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导语:在桥梁裂缝修补方法的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
中图分类号:U445 文献标识码:A
引言
随着公路桥梁建设、与交通运输的发展也快速的带动了我国经济的提升,但是公路桥梁混凝土常见的裂缝问题是不可避免的,公路桥梁建设质量问题在这年来也开始成了人们主要关注的焦点。裂缝可以说是施工常见病以及多发病,施工过程当公路桥梁是容易出现裂缝的,一直以来它也是一个十分难以解决的问题。我们如何才能控制公路桥梁在施工中所造成的裂缝呢?首先就要事先找出来关于造成裂缝种类,以及裂缝所形成原因所在。并进行分析总结,并积极去寻找一些可行的控制性的办法,要从根本上确保以及保证整个公路桥梁工程施工的质量,来保障行驶车辆的安全性。
1造成公路桥梁混凝土裂缝主要原因有哪些
在公路桥梁施工的过程当中,因为混凝土中产生裂缝的原因也是多样化,如:超负荷压力在加上设计结构不合量、温度以及湿度的变化、原材料不合格等多种因素都是导致混凝土裂缝的原因之一。
1.1超负荷压力
超负荷压力所造成的裂缝原因,主是因为外荷载造成的直接应力形成的裂缝,分析其主要的原因有主要三点:第一是,在设计计算的时候没进行结构计算或者有部分漏算,荷载少算或者是漏算,内力和配筋的计算不正确,没有去科学的去计算模型,在设计理论结构受力方面和实际不吻合,一些结构安全系数不满足要求等。第二是,施工机具以及施工材料等,混乱存放,没有完全地按照设计图纸进行严格的施工,造成结构受力模式出现改变等。第三是,过往的车辆超载并严重超过设计载荷,受到车辆以及船舶撞击等。
1.2 高低温度的影响
混凝土温度的影响是至关重要的,而温差应力却是很难以避免的。随着夏季的天气变化温度的升降混凝土而产生的变形,对大体积和大面积混凝士对极为不利的,在混凝土硬化初期,水泥水化放出较多的永化热,由于混凝土散热较慢,于是内部温度就会升高并产生膨胀,而外部表面则因热量散失而开始收缩,这样内胀外缩所产生的温度应力,从而导致了混凝土出现裂缝。当混凝土受到在冬季冷潮的袭击之后,会随着温度急剧下降会导致混凝土表面产生收缩的现象,当混凝土表面的收缩在受到内部混凝土的约束时,从而就形成了很大的拉应力,导致引起裂缝的产生。但是,在一般的情况下这种裂缝只是产生在混凝土表面范围内,但是也是不可忽视的。
1.2水泥品质的影响
在公路桥梁施工当中,水泥的品质也是引起裂缝的主要原因,如果在施工当中选择的水泥的品质要求不符合规定以及安定性差,这样很容易引起混凝土的裂缝。如:因为水泥熟料煅烧的不充分化会产生较多的游离氧化钙,在加上它的水化过程又比较慢,这样就很容易导致水泥已凝结硬化后,又继续水化而产生体积膨胀。当路面会随着不均匀的体积变化,会逐渐出现龟裂、断板,有时甚至导致氧化镁与石膏的严重后果。因此,为防止因水泥安定性不良而引起的裂缝,所以在选用水泥时应加强检验,一定要选用符合规定的合格的低碱性或者是无碱性的水泥。
1.3施工方面
在公路桥梁施工当中浇筑混凝土以及起吊、运输、堆存以及拼装等过程当中,不按照科学性的合理的去施工,施工质量不符合规定的要求。如:已经绑扎的上二层钢筋遭到踩踏,就会使得承受负弯矩的受力筋保护层厚度增加,造成构件的实际高度降低,产生了和受力钢筋垂直方向的裂缝,在加混凝土的保护层厚度过大,混凝土的振捣作业控制不好所产生的麻面以及空洞等,造成钢筋锈蚀或者荷载裂缝。
2公路桥梁混凝土裂缝的主要防止方法
2.1预防措施
公路桥梁裂缝中一般采用的主要预防措施是:钢筋表面涂上一层防腐材料,应提前对混凝土加强养护,还要增加养护的时间,尤其是在温度比较低冬季,要涂刷一些养护剂,增加混凝土早期的强度延长混凝土保温养护时间,防止混凝土出现干缩现象,尽量多采用粉煤灰水泥或者中低热的水泥。这些类型水泥的收缩量比较小,还可以减少水泥的总用量比较节约。不管是水泥还是添加剂都要选择无碱成分或者是低碱成分的。
2.2 表面的养护
在施工的过程中当混凝土铺设完毕后,为了保证混凝土在最终凝固前表面的湿润状态,可以在混凝土表面上铺盖一层塑料膜或是草垫子、麻片等覆盖物,在必要时也可以喷一些养护剂,这样可以防止因水散发太快所导致的干裂形成的裂缝。
2.3施工技术措施
当混凝土随着水灰比的值越大,其干缩成度就就会越来越厉害。因此在施工的过中当,一定控制好水灰比的大小,或是适当添加一些减水剂,以达到控制混凝土干缩的目的,对混凝土在搅拌和施工过程中的配合比例要进行严格的控制。
3 修补方法
第一是,表面的涂抹方法,这种方法适用于没有达到钢筋表面的比较浅的或者非常细小甚至不能灌入浆材或者停止活动不伸缩的裂缝。第二是,嵌缝封堵方法。就是沿着裂缝的走向凿出槽然后在槽中嵌填入聚合物,如:水泥、砂浆等来修补裂缝。第三是,填充法。这种方法主要适用于,深度比较浅但是又比较宽但是裂缝范围却比较少的裂缝填充方法。第四是,灌浆法。这种方法主要是将甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、水泥浆等胶结材料,利用借助产生压力的设备压入到混凝土产生的裂缝中,使与混凝土形成反应形成硬化状态,慢慢变成为混凝土的一部分,修补细小裂缝和大裂缝,这种方法使用的范围较为的广泛。第五是,结构补强法。主要可以用于因为长时间无人处理的裂缝,所导致的混凝土耐久性下降,或是因为超荷载、火灾等原因所造成的严重性裂缝。
总结
随着经济的增长交通运输量也不断地提高,行车密度及车辆载重量也越来越大,公路桥梁的质量直接影响着行车安全和道路的畅通,避免公路桥梁混凝土裂缝原因,造成的路面塌陷或是桥梁坍塌。在公路桥梁施工当中,施工单位应严格按照国家有关规范、施工和监理,在运营管理过程中,进一步加强巡查和管理及时发现和处理问题。
参考文献:
[1]王宁.钢筋混凝土桥梁裂缝原因及防治技术[J].河南建材,2012(03):19-21
[2]王威.混凝土桥梁的施工温度与裂缝分析[J].黑龙江科技信息,2007(18):18+231
[3]严伏华.桥梁混凝土的施工温度与裂缝控制[J].科技信息,2011(10):339
【关键词】公路桥梁;裂缝;原因;预防措施
[Abstract] along with the rapid development of society and economy in China, our country has been more for the construction of highway engineering and more attention, and the construction of highway bridge engineering as an important part of highway engineering construction, the quality of their performance is good, is a key factor to guarantee the China Road and bridge to the normal operation of the. However, due to various factors, the highway bridge in the process of crack opening, with the advance of time will cause various, which will bring very adverse effect to the normal and safe operation. This article mainly aims at the cause of cracks of highway bridges in China are analyzed, and puts forward some effective preventive measures, then puts forward some methods have been crack repair, in order to control for the crack of road bridge in China brings good effect.
