橋梁結(jié)構(gòu)裂縫技術(shù)交流new

橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)

（施工方面）湖北十白高速公路《山區(qū)高速公路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究》項(xiàng)目技術(shù)交流會(huì)主講人：蔡國(guó)宏職稱：教授級(jí)高工單位：交通部公路科學(xué)研究所原所長(zhǎng)兼總工目錄一、混凝土構(gòu)件分類二、引起混凝土構(gòu)件開裂的主要原因三、預(yù)應(yīng)力混凝土T梁常見裂縫控制四、現(xiàn)場(chǎng)澆注鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋常裂縫或事故五、預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工安全注意事項(xiàng)六、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性施工注意事項(xiàng)一、混凝土構(gòu)件分類

1、素混凝土構(gòu)件

2、鋼筋混凝土構(gòu)件

3、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件二、引起混凝土構(gòu)件開裂的主要原因

1、荷載——包括自重、車輛荷載、人群荷載、施工設(shè)施荷載、風(fēng)荷載、地震荷載、流水壓力、冰壓力、水浮力、土側(cè)壓力、預(yù)加應(yīng)力。

2、變形——包括收縮、徐變、水化熱、環(huán)境溫度變化、強(qiáng)迫位移（如基礎(chǔ)或支座變位）。構(gòu)件間或同一構(gòu)件不同部位間的約束作用、支座摩阻作用。

據(jù)調(diào)查資料，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物開裂的原因，由“變形”因素或以“變形”為主因素引起的裂縫約占80%，由“荷載”因素引起的裂縫約占20%。對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，如連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)梁、拱、桁架，由“變形”因素引起的拉應(yīng)力遠(yuǎn)超過靜定結(jié)構(gòu)，如簡(jiǎn)支梁。但過去人們對(duì)“變形”因素的重視程度遠(yuǎn)不如“荷載”因素。施工階段出現(xiàn)的裂縫，更是與“變形”因素緊密相關(guān)。

三、預(yù)應(yīng)力混凝土T梁常見裂縫控制1、腹板豎向裂縫—（1）腹板下緣較均布的豎向裂縫開裂現(xiàn)象：豎向裂縫在全梁范圍分布較均勻，裂縫處于下方，但不完全通到底（營(yíng)運(yùn)階段有可能通到底）。裂縫在橫向多貫通。1、腹板豎向裂縫—（1）腹板下緣較均布的豎向裂縫開裂原因：T梁預(yù)制臺(tái)頂面粗糙，對(duì)T梁澆注的混凝土產(chǎn)生水平方向約束，當(dāng)混凝土收縮及（水化熱引起升溫后）降溫時(shí)，混凝土因受約束而拉裂。與承臺(tái)上方墩身開裂原因相同。防裂措施：（1）與承臺(tái)上方墩身開裂防治措施相同，見下見說明；（2）T梁預(yù)制臺(tái)座必須做光滑。★橋墩（或塔墩）靠承臺(tái)區(qū)段的豎向裂縫

