混凝土相关论文范文集,与桥梁裂缝的成因相关毕业论文怎么写

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【摘 要】实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因.混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种.

【关 键 词】桥梁裂缝；事故处理

1.荷载引起的裂缝

混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种.直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝.裂缝产生的原因有：

（1）设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够.结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等.

（2）施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等.

（3）使用阶段,超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等.

2.次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝.裂缝产生的原因有

（1）在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂.例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰,理论计算该处不会存在弯矩,但实际该铰仍然能够抗弯,以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀.

（2）桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋.研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中.在长跨预应力连续梁中,经常在跨内根据截面内力需要截断钢束,设置锚头,而在锚固断面附近经常可以看到裂缝.因此,若处理不当,在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝.实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因.次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质.次应力裂缝也是由荷载引起,仅是按常规一般不计算,但随着现代计算手段的不断完善,次应力裂缝也是可以做到合理验算的.例如现在对预应力、徐变等产生的二次应力,不少平面杆系有限元程序均可正确计算,但在40年前却比较困难.在设计上,应注意避免结构突变（或断面突变）,当不能回避时,应做局部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋,转角处增配斜向钢筋,对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢.

3.荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点

这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位.但必须指出,如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小.根据结构不同受力方式,产生的裂缝特征如下：

（1）中心受拉.裂缝贯穿构件横截面,间距大体相等,且垂直于受力方向.采用螺纹钢筋时,裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝.

（2）中心受压.沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝.

（3）受弯.弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝,并逐渐向中和轴方向发展.采用螺纹钢筋时,裂缝间可见较短的次裂缝.当结构配筋较少时,裂缝少而宽,结构可能发生脆性破坏.

（4）大偏心受压.大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件,类似于受弯构件.

（5）小偏心受压.小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件,类似于中心受压构件.

（6）受剪.当箍筋太密时发生斜压破坏,沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏,沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝.

（7）受扭.构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝,并向相邻面以螺旋方向展开.

（8）受冲切.沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂,形成冲切面.

（9）局部受压.在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝.

4.温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝.在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出活载应力.温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢.引起温度变化主要因素有：

（1）年温差.一年中四季温度不断变化,但变化相对缓慢,对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移,一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调,只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝,例如拱桥、刚架桥等.我国年温差一般以一月和七月月平均温度的作为变化幅度.考虑到混凝土的蠕变特性,年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减.

（2）日照.桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后,温度明显高于其它部位,温度梯度呈非线形分布.由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝.日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因.

（3）骤然降温.突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降,但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度.日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行,混凝土弹性模量不考虑折减.

（4）水化热.出现在施工过程中,大体积混凝土（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使表面出现裂缝.施工中应根据实际情况,尽量选择水化热低的水泥品种,限制水泥单位用量,减少骨料入模温度,降低内外温差,并缓慢降温,必要时可采用循环冷却系统进行内部散热,或采用薄层连续浇筑以加快散热.（5）蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当,混凝土骤冷骤热,内外温度不均,易出现裂缝.

（6）预制T梁之间横隔板安装时,支座预埋钢板与调平钢板焊接时,若焊接措施不当,铁件附近混凝土容易烧伤开裂.采用电热张拉法张拉预应力构件时,预应力钢材温度可升高至350℃,混凝土构件也容易开裂.试验研究表明,由火灾等原因引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低,钢筋与混凝土的粘结力随之下降,混凝土温度达到300℃后抗拉强度下降50%,抗压强度下降60%,光圆钢筋与混凝土的粘结力下降80%；由于受热,混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩.

5.收缩引起的裂缝

5.1在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的.在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩.

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（1）塑性收缩.发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5小时左右,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩.塑性收缩所产生量级很大,可达1%左右.在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝.在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处,因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝.为减小混凝土塑性收缩,施工时应控制水灰比,避免过长时间的搅拌,下料不宜太快,振捣要密实,竖向变截面处宜分层浇筑.

（2）缩水收缩（干缩）.混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小,称为缩水收缩（干缩）.因混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生

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