分析公路沥青路面裂缝成因和措施论文
沥青路面产生裂缝是路面较常见的病害之一。裂缝产生的类型主要有四大类型:①横向裂缝:②纵向裂缝;⑧块状裂缝:④龟裂。无论是哪种裂缝,都是对路面的一种结构性破坏,在其发展的初期对路面的行车功能还未产生大的影响,但在行车荷载,温度以及雨水等的作用下,其破坏程度必将进一步扩大,最终会引起路面结构的破坏,导致行驶功能降低,影响行车安全。
1 横向裂缝
横向裂缝是指与行车路线近于垂直的裂缝,偶尔会伴有少量支缝。横向裂缝在沥青路面中发生次数最多,通常情况下,沥青路面的横向裂缝都能通过面层显现出来,但有时侯半刚性本身的横向开裂并未影响到面层,这种情况下虽然基层的横向裂缝已经存在,但如果不对路面进行开挖或者进行无破损检测是不能知道的。
1.1反射裂缝
沥青面层的特点是强度和刚度较大,变形能力较差,在温度或湿度变化时易产生开裂缝。基层开裂时,如果面层与基层之间的粘结作用好,面层则给予基层约束作用,这一约束导致基层的开裂在沥青面层内部产生拉应力和拉应变,再加上行车荷载产生的应力叠加作用,当面层内部拉应力或拉应变超过沥青的允许拉应力或拉应变时,沥青层就会在对应基层裂缝的位置发生底部的开裂;如果面层比较薄,裂缝就会自下而上地发展到面层表面,形成“路面反射裂缝”。
1.2温缩裂缝
温缩裂缝是横向裂缝的一种重要表现形式,主要包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝是由于沥青面层的温度较低或温度骤然下降导致沥青面层温度的梯度变化较快造成的。当温度应力超过道路材料的抗拉强度时便发生开裂导致裂缝,低温收缩首先发生在温度较低,沥青面层质量有缺陷的局部地区。先从表面开始向深度方向,最薄弱的路基横断面扩展。
2 纵向裂缝
纵向裂缝是与道路中线大致平行的裂缝,有时伴有少量支缝。在半填半挖或高填方路段,常由于压实得不好,路基出现不均匀沉降从而产生纵向裂缝;道路加宽的新旧路基结合部位如果处理不好可能产生纵向裂缝。这两类纵向裂缝的长度一般较长,深度可自路面表面深入到路基内部,产生的危害性很大。
3 块状裂缝
一般认为裂缝间距在0.3—3米、面积为0.1—10平方的裂缝为块状裂缝。块状裂缝也是路面常见的一种病害,常见于运营多年的公路。其发生的主要原因可分为两类:一是因为基层强度较低,二是面层强度不足。
3.1基层强度低导致的块裂
荷载作用下导致基层破碎,破碎后的'基层荷载变形量较大,反映到了面层导致面层发生块状裂缝,同时伴有沉陷病害发生;一般情况下,是该原因造成的块状裂缝居多。
3.2面层强度低导致的块裂
有时基层整体性完好,但沥青面层本身因种种原因造成强度不足,这种情况同样可导致块状裂缝发生。当然,面层与基层同时出现问题更易造成块状裂缝。不管是哪种情况,在块状裂缝的形成、发展过程中,雨水的浸入起到了“催化”的作用。
3.3龟裂
龟裂是在路面局部区域内,发生的类似龟纹状的裂缝:龟裂往往伴有沉陷和唧浆现象。一般认为,龟裂是路面结构在重复荷载作用下的疲劳破坏,是结构强度不足的体现。
(1)基层强度太高导致的龟裂
基层强度太高,不仅导致更多的干缩、温缩裂缝产生,而且使反射裂缝发生的更为严重,还会造成龟裂发生。这类因基层强度高而发生的龟裂,开裂时首先从基层开始,然后向上发展。
(2)层间粘结不良导致的龟裂
有一类龟裂的发生是出于层间粘结不良造成的。即由于沥青层与其下的沥青层粘结不好,上下层脱开,导致表面层的沥青混合料单独承受荷载和温度的作用,从而发生轻微龟裂。
(3)疲劳导致的龟裂
