韩家军 - 钢筋混凝土结构精品课程首页

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1、钢筋混凝土桥梁的耐久性防灾减灾及防护工程范海燕摘要：本篇首先说明研究耐久性的必要性，以及耐久性的界定。着重讲述裂缝生成的原因，分类以及对耐久性的影响，和对裂缝的防治对策。关键词：耐久性裂缝防治对策一．前言随着我国经济和社会的发展，我国的公路交通事业也得到了快速的发展，公路里程在不断增大，公路等级也在不断提高，并且大量低等级公路得到改建和扩建，公路交通正在国民经济生活中发挥着越来越大的作用。公路桥梁作为交通运输的咽喉，因此备受关注，其运营状态对保障公路的正常通行、提高公路交通的运营效益具有非常重要的作用。

2、然而，大量的公路桥梁，尤其是钢筋混凝土桥梁，在使用过程中出现了许多缺陷和问题，包括结构开裂、钢筋锈蚀、混凝土侵蚀和老化等等，使得许多桥梁还没有达到预定的使用年限，就提前失效;有的虽在使用，但己存在一定的安全隐患。造成这些缺陷和问题的原因很多，有的是由于结构的设计抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，也有的跟施工及其他因素有关，但更主要的原因是由于桥梁结构的耐久性不足造成的。事实上，混凝土结构的耐久性问题已成为当前困扰土建工程的一个世界性问题。在全部桥梁中，混凝土桥梁占绝大多数。据统计，至1

3、989年欧洲桥梁中混凝土桥梁占70%，美国混凝土桥梁占52%，我国混凝土桥梁占90%以上。在混凝土桥梁中，预应力混凝土桥梁所占比例虽然有日益增加的趋势，但迄至20世纪末，钢筋混凝土桥梁仍远多于预应力混凝土桥梁。例如，德国1965-1984年的20年中预应力混凝土桥在全部桥梁中的比例上升了242%,但才达到37.1%钢筋混凝土桥的比例下降了24.4%，但仍占61.2%,美国在1950-1994年的45年中所建327829座公路桥中，钢筋混凝土桥有91886座，占28%，预应力混凝土桥有88304座，占26

4、.9%,钢桥118424座，占36.1，木桥27317座，占8.5%，其他桥梁1309座，占0.5%.我国1993年全国主要铁路干线有混凝土桥9万余孔，其中钢筋混凝一桥6万余孔，预应力混凝上桥约3万孔。因此，对于钢筋混凝上桥梁结构的耐久性研究具有十分重要的实际意义。二．耐久性定义及影响因素所谓混凝土结构的耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。它是钢筋混凝土结构应具有的基本功能之一，是可靠

5、性三个环节(安全性、适用性与耐久性)中研究得比较薄弱的一个环节。它的好坏，决定着结构的使用寿命。大量资料和实践表明:影响混凝土结构耐久性的因素很多，可分为内部因素和外部因素两大类。内在因素主要为结构的设计形状和构造型式、钢筋保护层厚度和直径的大小、选用的水泥和骨料种类、混凝土的水灰比和密实度等，外在因素主要指环境因素包括冷热、干湿、冻融、化学介质侵蚀等。这些因素可能引发混凝土的性能劣化和耐久性失效，其严重性在很大程度上都取决于混凝土材料内部的多孔性和渗透性。这里着重讲述裂缝对耐久性的影响。三．裂缝分类以

6、及产生原因从混凝土施工过程以及时间顺序来分，可分为早期形成的以及运营过程中出现的裂缝。从裂缝起因来看，主要分为因外荷载应力和因变形变化引起的裂缝两大类，根据国内外有关的调查资料，前者约占20，后者约占80。3．1早期裂缝此处讨论的早期裂缝是指45d以内并主要是由于混凝土变形引起的裂缝，如温度裂缝、收缩裂缝、沉降裂缝等。3．1．1温度裂缝温度裂缝是粗裂缝产生的重要原因，一般出现在配筋薄弱之处。桥梁上能够观察到的严重裂缝损害，很多都是由于温度引起的内应力和约束应力所造成的，其大小与温差有关，特别是与昼夜间的

7、温差变化关系最大，当然温度变化的速度(如冷却速度)也是关键，桥梁上严重损害的裂缝往往发生在气候条件最差的时候。在浇注大体积混凝土时，由于混凝土内外温差过大(一般指温差超过25℃)，容易引起较大的温度应力，当混凝土温度应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土即会开裂；另外，混凝土在降温收缩时，由于受约束内部产生拉应力，当混凝土拉应力超过混凝土拉抗强度时，混凝土也容易开裂。温度应力与桥梁所处的地理位置有关，处于比较稳定的海洋性气候中的桥梁要比处于大陆性气候中的桥梁有利；在城市内的桥梁要比跨河的或山区的桥梁有利。另外

8、，桥梁结构中的温度应力与太阳照射及照射面的颜色均有很大关系。3．1．2收缩裂缝混凝土在凝结硬化过程中产生体积变化(多指收缩)，当混凝土产生收缩而结构又受约束时，就可能会产生收缩裂缝，其引起的应力一般只相当于温度应力的10～30。根据产生机理的不同，收缩裂缝又可分为化学收缩、干燥收缩、塑性收缩、自收缩、碳化收缩裂缝等。混凝土梁的收缩裂缝一般从混凝土表层开始向深处发展，有时会在混凝土保护层出现环向裂缝，而核心却没有，这是因为混凝土干缩到达核心部