公路桥梁设计与施工中裂缝成因及预防分析

期刊: 环球科学 2023年第17期 DOI: PDF下载

吉洪茂

河北建设集团股份有限公司,河北 保定 071000

摘要

交通工程在时代进步发展中发挥着重要作用,而为了提升工程质量与行驶的安全性,工程设计施工迎来巨大挑战。了解公路桥梁裂缝的类型及公路桥梁施工裂缝的危害,对公路桥梁设计与施工中裂缝成因及预防进行研究,结合施工现场环境具体分析,采取有效的措施预防裂缝问题的出现,从而保障公路桥梁的施工安全和广大公众的生命财产安全,以供参考。


关键词

公路桥梁;设计与施工;裂缝成因;预防分析

正文


引言

随着我国城市化的快速推进,公路桥梁工程的规模和复杂性不断增加。此类工程项目的质量直接关系到城市交通的便捷性和的安全。然而,公路桥梁工程常面临着设计不合理、施工过程控制不严格、材料质量不达标等问题。因此,如何有效地进行工程质量管理,成为了业界的重要议题。本文从代建单位的角度,深入分析公路桥梁工程质量管理的关键环节和现实挑战,并探讨了一系列优化措施。

1公路桥梁设计施工安全性差的原因

公路桥梁工程在我国社会经济发展中起到了重要作用,其安全管理工作直接关系到人民群众的生命财产安全,所以提高对公路桥梁建设养护和管理水平是非常有必要。在公路桥梁的建设中要注意到,对人民群众以及施工人员安全负责是很有必要的,如果没有做好这一点的话就会导致各种问题,所以说为了更好地解决这个问题就要从根本上进行管理工作。加强施工技术、材料以及机械设备等方方面质量控制,同时也要注意施工过程中出现问题及时解决并采取有效措施进行维护和修理工作,使我国社会经济能够平稳发展与进步。1设计理论和结构构造体系不够完善。我国公路桥梁建设项目一般是由政府投资,而国家对公路桥梁的资金投入又有限,所以就会导致一些施工单位为了加快工程进度和实现质量达标等原因盲目进行了一些不科学、不合理以及不符合实际情况的技术方案设计工作,甚至有一部分企业以次充好或者随意更改设计方案来满足自己经济利益为目的去设计,这些都使得目前建设项目中存在很多问题,严重影响到公路桥梁项目的顺利实施与发展。2施工和管理水平未达标。公路桥梁施工管理中,对施工质量的要求较高,因此对于施工人员来说需要严格按照国家颁布的有关标准来进行施工,但是在实际施工过程中出现了许多问题,其中主要原因是施工管理水平未达标。在项目的实施阶段未能严格遵守相应规程规范;在项目完成后没有根据合同规定的内容执行验收、监督等程序就正式投入使用。

2公路桥梁设计与施工中裂缝预防分析

2.1降低结构的过度设计

1)精确的荷载和强度计算。进行详细的荷载分析,确定准确的设计荷载,并采用适当的抗力模型和设计方法,避免过度设计。(2)合理的安全系数选择。基于可靠性设计原则,根据项目的具体要求和环境条件进行准确分析,选择合理的安全系数。过高的安全系数会增加结构的材料成本和施工成本,而过低的安全系数可能导致结构不安全成为安全隐患。(3)使用先进的分析和设计工具。利用现代计算机软件和仿真工具,进行精确的结构分析和优化设计。这些工具能更好地模拟材料和结构的行为,减少过度设计。(4)拓扑优化。通过拓扑优化方法,对结构进行形状和材料优化。该方法通过在结构设计中去除不必要的材料,实现结构的最优设计,减少材料的浪费和能源的非必要消耗。(5)材料和组合选择。选择适当的材料和组合,满足结构设计性能和功能要求,同时避免过度设计。例如,可以采用轻质材料替代传统材料,降低结构自重与能耗。

