段进锋(1982-06-09),男,1982年生,河北石家庄人, 中交路建第四工程有限公司,助理工程师,主要从事工程施工管理。
摘要:在高速公路桥梁施工中,由于受到各种施工因素的影响,譬如施工过程中的温度急剧变化、施工方法掌握不当等,致使桥梁在施工过程中产生裂缝。桥梁裂缝对其施工质量和使用寿命的影响是最直接的。因此,笔者认为要结合施工实践,对高速公路桥梁施工裂缝产生的原因进行分析,并针对裂缝产生的原因提出相应的问题解决思路和弥补措施。
关键词:高速公路 桥梁施工 裂缝处理
中图分类号:u412.36+6文献标识码:a 文章编号:
1.高速公路桥梁施工裂缝产生的原因
高速公路桥梁施工裂缝现象比较常见,其形成的原因较为繁多复杂,主要有以下几种:
1)桥梁在静荷载和动荷载的影响下,产生直接应力裂缝和次应力裂缝等结构性裂缝,其产生的原因是:在安装等施工期间,施工设备和材料随意堆放,给桥面带来超出规定范围的荷载;在起吊、运输、翻转的过程中,缺乏对预制结构受力的通盘考虑,而且由于没有严格遵循设计图纸的施工程序施工,从而导致结构受力模式的改变;局部施工中,某些部位结构的工作状态计算不准确,从而致使结构开裂;在进行受力构件挖孔的过程中,在空洞附近会出现绕射现象,由此产生的应力集中成为荷载裂缝的诱因。
2)高速公路桥梁施工时间长,因此将承受各种气候温度变化的影响。在外部环境发生变化的同时,桥梁的内部的温度也会发生一定程度的变化,尤其是具有热胀冷缩性质的混凝土,在外界温度的影响下,结构产生的应力为了突破外部约束,当应力超过混凝土所能承受的最大抗拉强度,容易发生变形。引起桥梁内部温度变化的因素有:四季温差的变化,虽然变化有过渡的阶段,但长时间的年温差对桥梁的结构仍然会使其产生纵向位移,引起温度的裂缝,这种情况常见拱桥和钢架桥等;桥面、桥梁和侧面等在太阳直晒下,不同部位的温度变化会呈不均匀状态,局部的拉应力变大,由此结构的局部会产生温度裂缝;温度的突然下降,譬如冷空气的突然来袭,桥的外部温度急速下降,而内部的温度变化较慢,温度的不均导致裂缝出现;冬季施工过程中,由于没有采用必要的养护措施,致使内外温度不均,由此产生裂缝。
3)桥梁实际施工中,收缩裂缝是混凝土施工常见的现象:塑性收缩,在浇筑混凝土之后的四五个小时内,水泥产生激烈的水化反应,反应的过程中,出现泌水等现象,混凝土由于失水过多而收缩;干缩,在混凝土凝结成块后,表层水分蒸发使得混凝土温度慢慢降低,体积也随之缩小,混凝土需要承受一定的收缩拉力,而拉力超出混凝土的承受能力,就会产生裂缝;空气中的二氧化碳含量过高,与水泥、水等发生化学反应,容易产生炭化收缩。
2.高速公路桥梁施工裂缝处理的方法
2.1施工过程中的荷载控制
荷载产生的裂缝属于结构性问题,因此我们可以在施工过程中加以预防处理:
1)施工前认真解读施工图纸,了解设计者的设计意图以及技术要求,在了解桥梁结构的全部受力特征,并掌握各分部的荷载大小之后,方可制定施工规范。
2)在制定施工规范的时候,要以科学合理的施工顺序为引导线,说明操作程序,譬如控制吊点的位置规定,使得结构的受力模式不会受到外界的影响而改变。
3)认真分析结构荷载产生裂缝的原因,并针对不同的荷载情况,提前做好预防和治理的措施。
4)发生结构裂缝之后,应该在保证结构承载力等不变的情况下,综合考虑温度和收缩的影响,避免其他因素引起裂缝的重新出现。
5)为减少人为等对桥梁结构产生负面影响,譬如安装时材料设备的乱放问题等,我们要制定严格的操作规范予以约束和处理违规操作行为,并对桥梁的强度和振动疲劳等进行适时检测,做到防范于未然。
2.2施工中减少温度的负面影响
温度的高低非人为可以自主控制,根据笔者的施工经验,由于温度产生的桥梁裂缝,我们只能通过最大限度减少温度对桥梁施工的负面影响,来控制温度裂缝的产生:
1)温度应力分析:分为三个阶段进行分析,一是早期温度应力,检测水泥的水化放出量和混凝土的上弹性模量,二是中期温度应力,这是混凝土等冷却到恒温状态时,对外界温度变化的分析,三是后期温度应力,综合考虑外界温度和结构温度的变化。
2)控制温度的措施,一是通过改善股骨料级配,减少混凝土中的水泥用量,二是在拌合混凝土的同时,用水冷却浇筑混凝土的温度,三是浇筑之前,预先将水管埋设其中,再进行混凝土浇筑,浇筑之后通水冷却,四是在气温突然下降时,做好桥梁表面的保温工作。
3)保温养护,从桥梁结构的温度应力现象角度观察,对其进行施工时保温养护,能够防止表面的早期裂缝出现,防止混凝土内部温度不均产生表面裂缝,要将养护部位保持在适宜温湿条件下,保证养护部位不会受到急剧变化的温度和湿度影响,从而有效防止冷缩或者干缩的危害,达到预期的设计强度,提高其抗裂能力。
2.3控制桥梁收缩的方法
针对桥梁收缩等各种类型,为减少由于收缩而导致的裂缝产生,可从以下几个方面进行探讨:
1)优化混凝土的配合比,查阅混凝土配合比的各种材料之后,制定多种方案,通过对比分析,选择可行性较强的方案。而在技术方面,一是要控制水灰比,二是要采取高强度的水泥材料,三是要高标准控制外加剂,四是在初凝时间内提高养护的温湿度,控制配合混凝土的质量。
2)优化骨料的级配,减少搅拌的次数,在浇筑和下料的过程中的速度均匀,边振捣变密实,在竖向变截面处采用分层浇筑的方法。
3)覆盖保湿,这是一种较为经济有效的预防收缩裂缝产生的方法,在确定温度、湿度以及材料品种的前提下,增减养护的时间。
4)根据施工实情控制水泥用量,也能够有效防止收缩裂缝情况的发生。
3.结束语
综上所述,高速公路桥梁施工裂缝牵涉到多方面的因素。笔者认为要对施工裂缝进行防治,就必须将这些裂缝产生的原因综合起来,进行统一探讨,我们要在施工的过程中,严格按照施工的技术规范,在进行规范施工的前提下,保证桥梁结构的安全耐用,杜绝裂缝情况发生,提高桥梁的使用寿命。
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