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論文摘要:混凝土橋梁裂縫是目前擺在養護管理者面前的一種新的難題,本文結合特克斯公路段管養的S316線86+00-K134+000路段的橋梁狀況,分析混凝土裂縫產生的原因與影響因素,通過去年在實際工作中引進了一種新材料、新工藝“壁可”注入法應用對混凝土裂縫進行處治修復,其產生的整體效果較好。就此淺談一些自己的認識。
前言:隨著經濟發展,公路建設取得突飛猛進的發展,在橋梁建造和使用過程中,因裂縫而影響工程質量甚至導致橋梁垮塌的報道屢見不鮮。混凝土開裂可以說是“常發病”和“多發病”,經常困擾著橋梁工程技術人員。如果采取一定的技術措施,加強施工質量管理的力度,混凝土開裂是可以克服和控制的。通過近幾年橋涵養護管理工作的實際經驗,對混凝土裂縫本文初步分析了混凝土橋梁裂縫產生的原因,淺談一些自己的看法。
1荷載引起的裂縫原因
1.1設計計算階段,結構計算時不計算或部分漏算;計算模型不合理;結構受力假設與實際受力不符;荷載少算或漏算;內力與配筋計算錯誤;結構安全系數不夠。結構設計時不考慮施工的可能性;設計斷面不足;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構剛度不足;構造處理不當;設計圖紙交代不清等。
1.2施工階段,不加限制地堆放施工機具、材料;不了解預制結構受力特點,隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工,擅自更改結構施工順序,改變結構受力模式;不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。
1.3使用階段,超出設計載荷的重型車輛過橋;受車輛、船舶的接觸、撞擊;發生大風、大雪、地震、爆炸等。在超載車輛日益增加的今天,對設計荷載較低的橋梁就會造成板底裂縫。比如,S316線K103+620哈拉布拉中橋,由于超載車輛外荷載作用,造成橋板產生了裂縫。
2溫度變化引起的裂縫
引起溫度變化主要因素有:
2.1日照:橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后,溫度明顯高于其它部位,溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用,導致局部拉應力較大,出現裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。
2.2水化熱:出現在施工過程中,大體積混凝土(厚度超過2.0米)澆筑之后由于水泥水化放熱,致使內部溫度很高,內外溫差太大,致使表面出現裂縫。施工中應根據實際情況,盡量選擇水化熱低的水泥品種,限制水泥單位用量,必要時可采用循環冷卻系統進行內部散熱,或采用薄層連續澆筑以加快散熱。
3收縮引起的裂縫
3.1塑性收縮:在施工過程中、混凝土澆筑后4-5小時左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大,可達1%左右。
3.2縮水收縮(干縮)。混凝土結硬以后,隨著表層水分逐步蒸發,濕度逐步降低,混凝土體積減小,稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快,內部損失慢,因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。
3.3自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中,水泥與水發生水化反應,這種收縮與外界濕度無關,且可以是正的(即收縮,如普通硅酸鹽水泥混凝土),也可以是負的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。
混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫,裂縫寬度較細,且縱橫交錯,成龜裂狀,形狀沒有任何規律。
4地基礎變形引起的裂縫
地質勘察精度不夠、試驗資料不準;地基地質差異太大;結構荷載差異太大;結構基礎類型差別大;水毀對橋梁基礎的沖刷;地基凍脹;橋梁建成以后,原有地基條件變化。
5施工材料質量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、集料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格,是導致結構出現裂縫的原因。
5.1水泥
