某重力式桥台裂缝检测及成因分析

某重力式桥台裂缝检测及成因分析,桥涵工程,工程设计,   1．前言 建筑物的破坏经常从发生裂缝开始，的确有很多裂缝降低了结构的安全性，应当严格防止这类裂缝的出现，一旦出现也必须花费巨资进行加固补强。然而，也有许多裂缝并不象前述的那样严重，这类裂缝对结构安全没有影响，甚至对耐久性的影响也可以忽略，对这类裂缝只   1．前言建筑物的破坏经常从发生裂缝开始，的确有很多裂缝降低了结构的安全性，应当严格防止这类裂缝的出现，一旦出现也必须花费巨资进行加固补强。然而，也有许多裂缝并不象前述的那样严重，这类裂缝对结构安全没有影响，甚至对耐久性的影响也可以忽略，对这类裂缝只需要进行表面处理或不做处理。本文作者对某重力式桥台所出现裂缝进行了现场测试，对裂缝成因进行了定性和定量的分析。2．现场测试情况2.1工程概况：　　桥台为重力式桥台，混凝土总方量740立方米。台身长31米，宽2.1米，高7.4米，台身下接1.5米高承台，承台下为28根钻孔灌注桩。桥台混凝土设计强度等级为C25，配合比为：水泥、砂子、石子、水为330kg、855kg、1045kg、173kg。专人二十四小时浇水养护，养护期限14天。过了养护期后，逐渐发现台身出现多条不正常裂缝。裂缝位置如下图(西侧面裂缝位置与东侧面裂缝位置对应)： 东侧面裂缝位置 2.2测试方法及结果　　本此检测应用NM-3B非金属超声检测分析仪，采用超声斜测法裂缝测试 (示意图如下)，测点间距5cm，将发射（T）和接收（R）换能器分别放置于1-24测点的对应测点位置，测量其声时值ti和首波幅度值Ai。比较各测点声时值和波幅值，发现中间测线的声时值明显低于两端测线的声时值，中间测线的首波幅度值明显高于两端测线的首波幅度值，因此初步判定裂缝不是贯通裂缝。再用平测法对同一个位置进行测试。通过斜测法和平测法相结合得出裂缝准确深度。 每条裂缝上选2-3个点测裂缝深度。结果如下表：裂缝位置裂缝编号裂缝深度（cm）1点2点3点东 侧F18.9516.6710.18F29.688.67F39.907.86F410.039.463．裂缝成因分析3．1定性分析　　该桥台并没有承受过使用荷载和施工荷载，可以排除外力作用产生裂缝。桥台下基础为1.5m厚钢筋混凝土承台，经观察未发现裂缝，认为基础是绝对刚性的，因此裂缝不是由于基础不均匀沉降导致的。　　从裂缝的规则性（裂缝走向一致，间距较均匀），可以判定不是由混凝土拌和不均匀或混凝土含有膨胀性集料引起的。混凝土拌和不均匀或混凝土含有膨胀性集料引起的裂缝走向是不规则的且分布具有区域性。　　由裂缝形态可以判定，不是由混凝土表面与环境湿度差过大引起的龟裂。桥台混凝土中没有使用低热水泥或加入控制水化热的掺合料。施工中，一次性浇筑完成，而没有进行分层、分块浇筑。考虑结构物的尺寸特征及裂缝形态，可以初步推断是由于水化热过大引起的温度裂缝。由于水化热作用，使混凝土内部与外表面温差过大，这时内部混凝土受压应力，表面混凝土受拉应力。由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度，表面拉应力可能先达到并超过混凝土抗拉强度，而产生间距大致相等的直线裂缝（称温差裂缝），该结构裂缝形态正是如此。由于中心混凝土受压应力，所以这类裂缝通常只是表面性的、不贯通。对该重力式桥台，两个结构缝中间混凝土即为一个受力构件。3．2定量分析3．2．1温差裂缝计算（1） 构件中心与外表面水化热温差绝热最高温升： W---每立方米水泥含量（kg/m3 ）Q---每千克水泥散热量（J/kg）γ---混凝土容重（取2450 kg/ m3 ）C---比热（取0.92×103 J/kg℃）实际结构在水化热升温的同时，就有散热。水化热升温达到峰值后，继续散热使结构温度下降。实际最高温升：T′=T×k1×k2×k3×k4=20×1.0×1.2×1.2×1.0=28.8℃考虑构件厚度及施工季节，T取为20℃k1---与水泥标号有关的修正系数(425#水泥取1.0)k2---与水泥品种有关的修正系数（普通硅酸盐水泥取1.2）k3---与水泥用量有关的修正系数(水泥用量为330 kg/m3时取1.2)k4---与模板类型有关的修正系数(钢模板取1.0)考虑非均匀降温和混凝土收缩，假定从表面至中心的降温和收缩变化均按抛物线分布。（2） 表面相对收缩变形（t=14天）:S(t)=3.24×10-4(1-e-0.01t) ×1.62=3.24×10-4(1-e-0.01×14) ×1.62=6.86×10-

www.667e.com5（3） 收缩当量温差：T=S(t)/α=6.86×10-5/10×10-6=6.86℃其中α为混凝土线膨胀系数（4） 温度应力：总温差TO= T′+ T=28.8+6.86=35.66℃考虑混凝土应力松弛效应，取松弛系数H=0.6。考虑龄期对混凝土弹性模量E（ t）影响，取E（t）=E(1-e-0.09t)　　　　　　　　　　　　　 表面应力：(6)开裂验算：C25混凝土28天抗拉强度ft =1.75MPaf(t)=0.8ft(lgt)2/314天龄期混凝土抗拉强度f(14)=0.8×1.75 (lg14)2/3f(14)=1.53MPaбx(y=±h)=3.97 MPa≥1.53MPa（开裂）构件截面中部应力 负号表示中部混凝土受压应力。所以中部混凝土不会开裂，即裂缝不是贯通裂缝。4．防止大体积混凝土水化热引起裂缝措施当混凝土内部温度与外部环境温度相差很大，所产生的温度应力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸值时，就会产生裂缝。防止这种裂缝产生的措施主要有，采用低热水泥；在受压区埋设块石；加掺合料（如粉煤灰）；埋入冷却水管；预冷骨料；预冷水；加强养护；合理的分层、分块浇筑；合理的设置伸缩缝及结构缝等。5．小结通过现场测试和对裂缝成因进行了定性及定量的分析，都对裂缝性质作出了相同的结论。防止大体积混凝土温度裂缝，国内外都是采用水平分层，垂直分缝，同时又采取一系列温控措施控制裂缝，分缝间距各国出入很大，完全由经验据实际情况而定。<IMG height=119 src

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