開裂現(xiàn)象：一般出現(xiàn)在第一、二澆注節(jié)段，豎向裂縫有一條或多條不符。開裂原因：承臺(tái)與橋墩（或塔柱）澆筑混凝土的齡期相差較大（20-30天或更長(zhǎng)），承臺(tái)混凝土的收縮先期基本完成，而橋墩（或塔柱）混凝土澆注后，其混凝土收縮和水化熱降溫引起的收縮相互迭加，加上大氣降溫等因素，形成頗大的收縮量，這種收縮受到承臺(tái)接觸面（約束面）的約束，在墩身內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致開裂，稱為“基巖約束效應(yīng)”。從理論上講，最大的約束應(yīng)力在約束邊即橋墩與承臺(tái)交接處，但通常豎向裂縫下端距約束邊尚有一點(diǎn)距離，逐漸向上發(fā)展。這是因?yàn)闃蚨栈炷猎诩s束邊處受到承臺(tái)的“嵌固”作用，推遲或限制該處開裂，這種現(xiàn)象稱為“模箍作用”。防裂措施：1、降低橋墩混凝土的收縮值和水化熱值，配制低收縮、低水化熱混凝土。一般采用降低水泥用量、摻加粉煤灰和精礦粉來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、最大限度降低橋墩混凝土與承臺(tái)混凝土的齡期差。要求承臺(tái)澆注完成后3-5天即澆注橋墩，已有成功實(shí)例。1、腹板豎向裂縫—（2）腹板中間高度范圍豎向裂縫開裂現(xiàn)象：出現(xiàn)在腹板中間，上下不貫通，內(nèi)外不貫通。1、腹板豎向裂縫—（2）腹板中間高度范圍豎向裂縫開裂原因：混凝土在澆注后內(nèi)部產(chǎn)生水化熱，以及日曬影響，形成上下和內(nèi)外溫差，外部低溫內(nèi)部高溫時(shí)，外部拉裂。防裂措施：（1）與前面第一條相同；（2）適當(dāng)推遲拆模時(shí)間，避免混凝土內(nèi)外溫差過大；（3）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作，避免用低溫的水澆噴。2、腹板水平裂縫開裂現(xiàn)象：在腹板上出現(xiàn)水平裂縫。2、腹板水平裂縫開裂原因：混凝土坍落度過大，粗骨料往下沉，引起水平方向拉裂。這種裂縫稱為“沉縮裂縫”。防裂措施：按高性能混凝土或耐久性混凝土要求做混凝土配合比，降低坍落度。3、腹板斜裂縫開裂現(xiàn)象：跨徑四分之一附近腹板出現(xiàn)左右對(duì)稱分布的斜裂縫。3、腹板斜裂縫開裂原因：梁內(nèi)實(shí)際主拉應(yīng)力超過混凝土抗拉能力，其原因包括腹板設(shè)計(jì)或施工的厚度不夠，或預(yù)應(yīng)力張拉不足，或設(shè)計(jì)中未發(fā)現(xiàn)主拉應(yīng)力很高的區(qū)域，或混凝土實(shí)際抗拉能力偏低。防裂措施：設(shè)計(jì)上要正確計(jì)算主拉應(yīng)力、腹板厚度和預(yù)加應(yīng)力應(yīng)足夠。施工中應(yīng)做準(zhǔn)設(shè)計(jì)厚度，并按設(shè)計(jì)要求張拉預(yù)應(yīng)力，并保證混凝土質(zhì)量。4、沿預(yù)應(yīng)力管道的縱向裂縫開裂現(xiàn)象：裂縫沿預(yù)應(yīng)力管道方向分布。4、沿預(yù)應(yīng)力管道的縱向裂縫開裂原因：縱向預(yù)應(yīng)力張拉過大，或混凝土強(qiáng)度不足。防裂措施：嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求張拉預(yù)應(yīng)力，防止過量超張拉，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定要求后再?gòu)埨?、錨后裂縫開裂現(xiàn)象：梁端錨頭后方壓裂。開裂原因：縱向預(yù)應(yīng)力張拉過大，或混凝土強(qiáng)度不足。防裂措施：嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求張拉預(yù)應(yīng)力，防止過量超張拉，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定要求后再?gòu)埨Ｋ?、現(xiàn)場(chǎng)澆注鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋常見裂縫或事故1、由支架問題引起的（1）現(xiàn)象和原因：①支架強(qiáng)度和穩(wěn)定不足，導(dǎo)致支架坍垮的重大事故；②支架變形過大（支架整體剛度不足，或?qū)浀鼗醋鎏幚碇率怪Ъ艹两担瑢?dǎo)致連續(xù)梁澆注混凝土后，跨中下方和墩頂上方梁體開裂，梁體變形。嚴(yán)重者需整孔拆除重建。

（2）預(yù)防措施：①支架設(shè)計(jì)必須充分滿足預(yù)定荷載作用下的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，支架安裝必須完整，絕不采用有銹蝕缺損或變形缺損的桿件，絕不漏裝前后左右方向的斜撐桿件。②支架的地基處理應(yīng)規(guī)范，地基處理完畢后應(yīng)做地基承載力試驗(yàn)，確保支架沉降在允許范圍內(nèi)。③支架安裝完畢后必須按梁身重量的1.2倍進(jìn)行預(yù)壓，消除支架變形，經(jīng)總監(jiān)理工程師認(rèn)可后方可施工。④拆架順序：先翼板后底板，從跨中對(duì)稱往兩邊拆，跨度大于20m時(shí)，支架拆除宜分兩階段，先從跨中對(duì)稱往兩端松一次架，再對(duì)稱從跨中往兩端拆，多跨連續(xù)箱梁應(yīng)同時(shí)從跨中對(duì)稱拆架。

2、由混凝土收縮和收縮差引起的（1）現(xiàn)象和原因：①三跨連續(xù)梁若整體澆注或澆注區(qū)段過長(zhǎng)，在支架拆除之前，就可能因混凝土收縮（含水化熱降溫）而導(dǎo)致底板、頂板和腹板開裂。②若采用水平分層澆注，即先澆注好底板和腹板，再澆注頂板，在橋墩上方的箱梁區(qū)段，其腹板已加厚，端橫隔板也很強(qiáng)勁，由于其澆注在先，已完成大部分收縮，當(dāng)頂板澆注后，其收縮及水化熱降溫收縮會(huì)受到腹板和端橫隔板的約束，而產(chǎn)生頂板水平裂縫。

（2）預(yù)防措施：①三跨連續(xù)梁應(yīng)縱向分段施工，在墩頂上方節(jié)段預(yù)留后澆注節(jié)段；②盡可能縮短頂板與腹板和端橫隔板之間的齡期差；③采用低收縮、低水化熱混凝土。