[keyword] highway bridges; cracks; causes; prevention measures
中图分类号:U448.14文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
公路桥梁的裂缝是桥梁工程当中最常见的病害之一,过多裂缝的产生,除过会造成公路桥梁的承载力与耐久性降低,变形增大等问题外,还会影响其通车运行的安全性。因此,针对公路桥梁裂缝的产生原因进行分析,并通过相应的措施进行预防,才能有效保证公路桥梁的持久运行。
1.公路桥梁裂缝产生的原因分析
1.1荷载性裂缝产生的原因
荷载性裂缝主要是指公路桥梁在常规的动荷载、静荷载以及次应力之下所产生的裂缝。荷载裂缝主要可归纳为断开裂缝与剪切裂缝等。其中,断开裂缝是指由于公路桥梁当中的钢筋混凝土受拉的原因,而使整个公路截面所产生的一种裂缝[1];而剪切裂缝又以斜裂缝为最多,主要是发生在剪应力比较大的部位,其大多发生在公路桥梁的支座附近,且会随着荷载的不断增大,其裂缝长度也会延伸,且裂缝数量也会相应的增多。
1.2收缩性裂缝产生的原因
在公路桥梁工程当中,最常见的裂缝之一便为收缩裂缝,其又可分为干性收缩裂缝与塑性收缩裂缝两大类。干性收缩性裂缝主要是指由于混凝土结硬之后,由于水分逐渐蒸发,使湿度下降,从而导致混凝土体积缩小,因此产生裂缝;而塑性收缩是指在工程施工过程当中,其混凝土在浇筑后,由于混凝土内水泥水化分子的反应激烈,在混凝土尚未结硬前,因为大量的水分蒸发,从而产生的裂缝。
1.3质量性裂缝产生的原因
质量性裂缝多是由于施工材料的质量不良所引起的裂缝,如在公路桥梁工程的施工建设当中,需要用到大量的混凝土。而混凝土又是由骨料、水泥、砂石、外加剂等按照一定剂量配置并加水后搅拌而成的[2]。如果在配置混凝土时,没有按照一定比例规范配置,或是在配制后,在施工过程中,由于浇筑量过多或是过少、施工缝间距原因、浇筑的时间把握不当等等。这些因素均会引起公路桥梁施工质量不良,而由于质量不合格,当公路桥梁工程建设完毕后,则也有可能因质量问题而产生裂缝。
2.公路桥梁裂缝的预防措施分析
2.1保证公路桥梁工程的设计合理性
为了防止公路桥梁产生裂缝,在工程施工前,对其进行科学合理的设计也十分重要。且在施工条件允许的情况下,在设计时避免或是尽量少应用非预应力结构。如一定需要用预应力结构时,其预应力结构的锚垫板、螺旋筯的埋设等也一定要符合相关的设计标准。通过对公路桥梁工程的合理设计,使其荷载能够适当的减小,从而避免荷载裂缝的产生。
2.2规范公路桥梁工程的施工流程
为有效减少公路桥梁的裂缝,其工程在施工中对施工流程的把握也很重要。因此,在工程进行施工时,施工人员必须严格地依据相关的施工要求科学施工。并严格地遵循施工的流程进行施工。通过规范施工人员的施工技术与施工流程,从而在保证质量良好的情况下,减少或避免公路桥梁裂缝的产生。
2.3加强对施工质量的控制
公路桥梁工程施工质量的好坏,直接会影响到其日后的使用,因此,为有效地预防其出现质量问题,除过要规范施工流程之外,对所使用材料的质量提高重视也十分的重要。如一定要按照相应的标准进行施工材料的配比,并在浇筑过程当中,确定好浇筑量,把握好浇筑时间,并注意施工缝间距、位置及构造等[3]。只有在确保施工材料质量良好的情况下,才能有效地预防并减少公路桥梁裂缝的产生。
另外,对公路桥梁工程的养护也很重要,一些施工企业往往会忽视对混凝土的养护,从而,很大程度上也会引起裂缝的产生。因此,在施工过程当中,通过对混凝土等材料经常进行浇水养护,也可以有效地减少一些温度裂缝的发生。
3.公路桥梁裂缝常见的修补方法
针对公路桥梁产生裂缝的原因,采用有效措施对其预防,可最大程度地避免或减少裂缝的产生。但是,因为各种不可控因素的影响,还是一定程度上会造成公路桥梁裂缝的产生,而针对所产生的这些裂缝,如裂缝的大小在一定的范围之内,便可采用修补的方法,对裂缝进行修缮,从而,使公路桥梁能够适当的延长其使用时间。目前,针对公路桥梁所产生的裂缝,其主要的修补方法包括有加固法、灌浆法、嵌缝法等等。
⑴加固修补法。因为一些公路桥梁裂缝的产生,会改变其混凝土结构的性能,因此,需适当地使用加固法对其进行加固,从而加强公路桥梁的使用性能。加固法主要包括对预应力、混凝土补强、支点等结构的加固,其还可以通过增加混凝土结构的截面面积,从而起到修补裂缝的作用。⑵灌浆修补法。灌浆法主要是当公路桥梁的裂缝比较严重,但在一定的可控范围之内时,便可使用灌浆法进行修补。灌浆所采用的材料一般为环氧聚合物、水泥浆、聚氨酯等乖,一般均是采用真空压力设计将配置好的浆料压入到裂缝当中,浆料会随着时间渐渐凝固,并起到有效的密封性能[4]。⑶嵌缝修补法。嵌缝法属于公路桥梁裂缝修补当中比较常用的一种方法,其也有显著的修补效果。通过对有公路桥梁中的裂缝处进行开槽,并在开好的槽内填充一定剂量的止水材料,从而在保证裂缝外观较为平整的情况下,对裂缝进行有效的封堵。
4.结束语
综上所述,公路桥梁在不断的使用过程当中,因为时间的推移,以及各种因素的共同作用,会使其产生一定的裂缝。但是随着我国科技的高速发展,大量的实践例子表明,只要对公路桥梁产生裂缝的原因进行重视,通过采取有效的手段对其预防,并对已经产生的裂缝进行科学合理的修补,从而也可以有效地提高我国公路桥梁的性能质量、延长其使用寿命,并给其公路桥梁工程带来整体的经济效益与社会效益。
【参考文献】
[1]郭明海.对公路桥梁裂缝成因及维修措施的探讨[J].中国科技纵横,2011,4(4):121.
[2]刘胜红.公路桥梁检查中梁(板)常见裂缝及成因分析[J].城市建设理论研究,2013,6(6):8-12.
关键词:桥梁;裂缝;养护维护;措施
中图分类号:K928文献标识码: A
混凝土的内部构造因为时间的推移和不同的外界影响因素在不断的发生着变化,钢筋的锈蚀,混凝土的碳化等因素的影响,桥梁上各种的裂缝会逐渐的变大直至演变成大裂缝,最终会威胁人们生命和财产安全。所以,只有找到桥梁裂缝产生的准确原因,并且对它进行深入的研究,找出最有效的防治和维修桥梁裂缝的方法,以此来保证桥梁的质量,从根本上解决桥梁裂缝问题,以确保人们的利益不受到损害。而产生桥梁裂缝的原因复杂并且原因的种类也有很多,只有对裂缝进行实地考察以后再系统性的分析和研究桥梁裂缝的特征,才能找出桥梁裂缝产生的多种原因、内涵和机理。本文先是对桥梁裂缝产生的多种原因进行了分析,并根据导致裂缝产生的不同原因提出相应的桥梁养护和维修的措施。
1桥梁裂缝产生的原因
1.1荷载引起的桥梁裂缝
荷载裂缝产生的原因可以划分为几个不同的阶段,首先是设计计算阶段,在对桥梁进行结构计算时荷载少算或部分漏算;结构实际受力与受力假设不相符;错误计算内力与配筋;结构设计环节和实际施工环节脱节;对桥梁断面设计不足;对钢筋设置偏少或者错误布置等。其次是施工阶段,在施工过程中,不加限制地堆放施工机具和材料;因为不了解预制结构受力特点,所以随意的翻身、起吊、运输、安装;不用机器振动对结构做疲劳强度验算;施工工人不按照设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;用来进行上部施工的混凝土未达到所要求的强度等。最后一个阶段就是使用阶段,桥梁在使用的时候长期超负荷运营。超出桥梁承受能力的重型车辆过桥,使桥梁长期处于超负荷状态,引起梁板出现裂缝,变形甚至倒塌事故的发生;污水浸蚀。如北方的桥梁在冬季一般采用撒盐除雪,盐水渗入混凝土内引起钢筋锈蚀,混凝土保护层脱落;受盐雾影响的桥梁也会产生这种影响;人为损坏,如立交桥净高不足或车辆超宽,车辆撞击梁板,造成混凝土脱落、钢筋;维修工作不及时。
