試論道路橋梁結(jié)構(gòu)病害與加固

1、試論道路橋梁結(jié)構(gòu)病害與加固一、橋梁病害成因橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受作用于其上的重力和附加力；結(jié)構(gòu)各部務(wù)必具有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形；結(jié)構(gòu)各部尺寸務(wù)必具有適當(dāng)大小，以使其承受軸向壓力時的構(gòu)件不發(fā)生屈曲，喪失穩(wěn)定性。同時結(jié)構(gòu)也要具有較高的耐久性。因為作用荷載的隨機(jī)性、材料強(qiáng)度的離散性、制造與施工質(zhì)量的凝聚性、計算假定的近似性，致使在長期使用過程中橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害，其詳細(xì)緣由如下：1原設(shè)計荷載偏低，交通進(jìn)展后車輛荷載增大，橋梁因承載能力不足而產(chǎn)生病害。混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂

2、縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的緣由有：設(shè)計計算階段，結(jié)構(gòu)計算時不計算或部分漏算；計算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計算錯誤；結(jié)構(gòu)平安系數(shù)不夠。施工階段，不加限制地堆放施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工挨次，轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)受力特點，任意翻身、起吊、運(yùn)送、安裝；不按設(shè)計圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工挨次，轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)受力模式；不對結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動下的疲憊強(qiáng)充驗算等。使用階段，超出設(shè)計載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的緣由有：在設(shè)計外荷載作用下，因為結(jié)構(gòu)物的、實際工作狀態(tài)同常規(guī)

3、計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。橋梁結(jié)構(gòu)中常常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計算中難以用精確的圖式舉行模擬計算，一般按照閱歷設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長跨預(yù)截斷鋼束，設(shè)置錨頭，而在錨固斷面附近常?？梢钥吹搅芽p。因此，若處理不當(dāng)，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件樣子突變處、受力鋼筋截斷處簡單消失裂縫。2、溫度變化引起的裂縫年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào)，惟獨結(jié)構(gòu)的位移受到限制時才會引

4、起溫度裂縫，例如拱橋、剛架橋等。我國年溫差一般以一月和七月平均溫度的作為變化幅度?？紤]到混凝土的蠕變特性，年溫差內(nèi)力計算時混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減。日照。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度顯然高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。因為受到自身的約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，消失裂縫。日照和下述突然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見緣由。突然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表溫度驟然下降，但因內(nèi)部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度驟然下降，但因內(nèi)部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和突然降溫內(nèi)力計算時可采用設(shè)計規(guī)范或參考實橋資料舉行，混凝土彈性量不考慮折減。3、收縮引起的裂縫塑性收縮。在

5、施工過程中、混凝土筑后4-5小時左右，此時水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈漸漸形成，消失泌水和分急劇，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級很大，可達(dá)1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻止，便形成洞鋼筋方向的裂縫縮水收縮干縮。混凝土結(jié)硬以后，隨著表層水逐步蒸發(fā)，溫度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面民縮大、內(nèi)部收縮小的不均，鋼筋對混凝土收縮的約束比較顯然，混凝土表面簡單消失龜裂紋。自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，這種收縮與外界濕度無且可以是正的（即收縮、如平凡硅酸鹽水泥混凝土），也可以是負(fù)的（即膨脹，如礦渣水泥混

6、凝土與粉煤灰水泥混凝土）。炭化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形。炭化收縮惟獨在溫度505左右才干發(fā)生，且隨二氧化碳的濃度的增強(qiáng)而加快。炭化收縮一般不做計算?；炷潦湛s裂縫的特點是大部分表面裂縫，寬度較細(xì)，且縱橫交叉，成龜裂狀，樣子沒有任何邏輯。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥土收縮性較高，平凡水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號越低、單體積用量越大、磨細(xì)度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時光越長。例如，為了提高混凝土的強(qiáng)度，施工時常常采用強(qiáng)行增強(qiáng)水泥用量的做法，施工時常常用強(qiáng)行增強(qiáng)水

7、泥用量的做法，用不水量大?；鸹冶仍礁撸炷潦湛s越大。養(yǎng)護(hù)方法。良好的養(yǎng)護(hù)方法可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)時光越長，則混凝土收縮越小。對于溫度和收縮引起的裂縫，增配構(gòu)造鋼筋可用顯然提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)（壁厚20-60cm）。構(gòu)造上配筋宜優(yōu)先采用小直徑鋼筋小距布置，全截面構(gòu)造配筋率宜低于0.3%，一般可采用0.3%-0.5%。4、施工工藝質(zhì)量引起的裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，簡單產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫通各種裂縫，特殊是瘦長薄壁結(jié)構(gòu)更簡單消失。裂縫消失的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的緣由而異，比較典型

8、常見的有：混凝土庇護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋庇護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。混凝土振搗不密實、不勻稱、出一蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋誘蝕或其它荷載裂縫的起源點?；炷亮魈市暂^低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，簡單發(fā)生裂縫，既塑性收縮性?；炷翑嚢琛⑦\(yùn)送時光過長，使水分發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上消失不規(guī)章的收縮裂縫?；炷练謱踊蚍侄螘r，接頭部位處理裂縫。混凝土分層或分段時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間消失裂縫。施工時拆模過程，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。5、結(jié)