五、預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工安全注意事項(xiàng)1、吊裝過程中T梁側(cè)彎失穩(wěn)：防止措施：設(shè)計(jì)的T梁應(yīng)有足夠的翼緣寬度和腹板厚度。T梁吊裝的重心應(yīng)盡量向上，T梁的位置應(yīng)保持豎向。五、預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工安全注意事項(xiàng)2、T梁安裝就位后傾倒：防止措施：T梁在支座上就位的同時(shí)，應(yīng)在兩側(cè)加可靠橫撐使其穩(wěn)定，并盡快使其與相鄰已就位T梁在橫向相連續(xù)。3、防止架橋機(jī)損壞造成嚴(yán)重事故。六、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性施工注意事項(xiàng)

結(jié)構(gòu)耐久性：在設(shè)計(jì)確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的期限內(nèi)保持其適用性和安全性的能力

結(jié)構(gòu)的使用年限：結(jié)構(gòu)建成后，各種性能均能滿足使用要求的實(shí)際年限。

設(shè)計(jì)使用年限：在設(shè)計(jì)確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，作為結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)依據(jù)并具有一定保證率的目標(biāo)使用年限。1、耐久性設(shè)計(jì)內(nèi)容2、耐久性環(huán)境劃分3、耐久性作用等級(jí)304、耐久性使用年限5、施工注意事項(xiàng)配制耐久混凝土的硅酸鹽水泥一般應(yīng)為品質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度等級(jí)宜為42.5。配制耐久混凝土所用的礦物摻合料可為優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)高爐礦渣、硅灰、石灰石粉、天然火山灰等材料。摻合料必須品質(zhì)穩(wěn)定、來(lái)料均勻、來(lái)源固定。優(yōu)質(zhì)粉煤灰：燒失量應(yīng)盡可能低(不宜大于5%),對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土和引氣混凝土不大于3%?；炷林械姆勖夯覔搅繎?yīng)不少于膠凝材料總量的20%，優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻量可到膠凝材料總量的50%甚至更多。配制耐久混凝土的骨料：質(zhì)地均勻堅(jiān)固，粒形和級(jí)配良好、吸水率低、空隙率小，不宜采用鄂式破碎機(jī)生產(chǎn)的粗骨料，嚴(yán)格限制針、片狀顆粒含量，要求用反擊碎石。外加劑中的氯離子含量不得大于混凝土中膠凝材料總量的0.02%，高效減水劑中的硫酸鈉含量不宜大于減水劑干重的15%，宜采用聚羧酸類。氯化鈣不能作為混凝土外加劑使用，如用作冬季施工的防凍劑等。33盡量降低拌和水用量和坍落度，用水量不宜高于150Kg/m3，坍落度宜控制在16cm以內(nèi)（王鐵夢(mèng)專家主張12±2cm），不要超過18cm。應(yīng)限制單方混凝土中膠凝材料的最高用量，并盡可能減少膠凝材料中的硅酸鹽水泥用量。中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)“指南”規(guī)定：?jiǎn)畏交炷聊z凝材料總量不宜高于400Kg/m3（C30以下）、450Kg/m3（C40-C50）和500Kg/m3（C50以上）?！惰F路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》也有相應(yīng)規(guī)定。美國(guó)AASHTO規(guī)范規(guī)定不應(yīng)超過475Kg/m3。34耐久混凝土工程正式施工前，應(yīng)針對(duì)工程特點(diǎn)和施工環(huán)境與施工條件，會(huì)同設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及混凝土供應(yīng)等各方，共同制定施工全過程和各個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制及質(zhì)量保證措施。耐久混凝土施工中，需要重點(diǎn)保證質(zhì)量并采取專門措施的內(nèi)容有：結(jié)構(gòu)表層混凝土的密實(shí)性、均勻性與良好的養(yǎng)護(hù)，混凝土保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確性，混凝土裂縫控制。耐久混凝土的原材料及配比，應(yīng)在正式施工前的混凝土試配工作中，通過混凝土工作性、強(qiáng)度和耐久性指標(biāo)的測(cè)定，并通過抗裂性能的對(duì)比試驗(yàn)后確定。35為保證鋼筋保護(hù)層厚度尺寸及鋼筋定位的準(zhǔn)確性，宜采用工程塑料制作的保護(hù)層定位夾或定型生產(chǎn)的纖維砂漿塊。泵送混凝土的坍落度不宜過大以避免離析和泌水。結(jié)構(gòu)表層混凝土的耐久性質(zhì)量在很大程度上取決于施工養(yǎng)護(hù)過程中的濕度和溫度控制。在混凝土發(fā)熱階段最好采用噴霧養(yǎng)護(hù)，避免混凝土表面溫度產(chǎn)生驟變?；炷恋娜肽囟葢?yīng)視氣溫而調(diào)整，在炎熱氣候下不宜高于氣溫或超過30℃，負(fù)溫下不宜低于12℃。36現(xiàn)澆混凝土應(yīng)有充分的潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間。混凝土的拆模時(shí)間除需考慮強(qiáng)度外，還應(yīng)考慮到拆模時(shí)混凝土的溫度不能過高，以避免接觸空氣時(shí)降溫過快而開裂，更不能在此時(shí)澆注涼水養(yǎng)護(hù)。