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文檔簡(jiǎn)介
1、預(yù)制小箱梁常見(jiàn)裂縫分類和防治隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,橋梁建設(shè)事業(yè)也出現(xiàn)繁盛的局面,預(yù)制小箱梁以其較大的截面抗扭剛度、抗彎強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、施工周期短的特點(diǎn),在我國(guó)的公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于部分小箱梁設(shè)計(jì)上不全面,施工不當(dāng),加上受超載車的影響等原因,預(yù)制小箱梁橋極易出現(xiàn)病害。本文就介紹幾種常見(jiàn)的裂縫形式及其防治措施。一、箱梁腹板的裂縫這類裂縫一般發(fā)生在梁端至1/4跨中處,病害嚴(yán)重的箱梁裂縫會(huì)擴(kuò)展到整個(gè)腹板截面。其裂縫多與梁板成45°左右?jiàn)A角,或斜向延伸至底板,在腹板底部與底板結(jié)合處縱向發(fā)展,或向上延伸至頂板,腹板和頂板間的縱向裂縫連通,裂縫寬度一般在0.2mm以上,個(gè)別
2、橋梁的腹板斜裂縫寬度甚至超過(guò)2mm裂縫深度一般貫穿整個(gè)腹板截面。1、產(chǎn)生裂縫的主要成因(1)設(shè)計(jì)考慮不周在上個(gè)世紀(jì)的時(shí)候,受當(dāng)時(shí)條件的限制,小箱梁的設(shè)計(jì)往往片面追求經(jīng)濟(jì)效益而被過(guò)度優(yōu)化,安全系數(shù)較低;特別是某些小箱梁的腹板過(guò)于薄弱,腹板箍筋設(shè)計(jì)為單肢,且較為稀疏,難以滿足抗剪要求,造成梁體在未達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的時(shí)候,就出現(xiàn)腹板裂縫。由于腹板太薄,箍筋又少,梁體抗剪儲(chǔ)備不足,箍筋不足以限制裂縫的發(fā)展,所以,裂縫一旦出現(xiàn),箍筋應(yīng)力就很大,隨著荷載的反復(fù)作用,裂縫進(jìn)一步增長(zhǎng)和擴(kuò)寬,使梁體的整體剛度降低,承載能力下降。隨著時(shí)間的推移,在荷載的不斷作用下,梁體狀況加劇惡化,最終趨于破壞。(2)施工原因在施工
3、過(guò)程中,如支座脫空,導(dǎo)致箱梁受力畸變,或者是模板定位不準(zhǔn)確導(dǎo)致腹板厚度進(jìn)一步減弱等,這些都會(huì)導(dǎo)致腹板裂縫的產(chǎn)生。2、裂縫防治措施(1)加固對(duì)梁體裂縫進(jìn)行修補(bǔ),對(duì)于裂縫寬度大于0.12mm的裂縫,可采用壁可法注射化學(xué)膠液進(jìn)行修復(fù);對(duì)于0.12mm以下的微細(xì)裂縫,可采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行表面涂抹封閉;也可使用混凝土加厚底板和腹板,必要時(shí)增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力;對(duì)于病害非常嚴(yán)重、使用一般的加固措施仍無(wú)法滿足承載力要求的,應(yīng)作廢梁處理。(2)裂縫的預(yù)防此類裂縫的預(yù)防,主要從設(shè)計(jì)方面加以改進(jìn),比如增加梁的高度和寬度,加厚頂?shù)装搴透拱宓?。二、沿波紋管的縱向裂縫這類裂縫主要分布在小箱梁腹板靠近底板20cm左右的位置,大多