但还有一类发生在上面层的龟裂,并非因为层间粘结不良造成。而是路面运营若干年后,路面经受行车荷载和温度升降的反复作用,导致沥青结合料老化、沥青混合料劲度模量增大、疲劳性能下降造成的。
4 沥青路面裂缝的预防措施
4.1采用合理的防裂性能好的材料
采用优质沥青,采用密实型沥青混凝土面层,因为较小的空隙率使沥青混凝土路面具有透水性小,水稳性好,耐久性高,有较大的抵抗自然因素的能力,同时可以延缓裂缝的扩展。基层选用干缩系数和温缩系数小,抗拉强度高的半刚性材料。用橡胶沥青或聚合物改性沥青做沥青混凝土表面的封层,可提高表面层的抗温度裂缝能力。
4.2沥青面层应有足够的厚度
使用稠度较低、温度敏感性低的沥青,可以减少或延缓路面的开裂。路面所在地区的气温越低,开裂则越严重。沥青材料的老化,对低温更为敏感,使路面产生开裂的可能性增大。增加沥青面层的厚度可以减少或者延缓路面的开裂,但不能完全阻止裂缝再次发生。
4.3提高路基的强度和稳定性
路基是路面结构的基础,路基具有足够的强度和整体稳定性,为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要的保证,路基的强度与稳定性在很大程度上影响了路面的使用性能。因此必须采取有效措施处理好影响路基稳定性和强度的关键环节,否则将产生不均匀沉降使路面发生开裂。
4.4严格施工工序,精心组织施工
路基施工时,要严格控制路基的填筑工艺,施工中要严格检验压实度,确保路基的强度。基层施工时,要充分压实横缝和纵缝,严格控制施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或规范容许的范围内。碾压完成后需及时养生,碾压完成后或最迟在养生结束后立即用乳化沥青做透层或封层,透层或封层完成后应尽快铺筑沥青面层,以减少因干缩而产生的裂缝。
5 结语
在沥青混凝土路面施工中,只要采取有效的措施,严格规范施工,科学合理养护,采取防治结合,就能有效控制沥青路面开裂的问题,提高沥青路面的质量,延长使用寿命。
路基路面病害科学检测与养护措施论文
摘要 :首先介绍了高速公路路基路面普遍的病害。随后就高速公路路基路面病害问题的检测技术展开探讨,包括检测原则、选择检测技术、检测技术种类。重点分析了高速公路路面路基病害的预防养护措施,如路基、路面早期病害的原因和表现以及高速公路预防和养护措施。结论证实,要运用科学的检测技术,在高速公路施工结束早期及早检测出存在的病害问题,找出问题并进行及时的预防养护,保证高速公路施工符合建设要求。
关键词 :高速公路;路基路面病害;科学检测;预防养护
1高速公路路基路面普遍的病害
1.1车辙损害
车辙损害是高速公路路面常见的病害情况,主要特点是路面具有明显的车辙痕迹,还有的发生明显的凹陷,导致发生车辙损害的原因有两个。第一是路面材料不耐高温,在夏季日晒情况下路面会变软,从而导致车辙出现。第二原因是车辆超载,当车辆载荷过大超出路基承载范围,就会发生路面沉降,导致车辙出现。
1.2结构性破坏
高速公路发生结构破坏具有多种表现,包括网状裂纹、横裂纹等种类。引发高速公路出现结构破坏的原因非常多,可以总结为三种。一是高速公路受到外部水体侵蚀,对材料结构造成破坏,引发结构破坏。二是路面防水层性能比较低,不能起到很好的防水效果,雨水冲刷后破坏了公路结构。三是没有很好的养护管理,外界温度会影响混凝土收缩变化,最终导致裂缝出现。
1.3沉降不均
高速公路建设中非常容易出现沉降不均,这个问题很难处理。导致沉降不均的原因非常多。施工方面的因素是,路基碾压施工不够合理,没有达到设计标准。此外,路基施工材料填筑不合格,压缩系数及路基设计都有偏差,这样都引发了沉降出现。施工以外的因素包括,没有勘察好施工地质条件,导致发生沉降隐患。