(1)水泥出廠時強度不足,水泥受潮或過期,可能使混凝土強度不足,從而導致混凝土開裂。
(2)當水泥含堿量較高(例如超過0.6%),同時又使用含有堿活性的骨料,可能導致堿骨料反應。
5.2砂、石、集料
砂石的粒徑、級配、雜質含量。
砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大,將導致水泥和拌和水用量加大,影響混凝土的強度,使混凝土收縮加大,如果使用超出規定的特細砂,后果更嚴重。
5.3拌和水及外加劑。拌和水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應有影響。
6施工工藝質量引起的裂縫
在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理、施工質量低劣,容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異,比較典型常見的有:
6.1混凝土振搗不密實、不均勻,出現蜂窩、麻面、空洞,導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。
6.2混凝土澆筑過快,混凝土流動性較低,在硬化前因混凝土沉實不足,硬化后沉實過大,容易在澆筑數小時后發生裂縫,既塑性收縮裂縫。
6.3混凝土攪拌、運輸時間過長,使水分蒸發過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫。
6.4混凝土初期養護時急劇干燥,使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的 收縮裂縫。
6.5混凝土分層或分段澆筑時,接頭部位處理不好,易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。采用分段現澆時,先將混凝土接觸面鑿毛、清洗不好,新舊混凝土之間粘結力小,或后澆混凝土養護不到位,導致混凝土收縮而引起裂縫。
6.6施工時拆模過早,混凝土強度不足,使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。
6.7施工質量控制差。任意套用混凝土配合比,水、砂石、水泥材料計量不準,結果造成混凝土強度不足和其他性能(和易性、密實度)下降,導致結構開裂。S316線K103+620、K109+360、K110+100等處橋梁、墩臺、臺帽等處出現裂縫較多。
7混凝土橋梁裂縫處治方法—“壁可注入法”
第一步表面處理
用綱絲刷沿裂縫表面清理寬約5cm范圍;用刷子丙酮或清水清除裂縫表面的浮塵并晾干。
第二步粘結注入座和密封裂縫
(1)配置封口膠按配合比(101#號的主擠、硬化擠的重量比為7:3)配料拌和均勻。
(2)布設注入座用抹灰刀將少許封口膠抹在注入座底面的四周,將注入孔對正裂縫中心輕微擠壓,并用封口膠將注入座包覆,沿裂縫的走向每隔30-40cm布設一個注入座,裂縫分岔處也應布設注入座。
(3)封閉裂縫用工具抹灰刀將封口膠沿裂縫的走向5cm寬的范圍封閉,封口膠厚度為2mm左右,盡量一次性完成。
第三步封口膠的固化
封閉完成后,讓封口膠自然固化,固化時間:在正常溫度下(6小間-12小間)
第四步注入灌注膠
(1)可配置封口膠按配合比(主劑、硬化劑的重量比為2:1)配料拌和均勻。
(2)注膠將注入器的連接端牢固地安裝在注入座上,將灌注膠裝入注入泵黃油槍內,將黃油槍倒置,打開伐門推動活塞排除系統中的空氣。將它連接
到注入器的注入端,推動黃油槍的活塞,開始注入。
第五步灌注膠的固化
讓灌注膠自行固化,固化時間:大約24小時,與溫度有關。
第六步“壁可注入法”的特點
(1)灌注膠具有超低粘度性、滲透力強、粘結力強、具有較高強度。
(2)可恢復混凝土構件的強度,恢復受損構件的承載力。
(3)利用注入器“橡膠管” 膨脹后產生恒壓力,將膠液自動注入到裂縫深處,持續的低壓能避免產生氣阻,保證修補質量。
(4)施工工藝簡便,易操作使用,節省人工,安全環保。
第七步“壁可注入法”使用效果
2007年6月特克斯公路段通過使用“壁可注入法”對管轄路段的S316線路段,25座橋梁構件,墩臺、梁板底、的縱橫超限值的裂縫,經過現場使用效果良好。截止目前為止未出現開裂,擴張現象。
結論:公路建設是一項基本建設,只要我們在設計、施工工藝、材料選擇以及后期的養護 過程中能夠充分考慮各種因素的影響,還是完全可以避免的,危害結構的裂縫的產生。
參考文獻
[1]《公路橋涵施工技術規范》(JTJ041-2000).
[2]《公路橋涵設計規范》(JTJ025-86).