1.2因为施工方法不恰当和材料质量问题引起的裂缝
对拉螺栓在桥梁下部结构施工中经常用来固定模板。对拉螺栓下表面经常形成一道贯穿性的毛细孔,这种毛细孔在外部水压力作用下产生的渗水现象为发生冻胀裂缝提供了条件。
水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂是组成混凝土的主要材料。如果在配置混凝土时所采用材料质量不合格,会导致桥梁结构出现裂缝。如:砂石的粒径太小、空隙率大、级配不良,将会导致拌和水和水泥用量加大,混凝土的强度会发生变化,使混凝土收缩加大,桥梁会更加容易产生缝隙。
1.3施工工艺质量引起的裂缝
施工工艺不合理和低劣的施工工艺,也是产生桥梁缝隙的原因之一,在混凝土的浇筑、制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装的过程中,桥梁结构容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深入的和贯穿的多种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现缝隙。搅拌时间过长,拌和不均匀,振捣不充分,浇灌速度过快,接缝处理不当,保护层厚度不够或钢筋被扰动,支撑下沉,模板漏浆,拆模过早,初期养护不够,初期受冻,硬化前受振动或加荷,预应力混凝土过早张拉或超张拉,养护混凝土时内外温差过大,都会影响桥梁上裂缝出现的部位、裂缝宽度和走向。
1.4温度变化引起的桥梁裂缝
很多桥梁结构严重到能够观察的裂缝产生的原因,都是由于内应力和约束应力造成的,而内应力和约束应力一般都是由温度引起的。混凝土热胀冷缩的性质,使得当结构内部温度发生变化或外部环境,混凝土都会发生变形,一旦变形受到约束,在结构内将会产生应力,而当应力超过混凝土抗拉强度时温度裂缝就产生了。
2防止桥梁裂缝产生的方法
为了防止桥梁温度变化形成的裂缝,控制温度和改善约束条件是减轻温度应力的重点。根据混凝土的制作流程,提出了以下的具体措施。
2.1混凝土材料的控制
桥梁施工的施工工艺决定了混凝土构件质量的优劣。恰当的施工工艺不仅仅要求具体操作过程必须是在符合相关规范的条件下进行,还需要对施工的原材料进行严格的检验。根据混凝土的需要进行有关配方和比例试验,例如,在高温环境下和雨后进行砂、碎石的含水量试验检测,在试验的过程中不断地发现问题并且调整材料的配比,只有这样做才能保证材料的准确无误,达到确保混凝土的施工质量的目的。严格控制混凝土原材料的质量是很重要的,特别是注意控制骨料的含泥量。如果骨料的含泥量过大会在很大的程度上降低混凝土的抗拉强度。
2.2温度的控制
(1)为了能够降低混凝土的浇筑温度可以用冷水将碎石冷却以后再拌合混凝土。
(2)根据浇筑层面散热的特点在夏天进行混凝土浇筑时浇筑的厚度可以适当的减少。
(3)对结构进行内部降温时可以在混凝土中埋设水管并且在水管里面通入冷水。
(4)控制好混凝土的入模温度是很重要的。一般的大体积桥梁的混凝土浇筑会选在春天和秋天施工,因为那时的温度是最适合对混凝土进行浇筑的温度。一旦是在夏季进行混凝土的浇筑工作就需要采取有效的措施来降低入模温度,并且在浇筑混凝土的时候最好不要让混凝土受到太阳的暴晒。
(5)控制好拆模时间。例如,在气温改变时要对混凝土进行表面保温,避免在混凝土表面产生大的温度差。一般都是在混凝土温度高于外界气温时就可以考虑拆模时间,是为了防止混凝土表面早期开裂的产生。
3桥梁裂缝的维修及养护措施
造成桥梁缝隙的原因是各种各样的,这就需要我们在实际工作中积累经验,针对桥梁的具体缺陷和病害进行具体的原因分析,确定存在的问题和产生问题的原因,找出影响桥梁耐久性的各方面因素,为今后更大限度的延长桥梁的使用寿命奠定基础。对于裂缝,要先判断出裂缝的种类,再进行有针对性的处理。下面是一些具体的措施;
3.1表面封闭修补法
在裂缝很浅的桥梁上通常适合使用表面修补的方法,就是说桥梁内部本身没出现裂缝,内部结构还是相对稳定的,为了防止更大裂缝的出现,采用表面修补法对桥梁裂缝进行修补。表面封闭修补法通常是采用喷浆、填缝、打箍加固的方法使表面裂纹封闭,以达到修补裂缝的目的。喷浆修补指的是一种喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层到经过凿毛处理的裂缝表面,来封闭裂缝的一种修补方法,根据桥梁裂缝的部位、性质和修补条件与要求,可有选择的采用无筋素喷浆或挂网喷浆的方法,然后再结合其他的修补办法对桥梁裂缝进行修补。凿深槽嵌修补法,是先沿裂缝凿一条深槽,槽形根据裂缝位置和填补材料而定,比如用这个方法修补较宽的桥梁裂缝就先在混凝土桥梁表面沿裂缝凿出“u”形或“v”形槽口,然后分层压抹水泥砂浆、环氧砂浆、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等;打箍加固法主要是指用扁钢或圆钢制成斜箍,可以垫角钢或钢板在箍与梁的上下面接触处点,在裂缝处加箍,达到使裂缝封闭的目的,而斜箍的方向应垂直于裂缝方向。
3.2填充钢板法
填充钢板法就是在混凝土表面涂上1-2米厚的环氧树脂,也在钢板上涂上环氧树脂,然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上,空气就会随着环氧树脂一起被挤出,粘贴面之间就能连接的更紧密。另一种办法是在钢筋混凝土构件产生主拉应力裂缝时在钢板与混凝土上面之间加木块等物体,使得钢板与混凝土之间保持一定空隙,同时封闭四周,然后从留出的空隙中灌入环氧树脂,并排出空隙中的空气。
3.3桥梁工程的日常养护措施
桥梁的养护就是确保桥梁的正常工作,对桥梁进行检查、评估和维修的相关工作。如果桥梁构件发生一个细小的问题,就可能引发事故,对人民群众的安全财产造成很大的损失,所以对桥梁要及时养护,早发现和解决问题。桥梁的检查主要分为三个等级,经常性的检查和定期检测或者是因为发生特殊情况的检测。先要检查桥梁的基本受力构件的缺陷问题,再检查基本受力构件的横向联系和几何纵向轴线的检查以及支座的检查,最后检查桥梁墩台和桥梁基础。如果在检查的过程中发现问题,一定要运用专业知识综合分析准确判断,要建立完善的桥梁检查制度和定期检查制度。
在实际工作中,要综合考虑存在的各种问题,加强质量的管理,同时要做到安全施工,根据每段路的具体情况选择施工材料,加强对人员的监管,确定科学的施工流程,保证工程的施工质量,还要对施工人员进行专业的技能培训和考核,提高他们的专业技能水平,让他们深刻认识到自己的责任重大,这样才能充分确保桥梁的施工质量。
4结束语
在桥梁的建造过程中,是没用办法避免裂缝问题的产生。桥梁裂缝的产生原因不仅和梁外部有关,也有桥梁自身的问题,桥梁自身的应力变化还是导致桥梁裂缝的最主要的原因。目前桥梁裂缝问题还是比较普遍的,但是只要在设计和施工的过程中了解到桥梁结构裂缝产生的原理,并且针对不同的原因采取相应的措施,就会增加桥梁的耐用程度。再有就是在桥梁的使用过程中,通过对车辆施行限载制度,对桥梁在一定的程度上也可减少桥梁裂缝的出现时间和延长桥梁的使用寿命。
参考文献
[1]林建中,王晓方,黄敏.浅谈桥梁加固施工技术与质量控制[J].华章,2011,(15):363-363.
