橋梁的裂縫分析及檢測(cè)方法

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1、橋梁的裂縫分析及檢測(cè)方法　　摘要：混凝土橋梁的裂縫隨處可見，從力學(xué)角度看，裂縫病害一般不會(huì)直接影響其承載能力，但是會(huì)給橋梁結(jié)構(gòu)埋下安全隱患，任其發(fā)展最終將破壞結(jié)構(gòu)的使用功能，縮短壽命。因此，對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的成因、裂縫檢測(cè)方法進(jìn)行分析就很有必要。本文將通過斷裂損傷力學(xué)來(lái)分析混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并對(duì)目前行業(yè)內(nèi)混凝土橋梁裂縫檢測(cè)的方法進(jìn)行歸納，為實(shí)際工作中針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫養(yǎng)護(hù)維修的方案制作提供參考?！　￡P(guān)鍵詞：橋梁裂縫；斷裂與損傷力學(xué)；原因分析；檢測(cè)方法　　0引言6　　混凝土結(jié)構(gòu)由于其價(jià)格低廉、取材方便、外觀可塑性強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)越且易于養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)，早已

2、成為業(yè)內(nèi)使用最為廣泛的建筑材料。然而，大量調(diào)研結(jié)果顯示，大部分混凝土橋梁都是帶裂縫工作的，裂縫是橋梁建設(shè)中常見的病害，小裂縫一般對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大，能夠允許其存在，而大裂縫將間接甚至直接影響結(jié)構(gòu)的使用壽命和安全性能。我國(guó)規(guī)范已經(jīng)針對(duì)裂縫問題給出一定的限制，以保證混凝土結(jié)構(gòu)正常使用。近年來(lái)，我國(guó)的交通事業(yè)發(fā)展迅猛，全國(guó)各地興建了許許多多的鋼筋混凝土橋梁。然而橋梁的修建和使用過程中，由于混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)安全隱患甚至垮塌的事故早已不是新聞。橋梁結(jié)構(gòu)開裂一直是混凝土結(jié)構(gòu)的常見病害。為了加強(qiáng)對(duì)橋梁裂縫的認(rèn)識(shí)，本文具體歸納了混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因以及裂縫檢測(cè)的方

3、法，以方便實(shí)際工作中針對(duì)裂縫問題的加固維修提供一些參考。　　1混凝土中的斷裂損傷過程　　試件的破壞與局部產(chǎn)生的宏觀裂紋有著密切的關(guān)系，結(jié)構(gòu)桿件整體破壞的原因是局部化的破壞所引起的，所以混凝土結(jié)構(gòu)的破壞與其自身局部損傷與裂縫的產(chǎn)生有著密切的關(guān)系，試件在單軸拉伸時(shí)，裂紋會(huì)在某一薄弱部位開始形成、發(fā)展并最終斷裂破壞。而且混凝土屬于抗壓材料，其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，混凝土拉壓強(qiáng)度的不均勻是混凝土材料的重要特性之一，混凝土結(jié)構(gòu)在受拉的部位容易形成損傷和裂縫，會(huì)極大地影響了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度最終影響到結(jié)構(gòu)的適用壽命和安全。　　2裂縫的成因分析　　2.1橋梁地基形變?cè)斐傻?/p>

4、裂縫　　因?yàn)榛A(chǔ)豎向不均勻沉降或者水平方向產(chǎn)生位移，使得結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂?；A(chǔ)不均勻沉降造成橋梁出現(xiàn)不同程度的裂縫問題?！　?.2荷載裂縫6　　橋梁是兩跨度較大位置點(diǎn)直接連接的載體，其在運(yùn)行過程中會(huì)受到常規(guī)靜載荷、外部動(dòng)載荷、以及各種次應(yīng)力作用，通常由于荷載直接應(yīng)力或相應(yīng)次應(yīng)力導(dǎo)致橋梁發(fā)生的裂縫類型稱為荷載裂縫。橋梁上運(yùn)行的外部荷載引起的橋梁裂縫稱為直接應(yīng)用裂縫，設(shè)計(jì)、施工、以及日常養(yǎng)護(hù)過程中不合理方案和措施均可能導(dǎo)致橋梁發(fā)生直接應(yīng)力裂縫?；炷翗蛄荷系耐夂奢d引起的次生應(yīng)力會(huì)隨橋梁結(jié)構(gòu)傳輸?shù)揭恍┍∪醪课唬斐稍摬课话l(fā)生