關鍵詞:道橋工程;橋梁問題;處理方法;橋梁裂縫;
道橋工程中橋梁的建設發展到現在,不說超越了世界水平,但也達到了世界的平均水平以上,結合傳統和現在的道橋工藝,道橋工程得到的發展是可以看的見的,但是出現的問題也是看的見的。結合橋工程中橋梁問題,尤其是橋梁裂縫問題和處理方法,我們更是要謹慎的理清思維、明確行事路線。做到萬無一失。道橋工程中橋梁裂縫問題及其處理方法至關重要。
1.道橋工程
1.1概念
對于道橋工程的概念沒有具體的定位,但是就其含義來講,這種工程的主要研究對象是橋,自古代到現代橋是出現在河流之上,峽谷之間等。在以前馳道、驛道、棧道這三個詞都是中國歷史上的道之分類,現在我們用橋來代替這一說法,我們學習的水利工程建設雖然用于了道橋工程,但是陸地上的交通并不是水利工程也可以涉及到的區域,滿足不了我們需求的空間,正如我們所知道的《禹貢》一書,早已論及我國的道路系統。知道了道路通過河道和峽谷山澗之間,我們必須架橋來解決這一問題,這是就誕生了橋梁這一概念,這樣也就在一定程度上添加了道路的困難系數。克服環境帶來的阻礙我們知道了道橋,明白了道橋的意義所在,所以在不知不覺中道橋工程就這樣出現在人們的心中并以現實讓人們來接受和解決。
1.2道橋的建筑
就中國和西方國家在道橋建筑上的對比我們不難發現,文化的不同對于道橋的建筑也存在顯著的差異,中國的道橋建筑講究層次分明,還富有節奏,往往還要有非常鮮明的對稱性,給人一美不勝收的觀賞感,同時也存在實用價值。對于道橋的建筑,裝飾多樣,所采用的技術也是高超的,多以木料、石料、鋼材等作為成橋的原料,古代由于封建倫理觀念的存在,導致造橋的等級十分的嚴明。充分的反應了當時時代和社會的政治、經濟、思想、觀念、民族等的特征。
拿西方的建筑來說,分類很多。有羅馬式建筑、歌特式建筑、文藝復興時期的建筑等。就拿羅馬式建筑來說。羅馬式建筑興起的時間源于公元九世紀至十五世紀,是歐式基督教堂的主要建筑形式之一。這也是教堂的一種典型的標志。就其特征來說羅馬式建筑的特征包括線條簡單、明快,造型厚重、敦實,在這其中部分建筑表現出了封建城堡的特征,是教會威力的化身。給羅馬式建筑下了一個深層次的意義。
2梁裂縫問題
2.1引起裂縫的原因
實際上,面對越復雜的結構所出現的裂縫的原因也是很多和復雜的,但是每一條裂縫的產生的原因,主要的也就是一下幾種而已。
荷載引起的裂縫;
直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫,主要是在于施工階段,不假思索、不加限制地堆放施工機具、材料;隨意添加荷載負重,對預制結構結構受力特點沒有掌握好基礎的知識,隨意的對材料和橋梁段進行移動和覆蓋,改變結構受力模式;也不核實檢測結構、不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算。任何一項重大的工程都是從預算開始的,對于計算模型的不合理;導致結構受力假設與實際受力不符,是計算上的疏漏,荷載少算或漏算;同時在內力的計算數據上出現錯誤;也會導致結構安全系數達不到標準。在結構設計時實際圖紙上不考慮施工的可能性;設計斷面不足,配置有空間上的差異,等等。都是造成荷載引起裂縫的原因。
次應力裂縫是指由荷載引發的此應力裂縫,在設計外荷載作用下,由于結構物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算中直接被忽略掉,從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。
(2)溫度變化引起的裂縫;
一年四季都有天氣不一樣的時候,這樣我們就不得不考慮到熱脹冷縮的物理因素,一年中四季溫度不斷變化,溫度對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移,當橋梁的結構的位移發生變化時溫度就是引起裂縫的主要原因,拱橋、剛架橋就能很好的說明這一點。一天分為24小時有日照和黑夜。對于橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后,溫度明顯高于其它部位,溫度梯度呈非線形分布。材料都有對自身的約束作用,這樣使得局部拉應力較大,出現裂縫。與之日照相反的就是橋面上突降大雨、冷空氣侵襲是的橋體受凍,使得可塑性降低極易破裂出現裂縫。我們知道任何物體受溫度的影響長時間的而處于這種環境之中都會發生結構的變形最終被破壞掉,橋梁也是如此,無數次得收縮,使得橋梁使用年限明顯縮短。使得裂縫極易的產生出現在橋梁之上。