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关键词:预应力混凝土;箱梁桥;裂缝;成因分析;修补
中图分类号:TU37文献标识码: A
1箱梁裂缝的常见病害位置
1.1零号段顶板裂缝
大跨度箱梁桥悬臂施工,在零号块顶板处的三角加腋区,由于预应力孔道密集,此处数量大,间距小,从而导致该区域振捣困难,容易导致混凝土振捣不密实。如果再加上预应力管道压浆不饱满,零号块处顶板局部长期处于运营状态下可能会产生开裂,甚至被压碎。在长期渗透的雨水作用下,预应力混凝土梁的钢筋可能发生腐蚀,易失效,最终严重影响桥梁的性能。
1.2腹板斜向裂缝
腹板斜裂主要出现在主墩支点、四分之一跨径和过渡墩的支点范围内。腹板厚度略薄是产生腹板斜向裂缝的主要原因, 另外一个重要因素是腹板竖向预应力钢筋没起到应有的作用,发生预应力失效。对于边跨和中跨比值达到0.7左右的桥梁,由于边中跨的设置不合理常常会导致过渡墩的支点附近产生腹板斜裂缝。
1.3顶板翼缘横向裂缝
箱梁悬臂法施工时,位于悬臂端附近位置的箱梁,其上翼缘板端部沿横桥向可能会产生裂缝。悬臂施工时,纵向预应力的锚固集中力需经过一至两节段后,才能在全截面范围内较为均匀分布。临近悬臂端节段的截面翼缘板存在预压应力不足的问题,横向预应力束若在此时张拉,将使翼缘板受纵桥向拉应力,产生横桥向的裂缝。
1.4合拢段顶、底板纵向裂缝
纵向裂缝通常一拆模即存在,其在合拢段的顶板、底板上沿薄弱部位通长分布。此类裂缝较容易产生,例如在合拢段仅承受自重荷载,且压应力不大、亦不存在拉应力的情况下即已产生。
2预应力混凝土箱梁桥的裂缝成因
2.1施工因素导致的混凝土裂缝
(1)混凝土浇筑工艺不当
预应力混凝土箱梁桥主要是由混凝土构成的,而混凝土本身具有容易产生裂缝的性质。工程中使用混凝土的工艺非常讲究,在桥梁工程中也是如此。混凝土搅拌时间太短,导致不均匀,影响混凝土内部结构的稳定性,而如果搅拌时间过长,又会产生不均匀的网状裂缝。而在混凝土浇筑时,浇筑顺序的错误或者浇筑速度过快、浇筑完成后有些工程人员过早拆模,同样会使混凝土产生裂缝。
(2)施工工艺出现错误
一些工程施工人员缺乏经验,在具体施工中就有可能犯一些技术性错误,这也会导致预应力混凝土箱梁桥产生裂缝。常见的错误比如钢筋保护膜厚度不足,缺乏管理导致钢筋被随意踩踏;混凝土之间接缝处理不当,使得接缝处强度得不到保证;混凝土强度达到一定值之前受到载荷;缺乏保护导致的冻害等等。
2.2材料使用导致的混凝土箱梁桥裂缝
在预应力混凝土箱梁桥施工过程中,要想保证工程质量,对施工材料的严格要求必不可少。施工材料本身都有其各自的物理化学性质,在不同的环境下可能会产生不同的变化,从而会影响到工程质量。比如,混凝土配比不合适,可能会导致混凝土出现离析现象及水泥浮浆、干缩从而产生裂缝;材料成分不均匀,例如当混凝土的骨料中集中含泥的时候,就会使混凝土出现不规则的网状裂缝,从而使混凝土的强度大大降低;若在骨料中含有反应性的石料例如石灰石,更有可能造成局部的混凝土崩裂现象。总之,施工中,由于材料使用不当导致的裂缝是非常严重的,任何一个地方出现漏洞都有可能导致桥梁裂缝的产生。了解施工材料的理化性质,科学合理地使用材料是保证桥梁质量的重要条件。
2.3设计因素导致的混凝土裂缝
预应力混凝土梁桥施工中,前期设计不合理是产生裂缝的一个主要因素。由于桥梁施工是以前期设计为蓝图的,设计中一旦出错,落实到施工当中就会一直错下去,因此前期的精密设计对于裂缝的预防是非常重要的。常见的设计问题有以下几点。
(1)计算方法不合适
在预应力混凝土箱梁桥的设计过程中,应力应变等力学计算是不可或缺的,但是在计算中,需要根据所要设计的桥梁及当地的具体情况,灵活地选用计算方法。例如,对桥梁进行受力分析时,就会用到ANSYS有限单元法进行分析。在有限单元法中,有限元的选取关系到计算的准确性,需要根据桥梁各部分形态及受力特性进行选取。又比如在计算过程中,计算公式往往有一定的适用条件,超出了这样的条件,计算结果就会失真,设计人员如果忽视了这些设计因素,就会影响桥梁力学性能,可能在施工中出现裂缝。
(2)设计结构不合理
预应力混凝土箱梁桥是一种连续性桥梁,属于超静定结构,其受力情况相当复杂,因而结构的科学性也就决定了桥梁的受力特点。因此,对于预应力混凝土箱梁桥,结构设计是影响裂缝的最主要因素,对于局部应力分析错误和构造细节的不重视都会导致裂缝的产生。
(3)超载造成的裂缝
现在的桥梁普遍存在着超负荷运作的情况。桥梁建成后都有一定的承载限度,载荷越大对桥梁造成的剪应力越大。当载荷超过了桥梁可以承受的限度后,产生的剪力就能够破坏混凝土结构形成裂缝。因此,在设计过程中,应该明确负责地设计出承载限度,并且在桥梁正式运营后严格禁止超载。
3预应力混凝土箱梁桥裂缝的修补
3.1表面处理法
表面处理适用于比轻微的裂缝。具体施工方法是在裂缝表面涂上一层薄膜,达到封闭裂缝,提高桥梁耐久性的目的。一般常用的涂膜材料主要有弹性涂膜防水材料、弹性密封材料、聚合物水泥砂浆等等。在施工中,依据涂膜方法又可以分为全涂膜处理和部分涂膜处理。全涂膜处理主要是用于对整个桥梁进行加固防止裂缝产生。而部分涂膜只在裂缝处及其附近进行涂膜处理,仅仅达到控制已经产生的裂缝的目的。
3.2填充处理法
填充方法顾名思义,就是用一定的物质对裂缝进行填充的方法。在施工中,首先要在裂缝处凿开一个具有适当深度和宽度的U型槽,然后在槽里填充修补材料。一般的混凝土工程的填充料都是更优质的混凝土,但是由于预应力混凝土箱梁桥的结构特殊,常会采用一些特别的材料,例如环氧树脂、聚合物砂浆、弹性密封材料等等。
3.3灌浆法
灌浆法也是在裂缝里灌入一定的材料以恢复桥梁整体的连续性和稳定性,与填充处理法不同的是这种方法不必在裂缝处挖槽,只需要通过一定手段把灌浆材料灌入裂缝中即可。依据裂缝的严重程度,灌浆法可以分为化学灌浆和水泥灌浆两种方式。化学灌浆针对的是较小的裂缝情况,使用的是具有连续性的化学填充材料如环氧树脂浆液、聚氨酯类浆液等等;而对于裂缝宽度大于1mm的情况,应该采用水泥灌浆。
3.4BICS法进行修补
BICS方法是日本SHO-BOND公司开发的修补技术,是一项专门修补混凝土裂缝的技术。相比于传统的裂缝修补方法,BICS法采用的灌浆材料是SHO-BOND公司自己研发的BL-GROUT胶,这种胶相比于普通的填充材料,具有良好的柔韧性、抗收缩性、渗透力以及出众的耐久性,可以达到瞬间固化的效果。在灌浆时,采用特制的橡胶管,利用橡胶的收缩性进行自动灌浆,灌浆达到的补强效果甚至比裂缝之前的强度更强。
4结语
大跨度混凝土箱梁因其技术和施工方法的特点,其裂缝病害的影响因素繁多,施工控制难度高,预应力混凝土箱梁桥施工中产生的裂缝大都是由于施工错误造成的,通过合理规范的施工管理,就能够很好地控制桥梁裂缝的产生。
参考文献:
[1]肖志红.预应力混凝土箱梁桥裂缝成因分析[J].黑龙江交通科技,2012 (8):71.
