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桥梁箱梁裂缝病害形成 原因分析及养护对策

发布时间:2018-08-30  来源:  点击率:

◆ 武汉市桥梁维修管理处 董学军

摘 要:改革开放40年来,中国经历了高速经济增长,建成超过100万座公路和铁路桥梁,成为名副其实的桥梁大国。世界最大跨径的前十座悬索桥、斜拉桥、钢拱桥,以及前十座最长跨海大桥,中国均占据半壁江山乃至更多。随着桥梁施工工艺的发展,出现了很多工程方案,适应着不同工程条件,在这其中,各型箱梁在桥梁中的应用就是非常有代表性的一种。本文对桥梁箱梁裂缝病害形成的原因进行分析,并提出具有针对性的养护措施和预防措施,确保桥梁整体结构的质量和安全。

关键词:桥梁 箱梁、养护。

前言:梁裂缝的病害严重影响了桥梁的整体质量,笔者结合自己的实践工作经验,对桥梁箱梁裂缝的病害进行分析和总结,探讨影响箱梁裂缝病害形成的原因,并提出具有针对性的维修加固方案和养护对策,重点介绍了几种科学的裂缝修补方法和处理工艺,希望能够为箱梁裂缝的维护提供相应的参考和帮助。

一、桥梁箱梁裂缝病害的形成原因

(一)材料质量

水泥、砂石、钢筋及预应力钢绞线进场前未经过复检,质量不合格;碎石表面不洁净;混凝土浇灌前,钢筋表面没有除锈处理都是箱梁裂纹产生的原因之一。

(二)混凝土脱水收缩

混凝土硬化过程中,由于混凝土脱水,引起收缩,由于温度和湿度的变化,引起水泥石中水分的变化,混凝土体积会逐渐缩小,收缩值一般为0.2-0.4%。收缩在凝结初期比较快,以后逐渐迟缓,但仍继续很长时间。受极端天气导致的温差影响,大风的影响,也会引起胀缩不均匀而产生的裂缝。

(三)混凝土的水化热

水泥与水的相互作用时要释放热量,水化热使内部温度增高,随着时间的推移,混凝土的外表温度下降,内部温度还来不及随之下降,便引起截面内外温度差,在结构表面产生较大的法向及径向拉应力,当冷缩应力大于混凝土的抗拉强度时,将造成混凝土开裂。水化热温差加上收缩当量差为降温差,可分解为平均降温差和非平均降温差,前者引起外约束,主要导致产生贯穿性裂缝,后者引起自约束,主要引起表面裂缝。

(四)施工工艺不当

1.模板工程

现浇筒支箱梁模、内模和底模应选用较大的厚于18mm高强竹胶板或松木模板,模板外用方木及钢管加固,用木楔塞紧,防止模板松动变形,模板刚度不足、表面不平、漏水、漏浆及拆模过早等都会引起混凝土开裂。

2.预应力筋和非预应力钢筋

沿箱梁纵向预应力筋线形不顺、不直,波纹管没有每隔1m用U型钢筋固定在设计的线型位置;顶板和底板非预应力钢筋分布受力钢筋艰巨太大,大于150mm,配筋率太小,上下钢筋网片不水平,钢筋表面不洁、未除锈等都可能引起裂痕。

3.混凝土浇筑引起的裂缝

其一,随着混凝土技术的发展,混凝土强度由原来的C20、C30发展到现在的C50、C60。因为混凝土强度等级的提高,水泥用量随之增加,导致了水热化的提高,增大了早期混凝土的热胀,从而加大了降温以后混凝土的冷缩,产生温差裂缝。

其二,由于由于混凝土浇筑方法和程序不当也会引起相关问题。在箱梁腹板与顶板连接处留施工缝,采用二次浇筑法是引起箱梁底板裂缝的主要原因之一。同时下层混凝土浇筑已过一段时间,因温差变形小,而顶板混凝土接触日照面积大,后浇筑,因温差变形大,这样在上下层混凝土之间便产生温度差,因而两者的收缩量不同。