2高速公路路基路面病害问题的检测技术
2.1检测原则
对高速公路定期检测可以全面了解公路的情况,做好公路的全面诊断。为了全方面检测公路病害情况,要制定科学化的检测流程,进行科学化的检测,才能获得准确的检测结果并制定出相应的解决方法。及时检测路基路面的病害问题,可以促进高速公路的使用和发展。检测时,要遵循相关的原则开展,主要有:一,确保检测结果准确无误。对病害进行检测是为了及时发现高速公路路基路面存在的不同质量问题,尽快消除隐患,提高高速公路安全性。二,确保检测高效。检测病害问题时,一般是在公路施工结束后进行,还有的在正式运营后。当公路通车运营后,进行病害检测会对正常交通造成影响,所以需要提高检测工作的效率,可以在短时间内就完成工作,恢复正常运营。三,要确保病害检测具有经济性。经济性指的是,在一定成本下,能够进行高质量的检测,避免浪费。四,要遵循针对性检测原则。在高速公路路基路面进行全面检测的同时,还要做好针对性的检测。检测过程中有针对性和目的性,既可以缩短公路检测时间,又可以节省公路检测中的人力和物力。因此遵照针对性原则,可以显著提升检测效率,还能做到有针对性。比如在卡车经常路过的路段进行针对性检测,可以及时发现由于重载负荷引起的路基路面病害,这就要配合交警部门严格查处违法超载车辆,由于连年超载会导致高速公路发生严重损害,必须技术加以维护。
2.2选择检测技术
对高速公路路基路面病害检测要运用多种检测技术,在不同条件下,选择的检测技术是各不相同的。所以,要针对高速公路具体的病害问题,采取恰当的检测技术。当路面发生病害不会影响到正常交通的时候,可以采用无损检测全面检查路面,一旦发现问题要及时处理。如果高速公路路面发生大面积损害,首先要采用无损检测技术,但如果不能达到检测效果,就要采用破坏性的检测技术。例如,对路面网状裂缝进行检测时,因为其是受到外界很大的`载荷,对周围环境和交通都会造成很大影响。在这种条件下,就要选择使用破坏性的检测方法,通常采用钻芯取样。当路面遭受的破坏比较大,对交通造成影响时,只能挖除路面,检测路基的情况,才能发现病害原因。
2.3检测技术种类
检测高速公路路基路面病害是一个重要工作,检测内容主要有弯沉检测、平整度检测、摩擦系数检测、路面破损检测和裂缝检测等。用于检测的技术主要包括:雷达探地检测技术、声波检测技术、EH-4连续电导率检测和可控源高分辨地震波检测等。弯沉检测指的是对路基路面出现的沉降和沉降引发的弯曲情况进行检测。平整度检测是对路面平整情况进行检测,它关系到车辆行驶的舒适度。裂缝检测指的是检测路面裂缝引发的原因。以上的检测技术,它们的检测原理是非常不同的,例如雷达探地检测法使用雷达检测路面存在的缺陷;声波探测法通过发出声波对路面病害进行检测。针对不同病害形式,要根据不同表现采取相应的检测,从而保证检测结果的准确和高效。
3高速公路路面路基病害的预防养护措施
3.1路基早期病害的原因和表现
路基是高速公路重要构成部分,一旦路基出现病害会直接影响到公路的整体质量,造成严重的后果。根据调查,路基早期病害表现有非常多类型,会引发行车的安全事故。首先,路基压实度不够高。这会导致路面沉降和路基发生破坏的连锁反应,特别是纵向压实度不够高,路面会出现纵向裂纹。其次经常存在桥头跳车的情况。桥头跳车的出现原因是,由于地基沉降不均匀,使得桥面和路面连接缝位置有了高度差,当车辆通过此高度差的时候就会出现跳车的情况。最后是水破坏问题。水破坏会使路基发生损坏,导致路基质量下降。在一些路段,由于地理的原因,水的流速非常大,会对路基材料进行冲刷,还有的会出现洪水冲刷路基。