4、在梁長(zhǎng)的1/4-3/4范圍,沿(彎起前直線段)預(yù)應(yīng)力鋼束布束方向?qū)?yīng)表面發(fā)生,產(chǎn)生裂縫的位置一般均伴隨局部的表面混凝土離析。裂縫寬度基本上為0.1-0.2mm之間,裂縫深度一般在1-2cm之間,大體處于保護(hù)層范圍,也有部分裂縫穿透保護(hù)層。1、裂縫的主要成因(1)構(gòu)造空間過(guò)小和混凝土性能的影響以典型25m小箱梁設(shè)計(jì)為例,腹板厚度設(shè)計(jì)為16cm,波紋管直徑8.7cm,波紋管距兩側(cè)模板凈距為3.65cm,中間各有一層小于10mm勺架立構(gòu)造鋼筋。實(shí)際上波紋管兩邊每側(cè)可供混凝土通過(guò)的凈距為2.65cm。如此小的距離,對(duì)混凝土的工作狀態(tài)和工作性能有很高的要求,特別是對(duì)粗集料最大顆粒限制很嚴(yán)。但在實(shí)際施工中
5、,粗集料質(zhì)量未必得到很好的控制,集料偏粗,很容易導(dǎo)致波紋管的位置出現(xiàn)混凝土局部離析,進(jìn)而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。(2)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不及時(shí)小箱梁波紋管對(duì)應(yīng)腹板部位局部混凝土承壓面較小,如波紋管中心處,波紋管寬度占腹板總寬度的54%。如此小的承壓面積,要求壓漿必須及時(shí)進(jìn)行,愈早愈好,盡量為預(yù)應(yīng)力筋與結(jié)構(gòu)混凝土之間提供有效的粘結(jié)。但實(shí)際上,由于施工組織及其他原因,部分小箱梁張拉后幾天之內(nèi)都未進(jìn)行壓漿,導(dǎo)致波紋管周圍混凝土長(zhǎng)時(shí)間承受較大的壓力,加上保護(hù)層較薄(2cm),出現(xiàn)順預(yù)應(yīng)力管道方向的縱裂也就難免了。2、裂縫處理和預(yù)防(1)加固措施如果裂縫寬度在0.2mm以下,且沒(méi)有穿透保護(hù)層,可以采用壁可法注射化學(xué)
6、膠液的形式進(jìn)行修復(fù);如果裂縫寬度較大,且深度穿透了混凝土保護(hù)層,應(yīng)進(jìn)行荷載試驗(yàn)加以驗(yàn)證;嚴(yán)重的應(yīng)作廢梁處理。(2)裂縫的預(yù)防增大小箱梁腹板的厚度,建議增大到18-20cm,確保波紋管兩側(cè)混凝土能夠通過(guò)的間距大于3cm,同時(shí),在配置混凝土?xí)r,對(duì)集料粒徑應(yīng)加以控制,保證混凝土的工作性能;對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行及時(shí)壓漿,并避免將施工縫設(shè)置在波紋管直線段高度的位置。三、箱梁底板縱向裂縫某高速公路25m小箱梁進(jìn)行動(dòng)靜載試驗(yàn)過(guò)程中,箱梁底板中部出現(xiàn)不連續(xù)縱向裂縫,加載過(guò)程中裂縫有擴(kuò)展,最大裂縫寬度為0.31mm。1、產(chǎn)生裂縫的主要原因如果單純出現(xiàn)箱梁底板縱向裂縫,那么此類裂縫的產(chǎn)生原因可以排除設(shè)計(jì)方面的因素,縱
7、向裂縫應(yīng)為施工方面的因素所引起。根據(jù)相關(guān)計(jì)算分析,當(dāng)箱梁底板的預(yù)應(yīng)力筋沒(méi)有按規(guī)范要求進(jìn)行布設(shè)時(shí),預(yù)應(yīng)力管道在澆筑底板混凝土?xí)r存在偏離原設(shè)計(jì)位置的可能。為此,波紋管偏位將使預(yù)應(yīng)力在箱梁局部梁段產(chǎn)生徑向力,徑向力對(duì)箱梁底板受力性能將產(chǎn)生較大影響。按公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范允許偏差進(jìn)行取值的情況下,預(yù)應(yīng)力徑向力及使用荷載使箱梁底板產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力為2.35MPa(支座狀態(tài)正常),小于C50混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2.45MPa,底板不會(huì)出現(xiàn)縱向裂縫。而如果波紋管的偏位超出規(guī)范允許值,則底板出現(xiàn)裂縫的可能性較大。2、病害處理及預(yù)防(1)病害處理采用壁可法注射化學(xué)膠液對(duì)裂縫進(jìn)行封閉,再采用在箱梁底板橫向貼碳纖維的
