。建筑物受溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮，在內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，若建筑物超過一定的長度或建筑平面變化較多，建筑物會因熱脹冷縮變形較大產(chǎn)生開裂。另外，有的同一建筑物相鄰部分的高度相差較大或荷載相差懸殊、建筑平面形

8、狀復(fù)雜、地基土壤類型不盡相同，就有可能會產(chǎn)生地基的不均勻沉降，建筑物發(fā)生開裂。2.4施工原因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程在施工過程中，若不嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，很可能產(chǎn)生混凝土裂縫甚至工程事故。由施工引起的裂縫因素很多。不按照設(shè)計圖紙進(jìn)行配筋，偷工減料鋼筋間距過大引起鋼筋之間的混凝土開裂；混凝土保護(hù)層最小厚度不符合要求引起開裂。模板的安裝和拆除不符合要求。模板及其支架應(yīng)具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受澆筑混凝土的重量、側(cè)壓力和施工荷載。模板應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的類型和構(gòu)件跨度在混凝土達(dá)到設(shè)計強度標(biāo)準(zhǔn)值的一定百分比以后進(jìn)行拆除，并按一定的順序，先拆非承重模板，后拆承重模板；先拆側(cè)模板，后拆底模板。若模板支

9、撐力不夠或過早拆除都可能產(chǎn)生裂縫?；炷恋臐仓?、振搗、養(yǎng)護(hù)等方面的原因?；炷吝\輸、澆筑及間歇的全部時間不應(yīng)超過其初凝時間，同一施工段的混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，并應(yīng)在底層混凝土初凝之前將上層混凝土澆筑完成?；炷恋恼駬v要適度，并要根據(jù)不同的構(gòu)件選擇適當(dāng)?shù)恼駝悠鳌；炷翝仓笠鶕?jù)氣候條件及時養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)的時間要達(dá)到一定的要求，強度未達(dá)到1.2N/mm2前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。澆筑混凝土?xí)r要注意內(nèi)外溫差的影響，特別是大體積混凝土。大體積混凝土在澆筑后，水泥水化熱量大而且在內(nèi)部不易散發(fā)，而表面散熱較快，形成較大的內(nèi)外溫差，在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面則產(chǎn)生拉應(yīng)力，若溫差過大，拉應(yīng)力超過一

10、定的限度就會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。3預(yù)防裂縫的措施雖然鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是較為普遍的現(xiàn)象，并且有的裂縫是我們?nèi)庋鬯床坏降?，但是如果我們不采取有效的措施預(yù)防裂縫，有防水要求的部位會產(chǎn)生滲水、漏水，輕則影響美觀，重則會影響結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命，甚至?xí)绊懡Y(jié)構(gòu)的安全性。根據(jù)產(chǎn)生裂縫的不同原因，采取不同的措施來預(yù)防裂縫的產(chǎn)生或抑制其發(fā)展。3.1嚴(yán)格控制拌制混凝土所用材料質(zhì)量，并且配制計量要準(zhǔn)確。拌制混凝土所用的水泥體積安定性要合格，水泥安定性不良會導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂紋或翹曲變形；水泥中堿含量要符合國家規(guī)定，堿含量過高會銹蝕混凝土內(nèi)的鋼筋，使鋼筋和混凝土之間產(chǎn)生裂縫；根據(jù)工程實際情況盡量選用水化熱

11、較低的水泥，以減少由內(nèi)外溫差引起的裂縫。砂石中有害雜質(zhì)的含量應(yīng)控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)，否則會降低混凝土的強度，腐蝕混凝土中的鋼筋，產(chǎn)生裂縫。盡量不選擇細(xì)砂拌制混凝土，因混凝土硬化后干縮較大，易產(chǎn)生表面微裂縫。石子應(yīng)具有一定的強度和堅固性，否則容易產(chǎn)生骨料裂縫。另外，也要嚴(yán)格控制拌制混凝土所用水的質(zhì)量和外加劑的質(zhì)量?？刂瓢柚苹炷了貌牧系馁|(zhì)量是預(yù)防裂縫的第一步。3.2根據(jù)工程實際情況設(shè)置變形縫。沿建筑物長度方向每隔一定距離或結(jié)構(gòu)變化較大處預(yù)留縫隙，將建筑物斷開，以保證各部分建筑物在溫度發(fā)生變化時由足夠的變形寬度而不至于產(chǎn)生裂縫。在建筑平面復(fù)雜、高度變化較多或荷載相差懸殊時，設(shè)置沉降縫以滿足建筑物

12、各部分不均勻沉降在垂直方向的自由變形而不至于產(chǎn)生裂縫。3.3加強施工管理。嚴(yán)格按照設(shè)計和施工規(guī)范的要求進(jìn)行施工和管理，加強對施工人員、業(yè)主代表和監(jiān)理人員的教育和管理。澆筑混凝土前注意對配筋和模板工程的驗收。鋼筋的位置、品種、規(guī)格、數(shù)量要符合圖紙的設(shè)計要求，各項性能指標(biāo)和保護(hù)層厚度也要滿足規(guī)范的要求，對銹蝕的鋼筋要進(jìn)行除銹處理。模板及支架要有足夠的剛度和強度，安裝偏差要在允許的范圍之內(nèi)，模板內(nèi)的雜物要清理干凈?；炷翝仓r選擇合適的振動器，保證其均勻密實，澆筑后要及時養(yǎng)護(hù)，氣候炎熱時要做好降溫措施，寒冷時要注意保溫，為混凝土硬化創(chuàng)造必要的溫度、濕度等條件，以避免產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，造成開裂。目前，大多建設(shè)工程都是根據(jù)工種的不同采用勞務(wù)分包的形式進(jìn)行建設(shè)，并且施工所用混凝土大多是商品混凝土，采用泵送的方式進(jìn)行澆筑。因此無論是鋼筋工制作、綁扎或焊接鋼筋，模板工制作、安裝模板，還是混凝土工澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)混凝土等各個環(huán)節(jié)都要遵守嚴(yán)格的規(guī)范規(guī)定，以減少裂縫的出現(xiàn)，否則，即便出現(xiàn)裂縫問題也難于查找責(zé)任。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程或使