其三,振动方法不当。箱梁截面为变截面,顶板、腹板和底板一般较薄,给振捣带来了一定困难。振动方法若采用不当,过振和漏振等都会造成部分混凝土均质性不同,减少抗裂性。

(五)设计原因

1.设计时梁端钢筋配置不当,弯起钢筋和箍筋设置少,斜截面抗剪承载力不足会引起斜裂缝。

2.设计时对温度应力估计不足,截面尺寸设计时不完善,温度的变化产生的温度应力超过混凝土的抗拉强度时,在箱梁的变截面和尺寸较小的截面会产生裂缝。

(六)桥梁使用过程中的问题

随着交通运输量的陡增和超载车辆不断增多,堵车时超载车辆长时间滞留桥上,导致桥梁长期超负荷运营,引起跨中横向裂缝及裂缝不断发展。

二、桥梁箱梁裂缝病害养护对策

受力裂缝的产生,影响桥梁的安全,必须采用补强、加固措施恢复和提高承载力。混凝土裂缝一般有三种状态:静止裂缝,活动裂缝,正在发展的裂缝。裂缝修补常规工艺一般有三种方法分别为低压注胶修补,高压修补和开槽修补法,处理方法根据裂缝是活动的还是静止的、修补的主要目的、裂缝产生的主要原因是什么、裂缝未来的变化数值和方向而各有不同。

(一)裂缝加固前评价分析

1.通过观测、监测手段判断裂缝类型、程度,找出病害原因,采取合适的加固方案。方案要充分考虑气候条件和施工难度。

2.加固方案要尽可能的减少对原结构的损伤。

3.加固方案要尽可能不影响交通。

4.加固方案要讲求经济实效。

(二)表面封闭法

适用于裂缝宽度在0.15mm以内的裂缝处理,主要用于非受力裂缝如横隔板裂缝、收缩裂缝、纵向裂缝、锈胀裂缝处理。修补时沿裂缝开深8-15mm、宽5-10mm的V型槽,用0.2MPa以上压缩空气清除槽内浮尘,用丙酮清洗V型槽,然后将配置好的结构胶用力均匀填满V型槽,填塞一定要饱满,待结构胶完全固化后,打磨裂缝表面,使混凝土表面平整。

(三)压力灌注法

适用于裂缝较深、宽度0.15mm的裂缝处理,如裂缝渗水,应在裂缝最低端打一小孔向外排水,然后用喷灯将裂缝烘干后进行处理。修补时在裂缝两侧3-5cm之内作一工作面,用丙酮清洗表面后埋设注浆嘴,间距沿缝长以20-40cm为宜,每条缝至少须有一个进浆孔和排气孔;然后进行封缝和密封检查,对漏气部位补封处理。灌浆时压力控制在0.1-0.4MPa,禁止骤然加压使裂缝内进入空气,灌注结构胶要求浆液黏度小,渗透性、可灌性好。待结构胶完全固化后,打掉注浆嘴。

(四)粘贴碳纤维板布

粘贴碳纤维板布可制约裂缝的发展,提高混凝土抗裂能力,适用于裂缝密集,裂缝分布多,伴随有蜂窝麻面、混凝土疏松等病害处理。粘贴碳纤维板/布前要对裂缝进行封闭处理,加固过程中清除加固范围内混凝土表面剥落、疏松、蜂窝等劣化混凝土,并用修复材料将表面修复平整。粘贴碳纤维板/布可以提高混凝土的抗腐蚀和碳化能力,可以延长结构使用年限和提高梁体耐久性,但对结构的刚度提高不大。

(五)箱梁新增体外预应力束

增加体外预应力方法是通过在梁体体外施加预应力,以预应力产生的反弯矩抵消外荷载产生的内力,从而改变结构内力分布,提高结构的刚度和抗裂性能,适用于有横向裂缝,箱梁跨中有下扰的梁片处理。新增体外预应力前先对存在空洞或压浆不密实的预应力管道进行补浆处理,对裂缝进行封闭处理;增加体外预应力设计时,新增体外预应力验算分析时要考虑该部分预应力张拉对箱梁原有钢束的影响,施工时要避免在高温、低温环境下进行,预应力钢束单根张拉,张拉时应对称、均衡张拉至设计吨位,按应力与引伸量进行双控。因体外预应力损失比有管道的预应力要小得多,施加张拉力不考虑超张拉。为提高机构安全储备和主梁耐久性,在增加体外预应力同时可在梁底板粘贴碳纤维布进行防护。

对有体外预应力梁孔加固后要进行监测,主要对体外预应力齿板位移监测,对所有体外预应力锚固齿板变位的定周期跟踪观测。

三.结语

裂缝病害是桥梁箱梁的重大质量问题,需要对每一个可能引起裂缝的因素进行认真的分析和研究,采取上述养护措施后,能够有效延长桥梁使用寿命,完全符合设计使用要求。

 

 

[参考文献]

 [1]陈旭阳,郑坚.分析桥梁箱梁裂缝病害形成原因分析及养护对策[J].城市建设理论研究(电子版),2011,(19).

[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)及《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)强制性条文。

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