关键词:桥梁病害;成因;加固;维护
0、引言
桥梁结构及构造的完整性直接关系到公路交通的安全性与舒适性,直接与人民的生命安全息息相关。随着交通压力的增大以及超期服役桥梁的增加,桥梁病害事故经常发生,存在质量安全隐患,同时还容易造成坍塌事故,给人民的生命和财产安全带来极大的威胁。因此,分析桥梁病害成因,并提出加固维护措施具有现实的工程意义。
1、桥梁典型病害成因分析
1.1 混凝土桥梁结构表层缺陷成因
混凝土桥梁结构表层缺陷及其成因主要包括下面这样几种:①蜂窝,施工过程中由于振捣不够,由于在分层浇灌的过程中没有按照既定的规程来进行,混凝土运输距离过远而出现离析的现象或者是由于模板缝隙过大,导致水泥砂浆出现流失的问题;②露筋,灌注施工过程中由于钢筋保护层的垫块发生位移、钢筋与模板紧贴、在保护层处存在漏振等问题;③麻面,施工中采用的模板表面不够光滑,且其过于干燥,导致浇注成的结构件表层水分被模板吸收;④空洞,结构件中的钢筋排列过密,浇注的混凝土卡在其中,影响了上层的浇灌和后续的振捣,或者是出现严重的漏浆问题;⑤磨损,由于混凝土的强度不足,或者是表层的细骨料太多,在车轮的不断磨损,水流的冲刷下而出现磨损过快的问题;⑥锈蚀,老化和剥落问题,这主要是由于混凝土的结构保护层过薄的原因,一旦保护层出现裂缝,雨水将浸入其中,引起钢筋的锈蚀,之后钢筋膨胀而引起剥落的加剧。尤其是在一些冰冻严重的地区,还存在温度干湿交替的作用,使得锈蚀和剥落加剧;⑦结构件变形,施工或者是由于载荷不均匀而导致结构件出现明显变形。
1.2 桥梁构件裂缝缺陷成因
混凝土简支梁桥梁常见的几种裂缝主要包括:网状裂缝、梁下缘受拉区域裂缝、腹板垂直方向裂缝与斜向裂缝、梁运输过程导致的上部裂缝、梁端上部裂缝、侧面水平裂缝以及底部的纵向裂缝。而对于预应力混凝土桥梁而言,常见的裂缝主要包括:梁端锚固处出现的裂缝、腹板处存在的收缩裂缝、悬臂梁存在的剪切裂缝以及锚固后接缝处存在的裂缝、底板和箱梁处存在的裂缝,连接和合拢的浇筑段裂缝以及预应力梁的翼缘存在的纵向裂缝。
导致构件存在裂缝缺陷的原因包括这样四个方面:其一,材料因素,例如水泥出现反常凝固、膨胀,离析与泛浆,骨料当中含有泥土或者是采用了反应性的骨料和风化岩等,导致混凝土出现干燥收缩;其二,与施工相关的因素,拌和过程中由于搅拌不均、坍落度过大、浇灌顺序出现偏差、浇灌速度过快,振捣不均以及配筋过于混乱等;其三,与施工环境相关的因素,例如施工周围环境温度、湿度等出现变化,导致构建内外出现较大的差异,或者是反复冻融,导致混凝土内部钢筋的锈蚀等;其四,与构造和外力相关的因素,例如设计载荷、地震力载荷、桥梁的截面尺寸或者是钢筋的用量不够,结构件出现不均匀沉降。
1.3 桥梁设计缺陷
设计过程中所采用的极限载荷包括正常使用极限状态以及承载能力极限状态两种。其中,承载能力极限又包括:结构所能够达到的最大承载能力,即结构整体或者一部分失去稳定能力的状态;另一个是指在重复载荷作用下由于材料出现疲劳而出现的疲劳破坏,即所谓的疲劳极限。当前在进行桥梁结构设计的过程中,就钢筋混凝土桥梁而言,由于桥梁结构自身重量所占据的载荷比较大,载荷引起的疲劳影响较小,因此设计时一般不考虑重复载荷对桥梁结构带来的影响。该种方法对于主梁以及桥墩台等而言是一种高效的方法,但是对于一些其他的附件而言,设计过程中忽略疲劳极限问题则会带来危险。例如,在桥梁的行车道板设计中,假若不考虑疲劳载荷的影响,将在使用过程中出现提前损坏的现象。
2、桥梁病害维护措施
2.1 桥梁裂缝的修补措施
对桥梁裂缝进行修补的主要目的在于对桥梁的结构进行恢复,提高桥梁的耐水性和防水性,主要采取的修补措施包括:
(1)表面处理
在采用砂轮、钢丝刷等工具将混凝土表层裂缝宽度5cm范围内的灰尘和污物清理干净,一般采用稀料进行擦拭。之后在裂缝的表层涂上填料并在表层涂抹上防水材料,进而提高混凝土结构的防水性能和耐久能力。值得注意的是,所采用的填料和防水材料要尽量使用具有伸缩能力的材料。
(2)注浆修补
在混凝土的裂缝处诸如细砂水泥或者是环氧胶等材料,达到增加其耐久性及防水能力的目的。注浆过程中要对注入压力进行控制,一般采用低压低速的防水。注入之后再用钢钉进行加固,进而增加混凝土裂缝的整体性,并防止裂缝的继续扩散。
(3)填充修补
通常在裂缝较宽时可以采用这种方法,其具体的做法就是沿着裂缝凿出一条较深的槽,之后在槽中直接嵌入多种粘接性材料,诸如细砂水泥浆、环氧树脂胶沥青等其他的化学补强剂等。
(4)表面喷涂
在对混凝土裂缝经过表面光洁度处理之后,在裂缝处直接喷射出一层密实、粘度较高的水泥砂浆保护层,对裂缝进行封闭,达到修补的目的。在进行喷浆施工之前,应该将表层的疏松部分予以清除,清洗干净之后在进行喷涂,且保证喷涂之时具有一定的湿润度。
(5)粘结钢板封闭法
这种方法主要用于对钢筋构件处产生的拉应力裂缝进行修补,在进行适当的事前处理之后,在裂缝处直接粘接钢板,然后用膨胀螺栓来对钢板施加压力。粘接过程中要保证钢板的粘结方向与裂缝方向相互垂直。
2.2 桥梁的加固、维护措施
下面将以桥梁上部结构及其加固方法来论述桥梁的加固与维护措施。针对梁式桥上部结构的加固,主要采用的加固措施和方法有:增大截面的加固、外部预应力加固、结构体系更新加固、外部粘贴加固和加设纵向梁加固等方法。其中,增大截面的加固方法是指采用增加构件截面积的方法,以载荷大小以及净空条件为依据,又可以将其分为以增加配筋为主和以增加截面面积为主两种方式。而外部预应力加固就是根据预应力原理,在构件上施加一定的初始应力,通过预应力变形来进行加固。例如,当在对受拉区域施加预应力时,不但可以减小自重带来的应力,同时还可以起到减小跨中挠度,闭合裂缝的作用。结构体系更新加固方就是通过增加支撑或者是桥墩的方式,将简支梁变成叠合梁,有效的减少梁内控制截面最大弯矩值,提高整体承载能力。而外部粘贴加固方法就是采用型钢、玻璃钢等其他材料,利用环氧树脂将其粘合在结构的外部,到增加结构承载能力的一种加固方法。这种方法一般适合于那种结构构件的尺寸受到限制,但是又需要迅速的增加结构的承载能力的场合。采用这种方法进行加固时,要确保粘合剂的质量。而对于加设纵向梁的加固方法,主要是使得加固之后桥梁的载荷在新加设的结构中得到重新分布,使得之前的梁所承受的载荷下降。采用这种方式加固后的桥梁的刚度和承载能力都得到了有效的提高。
结语
在进行桥梁病害的维护以及桥梁的加固过程中,应该充分的利用现代工程科学技术,建立起一套集桥梁载荷数据管理、桥梁技术状况评估以及桥梁寿命预测等于一体的桥梁维护体系。根据具体的桥梁健康状况进行针对性的养护和管理,从根本意义上实现对桥梁的管理。
参考文献:
[1] 殷丽媛. 浅论公路桥梁病害产生的原因. 黑龙江科技信息. 2012,06:226.