3.2路面早期病害的表现
和路基的问题相比,路面具有更加多样的问题。路面早期的病害包括变形破坏、沉降破坏和松散破坏等问题。这些不同的病害相互间既有不同之处,也有内在的联系。针对变形破坏和沉降破坏,这两种病害的表现特点是一样的,还有的时候沉降破坏会导致变形破坏。松散破坏的原因是施工导致的问题,当车辆碾压后,会发生松散破坏,造成车辙、裂纹等问题。
3.3高速公路预防和养护措施
不管是路基病害还是路面病害,当发生早期病害的时候,要及时开展预防养护措施,从而尽快消除问题,确保高速公路施工质量。进行路面预防养护时,先要翻修破损的路面,进行翻修后使公路能够符合通行的要求。比如某地的部分高速公路,在2016年翻修过一次,增强了整体道路质量。另外还要修补破坏不严重的路面。在某个高速路段,落石砸在了路面上,对部分路段造成了不同程度的损害,采用混凝土修补后,使路面满足了高速公路的设计要求。最后,还要对路面裂缝进行处理。当路面出现裂缝时,要找出裂缝的原因,制定针对裂缝的解决对策。比如,当裂缝宽度在2mm以下时,可以使用灌浆法,使用环氧树脂进行填补。一旦裂缝在10mm以上就要进行开挖,安置钢筋架,把环氧树脂灌注在里面,最后使用混凝土抹平。路基预防养护措施为,先要增强桩基,特别是桥梁部分的桩基,采用有效的桩基施工,避免造成沉降。另外,还要加强路基碾压施工,合理制定碾压次数,进行均匀碾压、多次碾压,保证路基材料密实度符合要求,最终保证高速公路在使用过程中不会发生沉降。
4结语
高速公路在施工中,路基路面是重点和难点部分,在施工刚结束的早期阶段,极易存在很多病害问题,比如裂纹、车辙和沉降等问题。这些病害虽然在一段时间内不能影响到整体高速公路的使用性能,但是会大大降低局部路段的行车安全和质量。所以要运用科学的检测技术,在高速公路施工结束早期及早检测出存在的病害问题,及时找出问题并进行及时的预防养护,保证高速公路施工符合建设要求。
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公路桥梁工程试验检测技术研究论文
近几年,我国的公路桥梁工程中的试验检测技术取得了很好的发展,但是在实际的工程施工中,试验检测技术还是没有得到应有的重视,这样就致使了我国的公路桥梁事故的频发。通过这些施工事故,我们可以得出要想保障公路桥梁的施工质量,最为保险的一项工作就是要进行公路桥梁施工的试验检测。本文针对公路桥梁施工中的试验检测技术的应用从三个方面进行叙述。第一个方面是简单阐述公路桥梁工程中试验检测技术的应用重要性;第二个方面是简要阐述公路桥梁施工工程中的试验检测技术的具体原因和相关的内容。第三个方面是简要阐述公路桥梁施工工程中的试验检测技术的具体的技术点。下面进行详细的介绍。
一、公路桥梁工程中试验检测技术的应用重要性
关于公路桥梁工程中试验检测技术的应用重要性的阐述,本文从四个方面进行阐述。第一个方面是公路桥梁工程施工中的试验检测技术的应用是对整个桥梁工程的施工质量的一种保障。第二个方面是公路桥梁工程施工中的试验检测技术的应用能够找出施工中应用的正确的施工材料,节约了施工的成本。第三个方面是公路桥梁工程施工中的试验检测技术的应用可以推进这项新技术的发展和推广。第四个方面是公路桥梁工程施工中的试验检测技术的应用能够检测工程中使用的材料的优劣性。下面进行详细的叙述。(1)公路桥梁工程施工中的试验检测技术的应用是对整个桥梁工程的施工质量的一种保障。我们在进行公路桥梁的试验检测应用是要采集相关的检测理论,并且要熟练的掌握试验检测的相关的操作技能和有关的公路桥梁的知识,只有这样才能够进行较为准确的试验检测数据。