9、構(gòu)設(shè)計中存在缺陷，如采用橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng)、設(shè)計假定不盡合理。6、橋梁施工質(zhì)量差，未按設(shè)計要求和施工規(guī)程實施。7、不重視橋梁后期養(yǎng)護(hù)工作，沒有準(zhǔn)時消退己產(chǎn)生的病害。8、洪水等自然災(zāi)難使橋梁產(chǎn)生損壞。9、地質(zhì)條件差，如滑坡、軟基等導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生病害。二、橋梁加固的一般流程在橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生病害后，需要實行措施舉行加固修理或者更換。橋梁加固工程一般應(yīng)遵循以下工作程序：結(jié)構(gòu)牢靠性鑒定加固方案決定加固設(shè)計施丁組織設(shè)計施工驗收。結(jié)構(gòu)牢靠性鑒定，主要是對病害結(jié)構(gòu)的病情診斷。加固方案好比處方，加固設(shè)計是現(xiàn)行規(guī)范及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對加固方案的深入過程。加固施工是對被加固結(jié)構(gòu)按加固設(shè)計舉行加固的施工過程，對于大型結(jié)構(gòu)加固，為確保質(zhì)

10、量和平安，施工前應(yīng)編制施工組織設(shè)計。三、橋梁加固增加技術(shù)橋梁的增加改造可以分為裂縫修補(bǔ)和對橋梁結(jié)構(gòu)的加固增加，下面推薦其特點及其適用的場合。（一）裂縫修補(bǔ)技術(shù)裂縫修補(bǔ)的目的在于恢復(fù)結(jié)構(gòu)物的防水性和耐久性，主要技術(shù)有：1表面處理法，在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。對于寬度發(fā)生變化的裂縫，要設(shè)法使用有伸縮性的材料。2注漿法，在裂縫中注入樹脂或水泥類材料，以提高其防水性及耐久性。主要注漿材料是環(huán)氧樹脂，多采用低壓低速注入法。環(huán)氧樹脂注入法與鋼釘并用，可以增加裂縫部位的整體性，是一種防止裂縫連續(xù)進(jìn)展的好主意。3充填法，這是一種適宜于修補(bǔ)較寬裂縫的方法，詳細(xì)做法是沿裂縫鑿一條深

11、槽，然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種粘結(jié)材料，如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環(huán)氧樹脂硅、瀝青及各種化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)劑等。4表面噴涂法，噴漿修補(bǔ)是一種在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且粘度高的水泥砂漿庇護(hù)層，來封閉裂縫的修補(bǔ)方法。噴漿前，需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去，再用水沖洗清潔，并在開頭噴漿之前把基層潮濕，然后再開頭噴漿。5粘結(jié)鋼板封閉法,當(dāng)鋼筋構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫時，可對裂縫先舉行處理之后，再在裂縫處粘結(jié)鋼板，并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結(jié)方向應(yīng)和裂縫方向垂直。（二）橋梁加固增加技術(shù)本文以最常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式的上部結(jié)構(gòu)及其常見的加固方法舉行說明。梁式橋上部結(jié)構(gòu)加固增加技術(shù)主要有加大截面加固法、外部

12、粘貼加固法、外部預(yù)應(yīng)力加固法、轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)體系加固法、增設(shè)縱梁加固法。加大截面加固法采用增大構(gòu)件的截面面積，按照荷載大小和凈空條件不同，可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主兩種加固方案。外部粘貼加固法系用型鋼、玻璃鋼等材料通過環(huán)氧樹脂等粘合劑粘貼在結(jié)構(gòu)外部，以提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。適用于構(gòu)件尺寸受限制但又務(wù)必大幅度提高結(jié)構(gòu)承載能力的場合，務(wù)必保證粘和劑的質(zhì)量外部預(yù)應(yīng)力加固法指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件上施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。采用對受拉區(qū)施加預(yù)加壓力，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)體系加固法通過增設(shè)支撐或橋墩，把簡支變?yōu)槔^續(xù)、在梁下增設(shè)如鋼架等加勁梁或疊合梁，以減小梁內(nèi)控制截面峰值彎矩，提高承載能力的一種加固方法。增設(shè)縱梁加固法在橋梁墩、臺基礎(chǔ)穩(wěn)定，并具有足夠承載能力的狀況下，可采用增設(shè)承載能力高和剛度大的新縱梁，這些新梁與舊梁銜接在一起共同受力。因為應(yīng)運(yùn)中的車輛荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原梁中所受荷載得以削減，加固后的橋梁承載能力和剛度得以提高。當(dāng)增設(shè)的縱梁位于主梁的一側(cè)或兩側(cè)時，兼有拓寬的作用。此法適用于梁體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)完好，而承載能力不能滿意要求的場合。（三）橋梁結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)錨噴隨著施噴機(jī)具的進(jìn)展以及速凝劑的采用，人們把噴射與錨桿、鋼筋網(wǎng)等協(xié)作起來使用，促進(jìn)了錨噴技術(shù)的完美。實