关键词:桥梁施工 混凝土裂缝 原因 措施
0 引言
随着我国桥梁技术的突飞猛进,大体积混凝土在桥梁结构中的应用也越来越广泛。混凝土是应用最广泛最重要的工程材料之一,具有取材广泛、价格低廉、抗压强度高、耐火性好、不易风化、养护费用低等优点,可以预计随着我国基础设施建设规模的迅猛发展,其应用领域还会进一步拓宽。在应用混凝土材料进行建筑结构、公路、桥梁及隧道等工程建设中,人们也发现,混凝土开裂是最常见的一种病害,并且已成为影响工程结构使用寿命的重要影响因素之一。在混凝土桥梁结构上产生的各种各样的裂缝,形成的原因也是千差万别,因此其危害性也会有显着的差异。
1 桥梁施工中混凝土裂缝概述
一般来讲,桥梁施工中混凝土裂缝可分为温度引起的裂缝、收缩引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、沉降引起的裂缝、冻胀引起的裂缝、施工材料质量引起的裂缝及施工裂缝等。①温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化时.混凝土将发生变形,一旦变形受阻,则会在结构内产生拉应力.当拉应力超过混凝土抗拉强度时,即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中。温度应力可以达到甚至超出活载应力。②收缩引起的裂缝收缩裂缝是混凝土因收缩而发生的体积变化,它主要包括塑性收缩裂缝和干缩裂缝。塑性收缩裂缝主要发生在初凝开始,进行养护之前.此时水泥水化反应剧烈,会出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩。收缩时,表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约,使由软变硬中的塑态混凝土产生拉应力,从而形成微裂缝。而干缩裂缝则多发生在混凝土硬化前后.此时混凝土表层水分散发快,内部散发慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。表面收缩变形受到内部混凝土的约束.致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土受到的拉应力超过其抗拉强度时,就会产生收缩裂缝。③沉降引起的裂缝由于基础产生竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力。当其超过混凝土结构的抗拉强度时,结构开裂。④钢筋锈蚀引起的裂由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表而,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介人.钢筋中铁离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏。钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约24倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱。结构承载力下降,并将诱发其他形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。⑤冻胀引起的裂缝混凝土构件是非匀质密实构件,其内部存在各种空隙,当处于吸水饱和状态的混凝土温度低于0℃时,内部水分冻结,体积膨胀9%,使混凝土因膨胀而产生拉应力导致裂缝出现。冬季施工时,对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施,也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。温度低于0℃和混凝土吸水饱和,是发生冻胀破坏的必要条件。另外,当混凝土中骨料空隙多、吸水性强,骨料中含泥土等杂质过多;混凝土水灰比偏大、振捣不密实;养护不足使混凝土早期受冻等,均可能导致混凝土冻胀裂缝。
2 裂缝控制措施分析
2.1 加强温度控制,改善混凝土裂缝 充分改良骨料的配置,适当增加添加剂,尽可能采用干硬性混凝土进行桥梁施工,这样可有效降低混凝土中的水泥成分。在混凝土的拌和过程中,在适当的时候将水洒在碎石上,达到冷却碎石的目的,从而降低了混凝土浇注时的温度。尤其在夏天的施工中,必须减少混凝土的浇注厚度,利用浇注层的面积,充分散热。适当条件下,可在混凝土内部敷设降温水管,达到全面降温混凝土的目的。对于施工工序的安排,必须时间合理。对于混凝土暴露面积,要适宜。对混凝土来说,其性能的好坏常常异常重要,选择高性能的混凝土,增加抗裂效果,避免表面干缩程度大的混凝土应用于桥梁施工中。塑性沉降裂缝在施工中常常见到,所以在施工中必须加强基础处理,合理对支架进行布置。就支架来说,必须用面积法测定表面受力,采取预压措施,来减低非弹性形变的产生。在混凝土中添加减水剂,这样的话能避免泌水,增加了混凝土保护层厚度,在桥梁施工中,有必要采取二次抹面。对于塑性收缩裂缝而言,其主要的防治方法是加强混凝土的早期养护,然后降低混凝土中水分增发的速度。此方法具体是用麻袋以及海绵等物质覆盖混凝土结构的表面,对混凝土进行浇水湿治。温度裂缝的防治措施,主要是加强注意施工中混凝土浇注时间以及速度,在浇注过程中控制温度。在夏季而言,混凝土骨料必须进行洒水,而在冬季施工中,混凝土表面采取保温措施。
2.2 施工控制 严格控制混凝土施工配合比,根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水灰比和水泥用量,要求监理严格监督控制。把好质量关,选择级配良好的石子,控制砂的粒径及含量,适当减少空隙率以减少混凝土收缩量,从而加强混凝土抗裂强度。养护实践证明,混凝土养护工作,是整个施工过程中非常重要环节,忽视对混凝土的养护,既会降低混凝土的强度,又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝。更重要的是在高温下施工,应经常浇水养护,一来可减少温度产生的裂缝,二来可降低由于混凝土的收缩而产生的约束应力,有效控制裂缝。
2.3 裂缝修补
2.3.1 表面修补 裂缝的修补方法通常是表面修补,其优势十分明显,常常处理表面裂缝以及深度裂缝,而且对于混凝土的结构承载力影响很小。表面修补法,作为裂缝修补的常用技术,一般来讲,其做法就是表面涂浆,即在混凝土裂缝的表面涂抹水泥浆,有些桥梁工程中采用环氧胶泥进行表面涂抹,并为了满足防腐需要,在裂缝涂浆后,采取刷漆措施。有些时候,表面修补完成后,往往由于应力的存在,使得混凝土裂缝继续开裂,此时可在裂缝的表面粘附玻璃纤维布,确保裂缝修补完整。
2.3.2 灌浆法 当裂缝对于桥梁结构有严重影响的时候,或者桥梁对防渗有着一定的要求时,表面修补已不能满足相关要求,必须采用灌浆法进行处理。所谓灌浆法,通常而言,是采用真空压力设备将浆质料压入裂缝中,浆质料随着时间的推移,会达到硬化,硬化后的浆质料与混凝土形成具有稳定结构的整体,避免的裂缝的存在,并具备一定的密封性能。浆质材料通常有很多种,在工程中一般采用水泥浆或者环氧聚合物,对于裂缝比较严重的,可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯作为浆质料。
2.3.3 嵌缝法 嵌缝法是裂缝修补方法中非常有效的方法。所谓嵌缝法,即在混凝土的裂缝处开槽,在开好的槽内填充止水材料,这样既可对裂缝进行封堵,有利于裂缝外观的平整。
2.3.4 结构加固法 在很多桥梁工程中,有些裂缝的产生,会严重改变混凝土结构性能,对桥梁寿命以及使用性能产生严重影响。此时对于桥梁混凝土裂缝,必须采取结构加固法来进行混凝土加固。结构加固法一般包括增加混凝土结构的截面面积、预应力加固、支点加固以及混凝土补强加固。
3 结语
在桥梁施工中,混凝土裂缝是常见的问题,然而,裂缝的产生对桥梁寿命的影响是巨大的。必须在施工中,全面分析裂缝产生机理,控制施工温度,对于产生的裂缝必须采取积极有效的措施,这样才能确保桥梁质量。
参考文献
[1]韩素芳,耿维恕.钢筋混凝土结构裂缝控制指南(第二版).[M].北京:化学工业出版社,2006.
【关键词】公路桥梁;缺陷;因素;解决措施
作为交通运输的枢纽,桥梁的质量关系到运输的质量,在桥梁使用一段时间后,由于设计施工方面的欠缺,会出现超负荷作业的状态,产生危险,如果不及时加固维修,车辆通行需要减慢,这样承载能力相应提高,严重的时候会中断交通,这种运输“瓶颈”亟待解决,缺陷产生原因,存在的需要维修的部位,需要有效的维护和解决。
一、混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因