5、裂縫。從大量文獻(xiàn)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，次應(yīng)力裂縫是混凝土橋梁裂最常見的荷載裂縫?！　?.3溫差裂縫　　混凝土具有明顯的熱脹冷縮的特性，即當(dāng)橋梁運(yùn)營(yíng)的外部環(huán)境或內(nèi)部約束條件發(fā)生變化時(shí)，橋梁相應(yīng)構(gòu)件內(nèi)部力學(xué)結(jié)構(gòu)作用就會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生一定應(yīng)力，如果應(yīng)力超過設(shè)計(jì)允許的抗拉強(qiáng)度，則會(huì)產(chǎn)生裂縫?！　?.4鋼筋腐蝕裂縫　　在混凝土澆筑時(shí)，澆筑的質(zhì)量比較差或者是鋼筋混凝土保護(hù)層厚度不夠時(shí)，在外界空氣中二氧化碳和二氧化硫等酸性氣體的作用下，對(duì)鋼筋混凝土周圍的堿度起到中和作用，不僅會(huì)降低混凝土的堿性，而且會(huì)破壞鋼筋表面已經(jīng)形成的氧化膜，從而對(duì)鋼筋進(jìn)行侵蝕。因?yàn)殇摻钿P蝕物的體積要比原

6、來(lái)鋼筋的體積大好幾倍，所以會(huì)產(chǎn)生一定的膨脹應(yīng)力，最終導(dǎo)致混凝上保護(hù)層的開裂、脫離。鋼筋發(fā)生銹蝕后會(huì)減小原有的有效承載面積，進(jìn)而使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力不斷的下降，誘發(fā)其鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫?！　?.5混凝土自身應(yīng)力形成裂縫　　1.收縮裂縫：　　水分子與水泥顆粒結(jié)合后體積變小為凝縮，水分蒸發(fā)體積變小為干縮。收縮內(nèi)小外大，有收縮梯損度，表面收縮拉力超抗拉強(qiáng)度則產(chǎn)生裂縫，其無(wú)規(guī)則裂縫小?！　?.強(qiáng)度裂縫：　　1）大體積混凝土在凝固過程中有水化熱產(chǎn)生，內(nèi)部溫度可達(dá)80℃以上一般624h產(chǎn)生，4d達(dá)最高值，7d～10d恢復(fù)常溫，熱膨脹產(chǎn)生裂縫（必須防止）。此外天氣冷熱變化

7、混凝土由收縮和膨脹產(chǎn)生的溫度應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度也產(chǎn)生裂縫?！　?）蒸汽養(yǎng)護(hù)冷熱溫差大，內(nèi)外溫度不均勻時(shí)也會(huì)產(chǎn)生裂縫。　　3）新舊混凝土接頭，沿接縫面的上方也易產(chǎn)生強(qiáng)度裂?！　?）預(yù)埋鐵件焊接措施不妥，受熱不均勻?！　?裂縫的無(wú)損檢測(cè)　　眾所周知，裂縫問題是混凝土橋梁的常見病害之一，任由其發(fā)展后果不堪設(shè)想，所以早期檢測(cè)出來(lái)并有針對(duì)性地進(jìn)行加固防護(hù)，就能最大限度上避免災(zāi)害的發(fā)生。橋梁損傷分“內(nèi)傷”和“外傷”，即內(nèi)部破損和外部斷裂，外部斷裂還是比較好檢測(cè)的，然而內(nèi)部損傷無(wú)法用肉眼去識(shí)別，必須借助一些專業(yè)檢測(cè)儀器和科學(xué)的分析方法來(lái)推測(cè)其實(shí)際情況。下面就介紹幾種檢測(cè)內(nèi)部裂

8、縫的具體方法?！　?.1沖擊彈性波法