2.2BIM在公路桥梁工程质量管理中的应用

1)设计阶段优化准确分析:通过BIM模型,代建单位可以对桥梁结构进行详细分析,如荷载分析、受力情况等,能确保设计的合理性和准确性。碰撞检测:能及时发现并解决设计中的潜在冲突和问题,如结构碰撞、空间不足等。(2)施工阶段控制施工模拟:利用BIM技术对施工流程进行模拟,有助于预见并规避可能的施工问题,降低施工风险。工程进度和成本管理:通过BIM模型与施工现场实时同步,可以更精准地控制工程进度和成本,确保工程质量与效率的平衡。(3)运维阶段监管结构健康监测:通过安装应变计,可实时监测桥梁主要承重部分的应变情况,从而准确评估结构的安全状况。在此基础上管理人员还需使用特殊传感器监测梁、墩、支座等关键部位的裂缝宽度和深度,以早期发现潜在的结构问题。最后,通过振动传感器,分析桥梁的振动频率和振幅,判断桥梁是否出现了不正常的动态响应。载荷评估与寿命预测:采集桥梁上车辆的重量、速度等数据,实时评估桥梁的载荷情况。随后结合桥梁的使用状况和环境因素,运用BIM模型分析桥梁的剩余使用寿命,协助制定维护和加固方案。

2.3混凝土施工技术要点

混凝土是公路桥梁工程施工中的重要材料,混凝土裂缝问题也是公路桥梁工程中的常见病害问题,对公路桥梁工程的通行安全等产生很大的威胁,但是通过以下几点可减小混凝土裂缝出现的频率。1优化混凝土配比。科学选择混凝土的原材料,严格控制各项原材料质量,如水泥、砂石、粉煤灰等的质量与规格;科学设计混凝土的配比,选用碎石、水泥、水外加剂等时要严格按照相关的规范要求;科学控制混凝土的搅拌环境,应根据工程施工需要选择适宜的搅拌方法,如混凝土搅拌站,合理控制混凝土搅拌过程中周边的温度与水分,以免环境温度过高,使水化热现象加剧,影响混凝土的质量。2混凝土浇筑。对公路桥梁工程进行混凝土浇筑的过程中,采用隔热设计的方法可有效控制混凝土的稳定性,防止施工现场的环境温度与混凝土温度差异过大,降低混凝土浇筑质量。3混凝土养护。混凝土浇筑后,要加强后期对混凝土养护,预防混凝土因温差过大等因素而产生的结构性裂缝。通常可选用草袋、塑料薄膜作为养护工具,可将其覆盖在浇筑好的混凝土之上,防止混凝土内的水分过快蒸发,造成与外部环境的温差较大而导致混凝土裂缝。

2.4加强荷载控制

当前,我国的公路桥梁在使用过程中长期处于高负荷运转状态,必然会引发裂缝问题的发生,严重时会影响到公路桥梁的主体结构。因此,在荷载设计时,需结合公路桥梁的使用功能和交通运输情况,保证荷载设计量与实际需求相协调;加强公路桥梁使用管理,减少超重型车辆通行,减少由于负载过重而引发裂缝问题的发生。

2.5探索新型材料的应用

探索新型材料的应用是高速公路节能降耗领域的重要研究方向,在高速公路的桥梁建设中,要想更好地达到节能降耗的目的,就要积极探索新型材料的应用。如碳纤维增强聚合物(CFRP)、玻璃纤维增强聚合物(GFRP)等。这些材料具有轻质、高强度、抗腐蚀和耐久性好等特点,可以用于加固和维修老化的桥梁结构,延长其使用寿命。此外,还可以使用自修复材料,它可以在受损后自动修复损伤部位,降低维修和维护成本。

结语

分析混凝土裂缝为公路桥梁带来的危害,从常见因素如温度、收缩、荷载等角度进行了公路桥梁混凝土产生裂缝的原因分析,结合当前路桥工程从混凝土原材料控制、混凝土制备及施工过程控制、养护等几个层面提出了控制混凝土裂缝发生概率的措施建议,通过实际应用和总结发现,效果较为理想。

参考文献

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