1、蜂窝:施工不当所致,混凝土灌注中缺乏应有的振捣,分层灌注时违反操作规程,运输时混凝土产生离析,模板缝隙不严,水泥砂浆流失等。2、露筋:施工质量不好,如灌注时钢筋保护层垫块位移,钢筋紧贴模板,保护层处混凝土漏振或振捣不实。3、麻面:施工时采用模板表面不光滑,模板湿润又不够,致使构件表面混凝土内的水份被吸去。4、空洞:结构上钢筋布置过密,施工时混凝土被卡住,又未充分振捣就继续灌注上层混凝土,此外,严重漏浆亦能产生空洞。5、磨损:混凝土强度不足,表层细骨料太多,车轮磨损,高速水流冲刷,水流中又夹杂大量砂石等推移质或冰凌等漂浮物。6、锈蚀、老化、剥落:保护层太薄,结构出现裂缝,雨水浸入,钢筋锈蚀膨胀引起剥落,严寒地区冰冻及干湿交替循环作用,有侵蚀性水的化学侵蚀作用。7、表层成块脱落:外界作用。8、构件变形、接缝不平:施工不善或荷载作用下形成的变形等。
以上可采用混凝土修补或水泥砂浆修补法。常用修补材料为环氧材料。
二、混凝土构件裂缝缺陷及产生原因
钢筋混凝土简支梁桥常见裂缝有网状裂缝、下缘受拉区的裂缝、腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、运梁不当引起的上部裂缝、梁端上部裂缝、梁侧水平裂缝、梁底纵向裂缝。
预应力混凝土梁、悬臂梁和连接梁桥的常见裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝、腹板收缩裂缝、悬臂梁剪切裂缝、悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝、底板裂缝、箱梁弯曲裂缝、连接梁弯曲裂缝、合拢浇筑段的裂缝、预应力梁下翼缘的纵向裂缝。
构件裂缝产生的主要原因有四方面:一是与材料性质有关的因素,如水泥的反常凝固,混凝土的离析与泛浆,水泥的反常膨胀,骨料中含有泥土,使用了反应性骨料或风化岩、混凝土干燥收缩。二是与施工有关的因素,如混合料搅拌不均匀,搅拌时间过长,用泵压送时水泥量及用水量的增加,灌注顺序的差错,灌注速度太快,振捣不充分,配筋混乱,保护层厚度不够,施工缝处理不当,模板变形,漏浆,支架下沉,脱模过早,硬化前受振动和荷载作用,初期养生中急剧干燥,养生初期冻害。三是与环境条件有关的因素,如周围环境与湿度的变化,构件内外温度的差异,反复冻融,内部钢筋锈蚀,因火灾而使混凝土表面受高温熏烤,受盐类的化学腐蚀。四是与构造、外力有关的因素,如设计荷载以内的荷载,设计荷载以外的荷载,以地震力为主的荷载,截面尺寸及钢筋用量不足,结构物不均匀下沉。
三、桥梁墩台常见裂缝有
1、墩台网状裂缝(由于混凝土收缩干燥引起或混凝土内部水化热和外部气温的温差及日气温变化影响和日照影响而产生的温度拉应力)。
2、从基础向上发展至墩台上部的裂缝(基础松软产生不均匀沉降造成)。
3、墩台身的水平裂缝(多为混凝土贯注不良所引起)
4、翼墙和前墙断裂的裂缝(往往由于墙间的填土不良。冻胀或基层承载力不足,引起下沉或外倾而产生开裂)。
5、由支承垫石从下向上发展的裂缝(主要是由于墩台帽在支承垫石下未布置钢筋所致或可能受到较大的冲击力)。
6、桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝(主要是局部应力所致,因梁和活载的作用力集中地通过支座传至桥墩,使其周围墩顶其他部位产生拉应力)。
7、双柱式桥墩下承台的竖向裂缝(由于桩基下沉不均匀或局部应力所致)。
8、支承相邻不等高的墩盖梁、雉墙上的竖向裂缝(由于局部应力所致)。
9、墩台盖梁自上而下的垂直裂缝(桩基下沉不均匀而引起盖梁上的不均匀受力)。
10、镶面石突出的裂缝(由于镶面石与墩台连接不良所引起)。
11、悬臂桥墩角隅处的裂缝(由于局部应力引起)。
以上可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法,加配钢筋修补法,钢板粘贴修补裂缝,表面喷浆修补裂缝,用柔性表面封闭法修补裂缝,灌浆封闭裂缝修补法等。
四、钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因
混凝土开裂、混凝土剥离,断面破损、钢筋外露、锈蚀,混凝土质量下降,异常变形等。这些是由于荷载增大(构件承载力不足),构造上的缺陷(桥面板端部等),支撑结构不完整(主梁等构件刚度不足等),施工上缺陷(保护层不够、蜂窝麻面等),气象作用(冻融作用、化学作用、盐腐蚀等),灾害(地震、火灾、受落下物撞击等),徐变及收缩过大等。
桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法,支架施工法等。
一般桥面补强层加固方法有底面加固和顶面加固。
底面加固主要是喷射钢纤维砂浆,焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆。顶面加固主要是采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋。
目前国内外许多大公司和科研结构都投入很大力量对这一难题进行研究,开发桥梁的养护、维修、加固及更换的系列技术,并相应开发出一批新型修复材料,能够有效的解决了上述“瓶颈”的难题。
五、介绍几种新型的桥梁修复、加固技术和新材料
1、“壁可”法:采用橡胶管注入器,利用其持续的恒定压力将树脂材料自动注入到缝中,注入材料粘度极低,可深入到宽仅0.02mm的细缝末端,恢复结构强度。
2、修补路面裂缝、坑洼、麻面:采用不同粘度的树脂材料对各种宽度的裂缝进行灌注,可立即开放交通。对坑洼、麻面采用树脂砂浆镘抹,材料柔韧、耐磨、抗滑,与铺层结合牢固。
3、路面防滑铺装方法:在弯道、交叉路口等重要路段铺设树脂砂浆,可取得优异的防滑效果,保证行车安全。
4、隧道、涵尚不渗漏水的治理方法:摒弃传统的堵水思想,采取引导的方法,对接缝、裂缝、衬砌面渗水均有对策。
5、桥梁结构的维修、加固方法:采用钢板贴合、增设桁梁等方法恢复或提高构件强度,增加承载力。对砼构件的肃落、缺损,用聚合物改性材料修补,以防钢筋锈蚀或进一步损坏,美化外观。
6、桥梁伸缩缝:有九大类、数十个规格型号可供选择,用柔性树脂砂浆作为回填材料更能发挥其优良性能。
7、对砼及钢构件的进行涂装防护:对砼及钢构件的进行涂装的目的可有效防止产生砼及钢构件的破坏。
关键词:钢筋混凝土桥梁梁体裂缝维修方法
在钢筋混凝土、部分预应力混凝土甚至全预应力混凝土桥梁中都有出现裂缝的可能,采取一定的设计和施工措施,许多裂缝是可以克服和控制的。通过对各种混凝土桥梁裂缝产生原因进行分析,提出了克服和控制裂缝的措施,以便设计和施工过程中参考。
1.钢筋混凝土粱桥的常见裂缝
1.1网状裂缝,网状裂缝发生在各种跨度的梁上,这种裂缝细小,宽度约为0.03~0.05mm,用手触及有凸起感觉,它无固定规律 网状裂缝多为混凝土收缩所引起的表面龟裂。
l.2下缘受拉区的裂缝这种裂缝多发生于梁跨中部,梁跨度越大,裂缝越多,它自下翼缘向上发展,至翼缘与粱肋相接处,裂缝间距约O.1~O.2m,宽度约为0.03~0.04mm。对跨度
1.3腹板上的竖向裂缝,腹板上的竖向裂缝为最常见也是较为严重的一种裂缝,当跨径>12m时,其裂缝多处于薄腹部分,在粱的半商线附近裂缝宽度较大, 一般在0.15~0.3 mm。当粱跨径
1.4腹板上的斜向裂缝,腹板上的斜向裂缝足钢筋混凝土梁中出现最多的一种裂缝,且多在跨中两侧,离跨中越远倾斜角越大,反之较小,倾角约在l5o~45o之间,第一道裂缝多出现在距支座0.5~1.0m处,裂缝宽度-+般在0.3mm以F 它系设计上的缺陷,上拉应力较计算大,混凝土能负担而导致产生裂缝,施工质量不良又会加速裂缝的生和发展。
1.5运粱不当引起的上部裂缝,运送粱时支承点没有放在粱的两端吊点上,而是偏向跨中,使支承点处上部出现负弯矩,而引起开裂。
1.6梁端上部裂缝, 由于墩台产生不均匀沉降,而形成梁端局部支承压力增大,产生局部应力所致。裂缝由下往上开裂,严重者宽度可达0.3 mm以上。
1.7梁侧水平裂缝,这为近似水半方向的层裂缝,它多为施工不当引起,分层灌筑,间隔时间太长。
1.8梁底纵向裂缝,它是沿下冀缘主筋方向的裂缝,这种裂缝是由混凝七保护层过薄,或掺入氯盐等速凝剂所造成。
2 裂缝的修补方法
2.1 表面封闭修补法
a 表面涂抹法
通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜,在裂缝宽度有可能变动时,可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料。在裂缝多而且密集或者混凝土老化、砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。
b“v”形或“u”形槽口充填修补法
在用上述表面涂抹处理不能充分修补的情况下,可采用此方法:在混凝土表面沿裂缝凿出“v”形或“U”形槽口。然后用树脂砂浆充填修补。填补前要用钢丝刷清除凿后已浮动的混凝土碎片,必要时可先上底层涂料,然后填塞树脂砂浆。
c 凿深槽嵌补法