这些数据主要包含了施工的工程参数,施工中的质量控制参数和施工结束时的验收评定数据等等。(2)公路桥梁工程施工中的试验检测技术的应用能够找出施工中应用的正确的施工材料,节约了施工的成本。通过公路桥梁的`施工中的试验检测技术的应用,我们可以甄别施工用的材料的特性,这样可以通过施工现场的条件来进行材料的选取和供应。这样就会减少施工材料的运输时间和采买成本。通过试验检测我们可以大幅度的降低工程的实际造价。同时还可以就地取材,通过试验可以很准确的得出当地材料的基本信息,是否符合我们施工中的要求等。(3)公路桥梁工程施工中的试验检测技术的应用可以推进这项新技术的发展和推广。在试验检测技术的应用中,我们可以使用新型的工艺和新型的材料来进行公路桥梁的施工。我们要通过新型的技术的应用来判断这种新技术的可行性和有效性等特性,为我们的公路桥梁的施工提供更多的可能。整体推进施工的进程和施工进度及施工质量。(4)公路桥梁工程施工中的试验检测技术的应用能够检测工程中使用的材料的优劣性。我们通过试验的新型技术来辨别施工用的材料的质量的好坏,进而我们可以总结出来一套相关的鉴别材料优劣的手段,这样对于提升公路桥梁施工的质量有很大的帮助。
二、公路桥梁施工工程中的试验检测技术的具体原因和相关的内容
关于公路桥梁施工工程中的试验检测技术的具体原因和相关的内容的阐述,本文主要从两个方面进行阐述。第一方面是公路桥梁施工中的试验检测技术的应用具体原因;第二个方面是公路桥梁施工中的试验检测技术的相关的内容。下面进行详细的叙述。(1)简述公路桥梁施工中的试验检测技术的应用具体原因。首先是试验检测技术的应用可以为公路桥梁的施工提供充足的施工和设计的材料;其次是试验检测技术的应用能够提升公路桥梁的质量要求,可以通过试验给出桥梁承载力的最大值,提升桥梁的质量。第三是试验检测技术的应用可以提前检测出施工过程中的施工质量事故,排除施工质量的隐患。第四是试验检测技术的应用可以提升施工的质量规范要求。最后是试验检测技术的应用能够为公路桥梁的施工提供正确的设计标准。(2)简述公路桥梁施工中的试验检测技术的相关的内容。试验检测技术主要是检测施工中的使用材料,包括石沙和混凝土等,还包括成品和半成品等。我们通过这些材料的检测得出最优的施工用材料。对于不合格的施工用材料进行打废处理。我们在这一个过程中,要严格的按照相关的程序进行试验检测。
三、公路桥梁施工工程中的试验检测技术的具体的技术点
关于公路桥梁施工工程中的试验检测技术的具体的技术点的阐述,主要是通过简述试验检测技术中的静载试验技术。简述试验检测技术中静载试验的试验主要技术点。首先,我们要进行三种变形的监测和试验。我们要对桥梁的竖向挠度,桥梁的侧向挠度及桥梁的扭转变形量这三个数据进行实时的监控。我们在进行桥梁的钢结构的相关检测时,我们要至少采用三个试验点来进行相关的试验,并且我们要通过实验来得出最大值和最小值,通过比较来得出相应的施工应力区间,总结得出桥梁的偏载特性。其次,我们要详细的检查桥梁的本体是否出现裂缝。我们应该采用相关的技术设备来检测初始的裂缝,通过设备的检测,我们可以得出相应的载荷值,我们要对裂缝的位置,长短发展的方向及闭合情况进行详细的记录。如果在试验中,我们没有得到预期的最大负荷值,我们要停止相关的负荷试验,只是进行裂缝的观察,通过经验来完成相关的载荷的收集工作。如果我们在试验中遇到结构较为复杂的桥梁,我们要对桥梁的静载试验作出详细的记录,要观察应力载荷的变化的趋势,并且要对桥梁的制作进行结构上的评定,对伸缩量和伸缩角度进行试验。
对混凝土桥墩开裂的原因及对策分析论文
摘要:
