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某重力式橋臺裂縫檢測及成因分析

08-22 12:28:38  瀏覽次數:403次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 某重力式橋臺裂縫檢測及成因分析,http://www.tljciu.live
  1.前言 建筑物的破壞經常從發生裂縫開始,的確有很多裂縫降低了結構的安全性,應當嚴格防止這類裂縫的出現,一旦出現也必須花費巨資進行加固補強。然而,也有許多裂縫并不象前述的那樣嚴重,這類裂縫對結構安全沒有影響,甚至對耐久性的影響也可以忽略,對這類裂縫只   1.前言建筑物的破壞經常從發生裂縫開始,的確有很多裂縫降低了結構的安全性,應當嚴格防止這類裂縫的出現,一旦出現也必須花費巨資進行加固補強。然而,也有許多裂縫并不象前述的那樣嚴重,這類裂縫對結構安全沒有影響,甚至對耐久性的影響也可以忽略,對這類裂縫只需要進行表面處理或不做處理。本文作者對某重力式橋臺所出現裂縫進行了現場測試,對裂縫成因進行了定性和定量的分析。2.現場測試情況2.1工程概況:  橋臺為重力式橋臺,混凝土總方量740立方米。臺身長31米,寬2.1米,高7.4米,臺身下接1.5米高承臺,承臺下為28根鉆孔灌注樁。橋臺混凝土設計強度等級為C25,配合比為:水泥、砂子、石子、水為330kg、855kg、1045kg、173kg。專人二十四小時澆水養護,養護期限14天。過了養護期后,逐漸發現臺身出現多條不正常裂縫。裂縫位置如下圖(西側面裂縫位置與東側面裂縫位置對應): 東側面裂縫位置 2.2測試方法及結果  本此檢測應用NM-3B非金屬超聲檢測分析儀,采用超聲斜測法裂縫測試 (示意圖如下),測點間距5cm,將發射(T)和接收(R)換能器分別放置于1-24測點的對應測點位置,測量其聲時值ti和首波幅度值Ai。比較各測點聲時值和波幅值,發現中間測線的聲時值明顯低于兩端測線的聲時值,中間測線的首波幅度值明顯高于兩端測線的首波幅度值,因此初步判定裂縫不是貫通裂縫。再用平測法對同一個位置進行測試。通過斜測法和平測法相結合得出裂縫準確深度。 每條裂縫上選2-3個點測裂縫深度。結果如下表:裂縫位置裂縫編號裂縫深度(cm)1點2點3點東 側F18.9516.6710.18F29.688.67F39.907.86F410.039.463.裂縫成因分析3.1定性分析  該橋臺并沒有承受過使用荷載和施工荷載,可以排除外力作用產生裂縫。橋臺下基礎為1.5m厚鋼筋混凝土承臺,經觀察未發現裂縫,認為基礎是絕對剛性的,因此裂縫不是由于基礎不均勻沉降導致的。  從裂縫的規則性(裂縫走向一致,間距較均勻),可以判定不是由混凝土拌和不均勻或混凝土含有膨脹性集料引起的。混凝土拌和不均勻或混凝土含有膨脹性集料引起的裂縫走向是不規則的且分布具有區域性。  由裂縫形態可以判定,不是由混凝土表面與環境濕度差過大引起的龜裂。橋臺混凝土中沒有使用低熱水泥或加入控制水化熱的摻合料。施工中,一次性澆筑完成,而沒有進行分層、分塊澆筑。考慮結構物的尺寸特征及裂縫形態,可以初步推斷是由于水化熱過大引起的溫度裂縫。由于水化熱作用,使混凝土內部與外表面溫差過大,這時內部混凝土受壓應力,表面混凝土受拉應力。由于混凝土抗壓強度遠大于抗拉強度,表面拉應力可能先達到并超過混凝土抗拉強度,而產生間距大致相等的直線裂縫(稱溫差裂縫),該結構裂縫形態正是如此。由于中心混凝土受壓應力,所以這類裂縫通常只是表面性的、不貫通。對該重力式橋臺,兩個結構縫中間混凝土即為一個受力構件。3.2定量分析3.2.1溫差裂縫計算(1) 構件中心與外表面水化熱溫差絕熱最高溫升: W---每立方米水泥含量(kg/m3 )Q---每千克水泥散熱量(J/kg)γ---混凝土容重(取2450 kg/ m3 )C---比熱(取0.92×103 J/kg℃)實際結構在水化熱升溫的同時,就有散熱。水化熱升溫達到峰值后,繼續散熱使結構溫度下降。實際最高溫升:T′=T×k1×k2×k3×k4=20×1.0×1.2×1.2×1.0=28.8℃考慮構件厚度及施工季節,T取為20℃k1---與水泥標號有關的修正系數(425#水泥取1.0)k2---與水泥品種有關的修正系數(普通硅酸鹽水泥取1.2)k3---與水泥用量有關的修正系數(水泥用量為330 kg/m3時取1.2)k4---與模板類型有關的修正系數(鋼模板取1.0)考慮非均勻降溫和混凝土收縮,假定從表面至中心的降溫和收縮變化均按拋物線分布。(2) 表面相對收縮變形(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.tljciu.live5(3) 收縮當量溫差:T=S(t)/α=6.86×10-5/10×10-6=6.86℃其中α為混凝土線膨脹系數(4) 溫度應力:總溫差TO= T′+ T=28.8+6.86=35.66℃考慮混凝土應力松弛效應,取松弛系數H=0.6。考慮齡期對混凝土彈性模量E( t)影響,取E(t)=E(1-e-0.09t)              表面應力:(6)開裂驗算:C25混凝土28天抗拉強度ft =1.75MPaf(t)=0.8ft(lgt)2/314天齡期混凝土抗拉強度f(14)=0.8×1.75 (lg14)2/3f(14)=1.53MPaбx(y=±h)=3.97 MPa≥1.53MPa(開裂)構件截面中部應力 負號表示中部混凝土受壓應力。所以中部混凝土不會開裂,即裂縫不是貫通裂縫。4.防止大體積混凝土水化熱引起裂縫措施當混凝土內部溫度與外部環境溫度相差很大,所產生的溫度應力或溫度變形超過混凝土當時的抗拉強度或極限拉伸值時,就會產生裂縫。防止這種裂縫產生的措施主要有,采用低熱水泥;在受壓區埋設塊石;加摻合料(如粉煤灰);埋入冷卻水管;預冷骨料;預冷水;加強養護;合理的分層、分塊澆筑;合理的設置伸縮縫及結構縫等。5.小結通過現場測試和對裂縫成因進行了定性及定量的分析,都對裂縫性質作出了相同的結論。防止大體積混凝土溫度裂縫,國內外都是采用水平分層,垂直分縫,同時又采取一系列溫控措施控制裂縫,分縫間距各國出入很大,完全由經驗據實際情況而定。<IMG height=119 src

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