地基以及各种结构形式的沉降、变形以及收缩原因

地基以及各种结构形式的沉降、变形以及收缩原因01基础变形由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。1.沉降变形原因（1）地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。   （2）地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。（3）结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。   （4）结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。   （5）分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的左右半幅桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。2.整体变形控制（1）确保围护结构整体均衡受力，在转角部位应采取加强措施。（2）软土地区的支护体系插入深度应达到满足稳定要求的较好下卧土层，若坑底土层均较软弱，须加固被动区土体，并在基坑开挖前进行，预留充分的养护期。（3）采用预应力钢管或型钢支撑以减少墙体位移。（4）施工时缩短基坑暴露时间，减少后期变形，基坑暴露后须及时铺筑垫层。（5）控制场地施工用水并做好坑内降水。（6）分级放坡时验算小坡和大坡的稳定性，注意不能忽略卸荷回弹效应。02混凝土变形现浇混凝土施工中，常会因非荷载原因而发生变形，对混凝土柱、梁及墙面等结构造成不小的影响。施工中的主要影响是由下面几种变形造成的。1.化学收缩在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固体体积，比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。 特点：不能恢复 ，收缩值较小，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝而影响承载状态和耐久性。2.干湿变形干湿变形是由于混凝土周围环境湿度的变化引起的，表现为干缩湿胀。在干燥过程中，由于混凝土毛细孔水的蒸发，使毛细孔形成负压并逐渐增大，产生收缩力。通常情况下，干缩能使混凝土表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。施工中，应注意水泥的用量、细度及品种，确保水灰比维持不变。一般水泥颗粒愈细，混凝土干缩率越大。混凝土养护时，延长养护时间能推迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微 ；采用湿热法处理养护混凝土，可有效减小混凝土的干缩率；规律表明骨料含量多的混凝土，干缩率较小。3.温度变形温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。温度变形对大体积混凝土、纵长的混凝土结构、大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。可采取的措施为：采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂，采用人工降温，设温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋等，以减少因温度变形而引起的混凝土质量问题。03框架结构变形框架结构可按照完全框架作用和半刚性连接去考虑结构变形的施工问题。1.完全框架结构完全框架结构通常是梁的线刚度为柱的线刚度的5倍以上时，可以近似地认为梁能完全限制柱的转动，此时就比较接近完全框架作用。框架作用通常往往介于完全框架作用与悬臂梁排架柱之间，梁、柱等线性构件受建筑功能的限制，截面不能太大，其线刚度比较小，故而抗侧刚度比较小。完全框架结构的变形特点是在水平荷载的作用下将产生较大的侧向位移，其中，一部分是框架结构产生的整体弯曲变形，即柱的轴向拉伸和压缩所引起的侧移，在完全框架作用的情况下，拉压力偶抵抗一般的外力矩，此时的整体弯曲还是比较明显的。而若发生剪切变形时，框架整体受剪，层间梁、柱杆件发生弯曲而引起水平位移。2.半刚性连接结构与完全框架结构不同，由于半刚性连接节点考虑了内力重分配，能充分发挥材料强度，因此使设计更为经济合理。钢框架中采用半刚性连接通常比刚接费用少，施工简便，与铰接相比，能有效减小梁的高度，增加建筑净空。但由于半刚性节点工作特性的复杂性，我国规范允许设计人员在有明确的节点弯矩一转角关系时采用半刚性设计，但没有具体的规定。在空间钢框架研究方面，建立了考虑各种影响因素的有限元分析，但还存在不同的缺陷，有待进一步验证。对于空间钢框架的变形一般是半刚性框架设计的控制因系，节点刚度对多层钢框架的变形有很大影响。节点刚度的变化，造成结构内力分布的变化，因此应根据不同的连接刚性,来进行不同的结构设计。应通过参数分析，研究了不同刚度的变化对半刚性框架位移的影响，增强结构性能，降低工程成本。04钢结构变形施工中常引发钢结构发生变形的莫过于焊接问题。一旦焊接工艺不妥或焊接技术不当，都有可能引发钢结构的变形。一旦隐患未被察觉，带来的将是难以预估的安全事故。焊接时应注意哪些问题？1.保证下料尺寸合理准确下料尺寸要控制准确，尺寸偏短则焊缝组焊间隙就偏大，所需填充的焊接材料就多，焊件所受的热量就越多，焊件的焊接变形就相对要大，通常焊件组对间隙要小于3mm。对型材，若为热切割方式下料，则要求留少许余量，切割后打磨掉余量。 2.控制组合胎具尺寸精度大型结构件，不仅需控制其纵横轴向的尺寸偏差，而且需控制关键截面的对角线偏差。通常要求大型组焊件组焊胎具的线性尺寸偏差在2/1000以内。另外，亦应对组合平台的平面度加以控制，平台的平面度过大，工件压紧后会产生变形，造成工件组焊后的平面度偏差过大。控制组合平台的平面度在3mm范围之内。 3.选择合理的焊接方法焊接方法选择不当会影响焊接质量。一些工程在焊接施工前，交底并未给出合理的焊接方法，而是套用其他方案选择焊条电弧焊。焊条电弧焊虽然得到广泛的应用，但缺点是效率低。因此在焊接方法选择时，可对比几种方法后再作判断，如二氧化碳气体保护焊，其电流密度大，焊丝熔率高，热影响区小，焊接变形小，厚板薄板均能焊接，可谓是优点众多。因此，合理对比焊机方法也可以降低因焊接造成的钢结构变形。4.使用专用焊接工装大型焊接结构件由于工件尺寸较大，整体的焊接变形积累值就越大，