裂縫是城市橋梁中最普遍、最常見的病害,幾乎沒有不產生裂縫的橋(qiáo)梁。裂縫主要發生的位置在梁的跨中、支座兩(liǎng)側、梁側(cè)以及梁底,不同的位置其(qí)發生的原因(yīn)也不同(tóng),跨(kuà)中及支座處的裂縫主要是結構裂縫,而其餘位置處的裂縫主要是非結構裂縫。裂縫對鋼筋(jīn)混凝土橋梁不僅(jǐn)在其眼役期間形成安全隱患,而且將長期對(duì)橋梁造成不良影響。一些較為嚴重的裂紋如貫穿縫、網裂對橋梁的安全(quán)運行造(zào)成嚴重危害(hài);另外,裂(liè)縫往往是引起橋(qiáo)梁其他病害的重要因素,如鋼筋腐蝕、凍(dòng)融破壞等(děng),這些病害和裂縫形成惡性循環,對橋梁的耐久性造成嚴重危害。
混凝土產生裂縫的機理是混凝(níng)土中拉應力大於其(qí)抗拉強(qiáng)度或拉(lā)應變大於其極限拉應變。而城市橋梁中裂縫的產生主要歸結為以下幾個原因:
(1)荷載裂縫,在工程實踐(jiàn)中,由荷載引起的裂縫占總混凝土橋梁裂(liè)縫的209《左右。荷載裂縫是混凝土橋梁在靜、動荷載及次應力作用下產生的裂縫,主要分直接應力裂縫和次應力裂縫。直接應力裂縫是(shì)指混凝土橋梁由外荷載引起的直接應力產(chǎn)生(shēng)的裂縫;次應力裂縫是指混凝土橋梁由外荷載引起的次生應力產生的裂縫。
(2)溫度變化引起裂縫,在外界溫度發(fā)生變(biàn)化時,橋梁(liáng)產生裂(liè)縫的(de)一個原因是混凝土內部與外部溫度變化不一致導(dǎo)致變形不一致而產(chǎn)生裂縫。另一個原因是若混凝土在變形(xíng)的時候受到約束,則在(zài)結構內部就會產生溫度應力,當應(yīng)力大於混凝土抗拉強(qiáng)度時便會產生裂縫。
(3)收縮引起(qǐ)的裂縫,混凝土常因收縮引起裂縫。其中(zhōng)混凝(níng)土的塑性收縮和縮水收縮是(shì)引起混凝土(tǔ)體積變形(xíng)的主要原(yuán)因,另外還(hái)有自身收縮和碳化收縮(suō)。
(4)地基基(jī)礎變形引起的裂縫,由於基礎豎向(xiàng)不均(jun1)勻沉降或水平方向位移(yí),使結構中產生附加應力,超出混(hún)凝土結(jié)構的(de)抗(kàng)拉能力,導致(zhì)結構開裂。基礎不均勻(yún)沉降的主要原因有:地質勘察精度不夠、試驗資料不(bú)準(zhǔn)、地基(jī)地質差異太大、結構基礎類型差別(bié)大、地基凍脹等。其中沒有充分掌握地質情況就設(shè)計、施工是造成地基不均(jun1)勻沉(chén)降的主要原因。
(5)鋼筋腐蝕引起的裂縫,由於混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至(zhì)鋼筋表麵,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由於氯化物(wù)介入(rù),鋼筋周(zhōu)圍氯離子含量較高,均可引(yǐn)起鋼筋表麵氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和(hé)水分發生鏽蝕反應,其鏽蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2-4倍,從而(ér)對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力,導致保(bǎo)護層混凝土開裂、剝(bāo)離,沿鋼筋(jīn)縱向(xiàng)產生(shēng)裂縫,並(bìng)有鏽跡滲到混凝土表麵。由於鏽蝕,使得鋼筋有效斷麵麵積減(jiǎn)小,鋼筋與混(hún)凝土握裹力削弱,結構承載力下降,並將誘發其他(tā)形式的裂縫,加劇鋼筋鏽蝕,導致結(jié)構破壞。
(6)凍脹引起的(de)裂縫,當氣溫低於o℃時,吸(xī)水飽和的混凝土出現冰凍,遊離的水轉變(biàn)成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產生膨脹(zhàng)應力;同時混凝土凝膠孑L中的過冷水在微觀結構中(zhōng)遷(qiān)移和重分布(bù)引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加(jiā)大(dà),混(hún)凝土強度降低(dī),並導致(zhì)裂(liè)縫出現。
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