8、辦法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。(2)病害預(yù)防在設(shè)計(jì)施工時(shí),應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力管道(尤其是在使用扁錨時(shí))的定位,采取可靠的施工措施確保波紋管定位準(zhǔn)備,同時(shí)加密定位筋的數(shù)量,建議設(shè)置為每50cm一道;設(shè)計(jì)時(shí)考慮加厚底板厚度,應(yīng)設(shè)置必要的徑向防崩箍筋。四、頂板的縱向裂縫這類裂縫一般出現(xiàn)在腹板與頂板交接的位置,或者是梁板濕接縫位置,間斷或不間斷縱向分布,局部甚至出現(xiàn)混凝土碎裂現(xiàn)象,從而造成橋面防水層損壞、梁體鉸縫滲漏嚴(yán)重、橫向連接失效、單梁受力等現(xiàn)象。1、產(chǎn)生裂縫的主要成因此類裂縫的產(chǎn)生,主要是汽車輪載對(duì)箱梁頂板的局部受力所引起,在進(jìn)行小箱梁設(shè)計(jì)的時(shí)候,設(shè)計(jì)院一般會(huì)使用平面桿系軟件進(jìn)行計(jì)算,但是一般不會(huì)進(jìn)行輪載作用下的結(jié)構(gòu)
9、局部計(jì)算分析,而國(guó)內(nèi)汽車超載的現(xiàn)象又比較普遍,綜合各種因素,使得小箱梁濕接縫位置容易出現(xiàn)縱向裂縫。2、裂縫處理和防治(1)裂縫處理封閉交通,鑿除破損混凝土后重新澆筑混凝土,并在梁底翼緣板下橫向粘貼碳纖維布或鋼板,進(jìn)行加固。(2)預(yù)防措施在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)對(duì)小箱梁翼緣板進(jìn)行汽車輪載作用下的局部受力分析,并充分注意濕接縫的施工質(zhì)量。五、梁體跨中的環(huán)向裂縫以廣州地區(qū)某高速公路為例,有2片小箱梁在澆筑完混凝土、拆除模板后停置在臺(tái)座上,還沒(méi)有進(jìn)行施加預(yù)應(yīng)力的情況下,中部橫斷面腹板、頂板、底板均出現(xiàn)環(huán)向裂縫,并且相互貫通,形成了斷梁的現(xiàn)象。1、產(chǎn)生裂縫的主要原因(1)日照、溫差、下雨等原因?qū)е麦E然降溫、
10、夜晚溫度下降等如果小箱梁混凝土澆筑完成后,在混凝土強(qiáng)度尚未形成前,發(fā)生下雨等突發(fā)事件,導(dǎo)致氣溫突然下降,則小箱梁混凝土在基礎(chǔ)約束下產(chǎn)生的拉應(yīng)力可能超出材料的抗拉強(qiáng)度,導(dǎo)致環(huán)向裂縫的產(chǎn)生。同樣的道理,如果在白天最高氣溫的時(shí)候澆筑小箱梁,那么晚上氣溫下降時(shí),同樣可能導(dǎo)致小箱梁環(huán)向開(kāi)裂。(2)基礎(chǔ)約束當(dāng)小箱梁臺(tái)座基礎(chǔ)澆注在堅(jiān)硬基巖或使用混凝土表面的臺(tái)座時(shí),沒(méi)有采取光滑的鋼板等隔離層放松約束的措施,混凝土在大氣溫度及其水化熱溫度的作用下,混凝土內(nèi)部溫度很高,當(dāng)混凝土因降溫的收縮變形受到臺(tái)座的約束時(shí),將會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生約束裂縫。這類裂縫常在混凝土澆注拆模時(shí)即出現(xiàn),裂縫較深,有時(shí)是貫穿性的。2、病害處理及
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