近年来,随着城市公路交通量的增加,公路、桥梁负荷上升、其承载力日趋饱和,考虑不少公路、桥梁采用混凝土结构,且大多为建国后所建,桥龄基本在40年左右,这些旧有桥梁很多都已出现老化、破损、裂缝等现象。大体积混凝土施工的关键问题是控制混凝土温度,防止混凝土裂缝的产生,因此,施工前要制定针对大体积混凝土施工的技术方案,即防止混凝土产生温度裂缝的预案。针对方形桥墩易于开裂的问题,本文通过对方形桥墩在设计、施工及运营期间可能出现的裂缝原因进行列述,并就施工期间水化热、运营期间的温度骤降因素建立有限元模型进行应力场分析,根据分析结果提出相应的处理对策。
关键词: 桥梁工程方形桥墩裂缝对策
引言:
根据相关病害调查,桥墩裂缝是混凝土桥梁最主要的病害形式之一:桥墩作为桥梁结构中重要的下部构件,不仅承担着上部结构及汽车等产生的竖向轴力、水平力和弯矩,有时还受到风力、土压力、流水压力以及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物对墩台的撞击力等荷载的作用。桥墩墩身裂缝直接影响且损害其自身乃至整体桥梁(根据混凝土结构缺损状况评定标准,墩台部件权重约占全桥的50%)的安全性、实用性、耐久性和美观。
裂缝形成原因归结为温度裂缝,温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
1、裂缝成因。
分析桥墩病害的主要表现形式为:混凝土剥落、露筋、砌体风化、灰缝脱落、水平裂缝、竖向裂缝、网状裂缝、水平位移、倾斜、沉降等。其中,裂缝作为混凝土结构的主要病害之一,其成因复杂繁多,裂缝划分无严格界限,每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素,其余因素对于裂缝起到继续发展或加剧劣化的作用。常见的墩身裂缝形式包含:桥墩中心线附近的竖向裂缝、桥墩在日照时间较长侧的裂缝、桥墩模板对拉筋孔处的裂缝、桥墩模板分块接缝处的裂缝、桥墩顶部环向裂缝以及混凝土表面细小、不规则的裂缝。究其开裂原因,拟从桥墩的设计、施工及运营使用三方面进行分析论述。
(1)桥墩设计。
桥墩在设计阶段,结构不计算或漏算、结构受力假设与实际受力不符,内力与配筋计算错误,结构的安全系数不够、设计时考虑的施工可能性与实际情况出现差异等均会使桥墩在外荷载直接作用下产生裂缝。
(2)桥墩施工。
桥墩施工过程中,水化热效应、施工工艺、材料自身等因素都会影响桥墩开裂。
①水化热。混凝土浇注过程中水泥水化放热,受混凝土自身的不良导热性和混凝土热胀冷缩性质影响,桥墩内部温度升高体积膨胀而外部温度相对较低发生收缩,内外相互作用易导致桥墩混凝土外部产生很大的温度拉应力,当混凝土抗拉强度不足以抵抗该拉应力时,会引发桥墩竖向开裂。该类裂缝仅存在于结构表面。
②施工工艺。
在桥墩浇注、起模等过程中,若施工工艺不合理、质量低劣,可能产生各种形式的'裂缝,裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度都因产生的原因而异:模板的倾斜、变形以及接缝都可能会使新浇注的混凝土产生裂缝;混凝土振捣不密实、不均匀,也会引发蜂窝、麻面等缺陷;混凝土的初期养护时的急剧干燥也会引发混凝土表面的不规则裂缝;混凝土入模温度过高、施工拆模过早也会导致墩身开裂。
(3)桥墩运营。
桥梁在运营阶段,交通量的增长、超出设计荷载的重型车辆过桥、钢筋的锈蚀等都会影响桥梁墩柱及其它构件的裂缝开展情况。当墩柱受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,则应特别注意,往往是结构达到承载力极限的标志。此外,环境温度对桥墩等构件的开裂影响也不容忽视,引起混凝土桥墩温度变化的主要因素包括:年、月温差、日照变化、骤降温差等,尤其是入冬期间温度骤降极易造成桥墩等大体积构件开裂。