先沿裂缝凿一条深槽,槽形根据裂缝位置和填补材料而定,然后在槽内嵌补各种黏结材料,如环氧砂浆、沥青、甲凝等。
d 表面啧浆法
在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修补要求与条件,可采用无筋素喷浆,或挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。
e 打箍加固封闭法
当钢筋混凝土产生主应力裂缝时,可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法。箍可用扁钢焊成或圆钢制成,可以直箍也可以斜箍。其方向应和裂缝方向垂直。箍与梁的上下面接触处可垫以角钢或钢板。角钢或钢板面积及箍的横截面积,按修补加固部位主应力的大小、箍的安全应力及混凝土的抗压强度通过计算确定。
2.2 压力灌浆法修补裂缝
先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭,仅留出进浆口及排气孔,然后将配制的较低黏度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压人缝隙内并使其扩散、胶凝固化。以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。
a 水泥灌浆修补法
实施灌浆前应对修补部位裂缝再仔细检查一遍,以确定修补数量、范围、钻孔眼位置及浆液数量。灌浆―般采用不低于42。5级的普通硅酸盐水泥,灌浆压力一般为4.05×105 Pa~6.08×105 Pa,浆液浓度一般不小于1.6:1(水与水泥的质量比)。灌浆加压设备,在工程量较大时宜采用灌浆机、灌(压)浆泵,也可采用风泵加压。工程量不大时可用手压泵施工,工程量特小时,可采用类似打气简等工具改制成的注射器施工。
b 化学灌浆法修补裂缝
灌浆材料应具备黏结强度高、可灌性好等基本要求。一般常采用环氧和甲凝2类材料。环氧灌浆是以环氧树脂为主体,它的黏结力强、稳定性好、收缩小、耐腐蚀及机械强度高,裂缝宽度在0.1 mm以上时采用环氧灌浆。甲凝灌浆是以甲基丙烯酸甲酯为主体,它具有黏度低、可灌性好、抗拉强度高等特点,常用于修补裂缝宽度在0.1 mm以下的细裂缝。
灌浆一般采用纯压法灌浆。对于细小裂缝浆液需要较长的胶凝时间,常采用单液法灌浆,此时将所用的浆液在泵前混在一起,用灌浆机进行灌注,对于较宽的裂缝,要求浆液胶凝时间较短,常采用双液法灌浆。灌浆可采用单孔或群孔同时灌浆,但必须留有一定数量的排气孔。当在长裂缝上同时布有几个灌浆孔时。可按裂缝的深浅由下而上的顺序进行灌浆。当用灌浆泵进行灌浆时,压力一般由小至大逐步升高,达到设计压力后,再保持压力稳定,直至灌浆达到一定要求再将阻塞器上的进浆管阀门关闭,以使裂缝内浆液在受压状态下胶凝固结。
灌浆完毕待浆液聚合固化后,即可将灌浆嘴一一拆除.并用环氧胶泥抹平;最后对每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥浆,确保封闭严实,并使其颜色与混凝土结构尽量保持一致。
2.3 粘贴钢板法
将整个钢板黏贴于待修补的裂缝位置上,使其与原有的混凝土成为整体,从而提高对活载的抵抗力。用于粘贴的钢板厚度一般为4.5 mm~6 mm,而混凝土与钢板的黏结剂一般采用环氧基液黏结剂。
a 注入法黏贴钢板
在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙,并用环氧树脂胶泥封闭四周,而后从注入口注入环氧树脂。同时排出空隙中的空气。由于是从一方注入因而容易残留气泡,施工时一般用木槌随时敲打钢板来确定是否灌实。
b 压黏法粘贴钢板
在混凝土表面及钢板表面各涂上1 mm~2 mm厚的环氧树脂,然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上,随着环氧树脂被挤出,黏贴面之间的空气也被排出。用这种方法一般不会残留气泡,黏结效果也好,此法适用于混凝土表面平整的场合。
3 结 语
随着我国公路桥梁事业的发展和裂缝开展机理的进一步研究,影响因素逐渐量化。随着结构计算理论的发展和计算软件的应用,大部分因素对混凝土裂缝的影响能够较准确的计算出来,采取适当的措施可以预防和控制裂缝开展。实践证明其效果经济、简便。
参考文献:
[1]刘效尧.桥梁损伤诊断[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2]徐彝。《桥梁检测与维修加固百问》,人民交通出版社,2002年6月第一版P139―144页.
关键词:桥梁施工;裂缝;材料
中图分类号:U445 文献标识码:A
随着我国交通业的不断发展,桥梁施工整体有了很大的改进,但是桥梁建设方面仍然存在施工困难的情况,在施工中,裂缝是普遍存在的危险问题,严重影响桥梁的施工,本文主要分析了桥梁施工中关于裂缝方面的问题。
一、桥梁施工裂缝的出现原因
(一)结构性裂缝产生原因分析
桥梁施工出现结构性裂缝的原因有很多,有时是多种因素导致的,分析原因,大致可以分为以下几种。在施工中,由于施工人员不加限制对方施工工具、材料、随机翻身、敲掉和安装,擅自改变施工顺序,这些都会引起增加荷载,导致裂缝的出现。
施工工艺质量也会引起结构性裂缝。在混凝土的施工中,若是施工工艺不当,很容易造成各种表现的裂缝,尤其是细长壁结构裂缝,混凝土保护层过厚会导致受力筋的保护层过加厚,这就意味着构件的有效高度无法达到,容易形成垂直裂缝;在混凝土的振捣操作中,若是振捣不密实,很容易在混凝土的表面出现裂缝;混凝土浇筑速度过快,会降低混凝土的流动性,引起裂缝。
(二)非结构性裂缝产生原因分析
非结构性裂缝产生的原因包括温差、冻胀、施工材料质量、钢筋腐蚀等,其中温差和冻胀可以合并为温度变化原因。混凝土受到热胀冷缩的影响,内部结构因为温差出现变化,引起变形,若是变形没有得到适当的控制就会增加应力,超过混凝土的抗拉强度就会出现裂缝。
桥梁施工中混凝土材料主要包括骨料、水泥以及砂等,在混凝土的配制中,若是原材料不过关,就可能出现裂缝。如果砂石裂缝过小,在混凝土配置中意味着需要增加水泥和水的使用量,导致混凝土的强度出现偏差,混凝土的收缩能力大大增加,而砂石的直径若是更小,产生裂缝可能性更大,在混凝土的配制中,若是砂石中云母含量比较高,这种物质的存在会减小骨料和水泥的粘合度,进而导致混凝土的强度大大下降。另外砂石中的含泥量也是非常高,比例过高,会增加水泥和水的使用量,降低混凝土的强度和抗渗性。
二、桥梁施工中裂缝处理对策
针对桥梁施工裂缝产生的原因,建议从以下几方面解决。在施工图设计中需要尽量避免裂缝的产生,这是从源头上解决裂缝产生的问题。桥梁设计图纸是桥梁施工的基础,在设计时,充分考虑到裂缝问题,能够有效减少结构性的突变。因此在图纸的设计中需要重视桥梁的细节部分,精确的定位,如可以将转角部位设计为圆角等,避免混凝土收缩引起裂缝。
针对材料配比不当和荷载引起的裂缝,在施工之前,管理人员需要加强相关人员的培训工作,增强工作人员对裂缝的认识,意识到自身工作的重要性,加强技术培训工作,保证工作人员严格依照要求配比,避免因为材料出现裂缝。在施工操作中需要严格检查原材料,在高温添加下施工中,需要及时调整施工材料的配合比例,在施工中需要严格依照设计进行施工,不可随意改变施工顺序。
针对温度变化引起的裂缝需要注意温度的控制。在施工中通过增加添加剂、干硬性混凝土措施尽量减少水泥的使用量,在搅拌混凝土时需要用水将碎石冷却,降低混凝土的浇筑问题。在高温天气下施工中,浇筑混凝土需要尽量降低浇筑的厚度,为降低混凝土的问题,可以在混凝土中埋设水管,通入冷水降温。在寒冷天气施工中,需要混凝土的表面保温工作,避免混凝土表面因为温度的急剧变化出现裂缝。在施工中需要合理安排施工工序,避免出现大的高差,避免出现贯穿裂缝。
在非结构性裂缝的方式工作中,需要严格设置支架搭建,消除非弹性变形,保证混凝土具有足够的厚度,在混凝土的施工中可以适当添加一些减水剂,安排浇筑顺序和速度。为避免钢筋腐蚀出现裂缝,在施工中需要严格控制水灰比,保证混凝土的密实性,避免采用含氯盐外加剂的使用。
针对已经出现的裂缝需要及时修补,桥梁竣工后,放弃检查养护和维修桥梁,保证桥梁的安全运行,及时修补处理已经出现的裂缝,保证裂缝不会对桥梁质量造成影响。在裂缝的修补中包括表面修复法、灌浆法等,这两种方法主要使用在具有防渗要求的裂缝修补中,在裂缝较大时,可以采用压力设备将材料注射到裂缝中,这是应用比较广泛的方法。在其他具体的裂缝修补中,需要根据实际情况选择合适的方法。若是钢筋混凝土梁件出现主应力裂缝,可以采用加箍的方法封闭裂缝。
结语
综上所述,本文主要分析了桥梁施工裂缝方面的问题。桥梁在我国社会交通发展中起到了至关重要的作用,从当前桥梁建设现状分析,普遍存在裂缝问题,原因多种多样,在施工中需要注意采用有效的防治措施,增强桥梁的结构稳定性,延长桥梁使用寿命。
参考文献