(3)鋼筋銹蝕引起的裂縫
對于橋梁來說主要的受力是鋼筋所承受起來的,我們都知道混凝土所承受的荷載是很少的,但是添加了鋼筋這種承受能力就會提升6倍以上,大大的凸顯出使用的價值觀念,一旦內部的剛勁被波壞,一切的結構都是會毀于一旦,不堪一擊,就會慢慢的出現裂縫最后坍塌,這是一個簡單的道理,沒有了主要的支撐一切都不復存在。
(4)施工中材料和工藝的質量引起裂縫
只要是工程,沒有一個負責的人來看管,就會很容易的出現偷工減料的不負責任的行為。最主要的方面就是混凝土方面。主要包括有混凝土保護層過厚,隨意的無意的亂踩已綁扎好的上層鋼筋,這種行為受力不均勻導致使承受負彎矩的鋼筋輕微的變形,導致構件有效性減小,久而久之在完工以后形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。混凝土是具有流動性的,如果在攪拌的過程中使得混凝土的流動性降低就會出現裂縫。在硬化前因混凝土沉實不足,硬化后沉實過大,容易發生裂縫。還有就是混凝土攪拌、運輸時間過長,使水分發過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫。更要注意的是在混凝土分層或分段時,接頭部位要處理的不細膩。就會在新舊接都處出現裂縫。一旦混凝土振搗不密實、不均勻、出一蜂窩、麻面、空洞,就會留有空隙,是內部的鋼筋與氧氣接觸,被銹蝕,出現裂縫是不可修復的。拆模過程中不注意細節使得在都如使用后慢慢出現裂縫。
針對于裂縫產生的原因,我們要重視,但是在重視的時候我們同樣也要采取相應的手段和措施來解決我們遇到的問題,了解了裂縫的形成原因,知道了時間的緣由,明白了該如何讓去做,處理方法自然而然就是我關注的另一個話題。明確處理解決方法,使道橋裂縫問得到好的改善。
3.裂縫處理方法
針對于不同的原因引起的裂縫問題采用的方法也是不一樣的。
對于荷載引起的裂縫問題我們要在設計計算階段,要全面的考慮到結構、模型、受力、可靠性等方面,做到不漏算,不少算,交代清楚所有的細節之處。在施工階段,要輕拿輕放,按照步驟行事,不隨意的改變結構模式的受力支點,完全了解設計圖紙的含義。在使用階段,要盡最大的保護能力,避免交通工具和大型的振動發生。
對于溫度引起的裂縫問題我們要全面的考慮到溫度帶來的負面影響,日照、冷空氣、寒冷、溫度驟降,都要在考慮到一年四季的變化來采用措施,來保護橋梁的穩定性,和使用年限。考慮到溫度梯度呈非線形分布,要了解此分布的規律,有效的解決溫度問題。
對于道橋內部橋梁所使用的材料所引起的裂縫我們要知道如何去做到鋼筋的防銹蝕的方法,杜絕內部的鋼筋與空氣中的氧氣接觸,發生化學反應,還要保證在嵌入鋼筋是鋼筋是由安全性和有使用價值的。要防止鋼筋銹蝕,設計時應根據規范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度,與此同時還要同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量,對于不同的環境中的材料還要特殊的對待。
對于施工材料的質量和工藝的質量我們要做到,在不同的季節施工要用不同的方法,比如說:冬季施工時,要采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養護以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑,但不宜使用氯鹽,可保證混凝土在低溫或負溫。橋梁的建筑所采用的原料主要是混凝土和鋼筋,要嚴格的控制材料的混合比例,噴灑養護劑,和一定的水來保護。為增大橋梁的塑性還要注意到混凝土的水灰比,與此同時防氧化也是很重要的。
除此四種以外,我們還知道在表面,可以采用涂抹和補貼法,另外用的廣泛的是灌漿法,可以在細微之處解決裂縫的問題。我們還應該知道,任何被破壞的事物都會有一定的補修環節,對材料的實驗,受力的檢測,大氣壓的考察都是在補修環節中要注意的。
【關鍵詞】橋梁施工;混凝土裂縫;混凝土置換;荷載裂縫;配合比
前言
改革開放后道橋建設行業對橋梁有了更加深入和研究和時間,并在各地留下了各種類型的橋梁,成為歷史和橋梁的鑒證。進入新的世紀,科技和經濟得到了飛速地發展,各種大型橋梁、多功能型橋梁出現在人們關注的范圍內,在更好地實現交通和交流功能的同時,也成為各地地標性建筑,發揮著各種作用和價值。當前橋梁施工中混凝土項目因為材料性質、施工技術、內外環境、管理方式等原因出現了裂縫問題,產生裂縫的橋梁不僅在結構上存在性能和安全上的隱患,更會在功能實現和外觀上對橋梁帶來負面影響,成為橋梁建設和發展的負擔。防范橋梁工程混凝土部位的裂縫應該在詳細了解和認真分析橋梁施工混凝土項目實際的基礎上,展開對混凝土橋梁裂縫的全面思考,在合理劃分橋梁混凝土裂縫類型的基礎上,分析出產生混凝土橋梁產生裂縫的內外原因,形成橋梁施工中對裂縫預防的施工方法,總結出實際工作中對橋梁混凝土裂縫處理的技術要點,在技術的角度,從實際施工出發,形成控制橋梁混凝土裂縫的經驗和指導體系,有效規范和指導橋梁混凝土施工實際,使橋梁更好地發揮出設計的功能,有效地支撐經濟和社會的發展。