2、裂缝对策研究。
混凝土不可避免地带裂缝工作,裂缝的存在和发展也将一定程度地削弱相应部位构件的承载力,并进一步引发保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等,甚或危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。因而,针对前裂缝在设计、施工及运营阶段可能出现的原因,进行控制对策的研究,列述如下。
(1)设计阶段。
在计算模型选取合理、桥墩强度、刚度、稳定性等满足规范要求的条件下,可选择尺寸较小的圆形截面桥墩,以一定程度地减缓减弱其温度应力峰值,从而降低其开裂风险。此外,在桥墩四周加防裂钢筋网,配筋除满足承载力及构造要求外,应结合水泥水化热引起的温度应力增配钢筋,以提高钢筋控制裂缝的能力。
(2)施工阶段。
①水化热。
R.Springenschmid认为,混凝土的2/3应力来自于温度变化,1/3来自干缩和湿胀。典型的波特兰水泥会在开始3天内放出约50%的水化热。可见,水化热是混凝土早期温度应力的主要来源,过快过高的水化热是早期开裂的主要原因。针对水化热效应,可采取以下措施以改善并控制开裂情况:在满足设计强度的前提下,尽可能采用圆形截面柱、尽可能采用低标号混凝土;采用低水化热的水泥或掺粉煤灰的水泥或掺缓凝剂,其对改善混凝土和易性、降低温升、减小收缩具有较好的效果,也可提高自身抗裂性。此外,对墩身内部布设冷水管以循环降温。
②入模温度。
降低混凝土的入模温度也是一项降低混凝土温度应力的重要措施。一般的,混凝土从塑形状态转变为弹性状态时,浇注温度越低开裂倾向越小。过高的入模温度会加剧了混凝土的早期温升,使得温度应力更大。
③其它。
桥墩的模板应具备足够的强度、刚度和稳定性,可承受新浇混凝土的重力、侧压力以及施工过程中可能产生的各种荷载;混凝土的振捣密实、均匀,可有效防止收缩裂缝,不可过捣,否则造成混凝土离析;拆模不应太早,混凝土终凝后对墩柱表面应及时的保湿保温养护,使水泥水化作用顺利进行,以提高混凝土的抗拉强度。主要养护方法包括:覆盖养护、浇水养护、储水养护和薄膜养护等。
(3)运营阶段。
运营阶段的抗裂措施应主要包含两方面内容:对潜在开裂隐患的控制和既有裂缝的修补控制。对于前者,若不考虑地震、撞击等偶然因素的影响,桥梁在运营期间的裂缝则主要跟环境变化相关。根据前文的温度骤降影响分析,圆形截面柱的抗裂情况较另2者略优,因而,可优先选择圆截面柱作为桥墩的设计方案。
除此,可在温度骤降前期或初期,于桥墩表面附加保温材料或涂抹防护材料以削减温度骤降带来的影响。对于后者,虽然对桥墩混凝土的原材料、配合比及工艺等方面加强预防措施,但混凝土桥墩的裂缝仍不可避免。根据《公路工程质量检验评定标准》规定,公路桥墩裂缝缝宽>0.15mm,铁路桥墩裂缝缝宽>0.2mm以下的局部收缩裂缝,须进行处理、修补。对于运营期间出现的裂缝,由变形变化所引起的裂缝,其无承载力危险,可采用防水型化学灌浆技术作一般表面处理。
混凝土桥墩工程中,多属于大体积混凝土工程,较易出现裂缝。只有在设计、施工、运营各阶段进行科学、合理的运作,可减轻减缓混凝土的裂缝开展。根据前文,相同体积情况下,满足强度、刚度、稳定性要求后,圆截面柱较矩形柱受施工期间水化热、运营期间温度骤降所引起的温度应力小,因而建议桥墩设计采用圆截面。