1 橋梁混凝土裂縫的概述
1.1 橋梁混凝土裂縫的種類
根據經驗橋梁工程施工中常見的混凝土裂縫有如下三種:一是,荷載裂縫,就是有荷載過大或應力過大而產生的裂縫;二是,形變力裂縫,就是因溫度、沉降、收縮、膨脹而引起形變力而出現的混凝土裂縫;三是,技術性裂縫,因為橋梁混凝土施工中因材料、工藝不當而產生的技術原因裂縫。
1.2 產生橋梁混凝土裂縫的原因
首先,橋梁設計階段會因為設計的不合理和計算的失誤,產生設計上的失誤,在實際施工中導致橋梁混凝土裂縫的產生。其次,施工中如果不按照設計圖紙施工,也會產生橋梁混凝土裂縫。其三,橋梁工程施工階段,由于材料、工藝等原因會造成橋梁混凝土出現形變力裂縫和技術性裂縫。最后,橋梁運行時期,因荷載過大、交通事故、環境影響產生荷載裂縫、沉降裂縫和外力裂縫。
1.3 橋梁混凝土裂縫的危害
橋梁混凝土裂縫會引起橋梁內部鋼筋的銹蝕,降低了橋梁的強度,影響了橋梁的功能。橋梁混凝土裂縫會對車輛行駛造成安全隱患,形成交通安全事故。橋梁混凝土裂縫還縮短的橋梁的使用年限,加大了維修費用的支出,降低了橋梁工程的綜合效益。
2 施工中橋梁混凝土裂縫的控制方法
2.1 優化橋梁施工設計方案
優化措施的主要做法就是對于相關的計算進行嚴格的控制,可以適當的改善配筋,設計一些防裂筋、溫度筋、抗裂筋等配筋來防止混凝土產生裂縫。
2.2 合理進行橋梁施工
橋梁施工的過程中一定要注意混凝土的結構立模、澆筑等過程必須合理,以防止由于施工的原因產生混凝土的裂縫。在布置相關的模板和支架時強度一定要保證,這樣可以有效的防止沉降的原因產生的裂縫,而在混凝土的澆筑時一定要注意必須嚴格按照相關的澆筑規范進行。
2.3 控制混凝土的配合比
混凝土的配比過程中一定要注意選用水化熱度小、收縮量小、高標號的優質水泥和吸水率小,收縮性較低的優質骨料,對于骨料還應該控制其含有的云母和有機質等物質的含量,以盡量降低其收縮性。
3 橋梁混凝土裂縫的技術處理
3.1 橋梁表面的修補
對于一些簡單的橋梁混凝土裂縫,一般都采用這種表面的修補方法,經常適用于對橋梁的主體和承受力沒有影響的混凝土裂縫,通常的處理措施就是在裂縫的表面繼續涂刷水泥或者在混凝土的表面涂刷一些特殊的油漆等一些防腐材料,在防護了混凝土裂縫的同時也能有效的防止混凝土受其他因素的干擾繼續開裂,引起更大的危害。
3.2 灌漿、嵌縫封堵法進行修補
灌漿、嵌縫封堵法和表面修補正好相反,如果裂縫比較深,甚至影響到了橋梁的主體就采用灌漿、嵌縫封堵的方法,一般灌漿、嵌縫封堵就是用能產生巨大壓力的設備將膠結合等用于修補的材料壓入混凝土的裂縫之中,而壓入的膠結材料由于具有很強的粘性,在風干之后會與混凝土凝結在一起,有效的治理了混凝土的裂縫。
3.3 混凝土置換法進行修補
當橋梁混凝土結構的裂縫嚴重到無法用灌漿、嵌縫封堵法進行修補時,就可以考慮用混凝土置換的方法,凝土置換法的主要內容和關鍵環節就是替換掉已經損壞的混凝土,換上新的混凝土或者其他的替代品,此方法對于嚴重損壞的橋梁的混凝土是一種最有效的方法,值得推廣和應用。
4 結語
總而言之,從過程上和系統上開橋梁混凝土裂縫的控制要走一條“從設計,到竣工”的技術路線,以技術的設計提高橋梁混凝土抵御裂縫的能力,以技術的手段劃分橋梁混凝土裂縫的種類,以技術的探究發現橋梁混凝土裂縫產生的原因,以技術的措施強化橋梁混凝土項目施工,確保橋梁混凝土裂縫的方式,以技術的對策處理橋梁混凝土裂縫。總之,技術要貫穿和控制橋梁施工的每一個關鍵環節,這樣才能把橋梁施工中混凝土裂縫產生的概率降低到最低,形成對橋梁施工質量的根本保證。混凝土裂縫的產生原因和種類還有很多,橋梁施工的方法也多種多樣,因此控制橋梁混凝土裂縫要不拘泥于一種形式,還需要同仁在工作中進一步開發和豐富,以便發展橋梁混凝土裂縫預防和處理的技術體系。
參考文獻:
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[2]金東,張才平,童曉鵬.橋梁混凝土裂縫與外觀缺陷分析[J].中國水運(下半月),2010(01).
[3]任曉云,李建三.橋梁工程中的腐蝕問題[J].中山大學學報論叢,2002(03).
【關鍵詞】道路橋梁;混凝土裂縫;形成原因;處理方法;預防措施
1.道路橋梁施工中存在裂縫問題的危害
之所以要在道路橋梁的施工建設過程中加強對于裂縫問題的關注,其最為根本的原因就是這些裂縫對于道路橋梁的危害是比較嚴重的,尤其是在后期的使用過程中這種危害表現的更為明顯,具體來說,其危害主要表現在以下幾點:
(1) 首先,道路橋梁中的裂縫能夠嚴重的造成其結構的損壞,進而影響其結構的穩定性,有的裂縫正是發生在其主體結構上,因此,其本身就能夠直接影響到整個道路橋梁的結構穩定性,還有些裂縫雖然是發生在表面,但是隨著這些裂縫的滲透作用使得道路橋梁的內部必然也會隨之受到一定的損害,進而影響其結構。
(2)其次,一旦道路橋梁出現裂縫問題,那么必然也會使得原來處于道路橋梁內部的一些鋼筋暴漏在表面,進而在風吹日曬下就很可能出現腐蝕問題,最終影響到道路橋梁使用的安全性和穩定性。
(3)最后,道路橋梁一旦出現了裂縫問題必然也會嚴重的縮短其服役年限,這一影響主要就是間接影響,比如上面的結構損壞或者是鋼筋的腐蝕都會影響到道路橋梁的使用安全,進而就會縮短其服役時間。
2.道路橋梁施工中混凝土裂縫產生的原因分析
水泥、骨料以及一些外加劑和摻合料一起構成了混凝土,如果在施工中使用劣質的混凝土就會導致橋梁裂縫的產生,當然,導致混凝土出現裂縫的原因還有在攪拌、澆筑和施工過程中操作不當或外部環境的影響等[1-2]。
2.1劣質的混凝土原材料引起的混凝土裂縫
如果組成混凝土的原材料質量不達標,將會引起施工中混凝土裂縫的產生。由于組成混凝土骨料的質量不合格,將會影響到混凝土的強度,從而導致混凝土攪拌時的需水量隨之增
加或減少,進而影響混凝土的收縮,最終導致混凝土出現裂縫。
2.2荷載引起的混凝土裂縫
荷載引起的混凝土裂縫,即混凝土橋梁在常規的靜、動荷載及次應力下所產生的裂縫。主要有:第一,對于直接應力裂縫的產生是由于橋梁的設計階段存在著漏預算或不完全預算的現象,從而導致荷載預算不足,又加上在施工中機械和材料的堆積,最終導致由于荷載超標而引起混凝土裂縫的產生;第二,對于次應力裂縫的產生是由于施工設計階段預算不周、不全面,從而忽略或多算了在施工過程中開洞、鑿槽等會引起荷載變化的因素,進而導致混凝土裂縫的產生。
2.3溫度變化引起的混凝土裂縫
由混凝土的組成成分不難看出,混凝土具有熱脹冷縮的特征。在施工中,無論是內部的還是外部的環境變化,都會引起混凝土發生形態上的變化,而一旦混凝土體積變形發生異常,那么結構上所產生的應力將對混凝土的強度產生影響,從而導致由溫度變化所引發裂縫的產生。而道路橋梁施工中的溫度變化是由多種原因引起的,例如天氣的突然變化、四季的溫差
以及日照都會引起溫度的變化,從而引起施工中混凝土裂縫的出現。
2.4收縮凍脹引起的混凝土裂縫
收縮和凍脹是造成混凝土裂縫的最為常見的一種因素,其中收縮引起的裂縫主要是由于混凝土的體積發生了較大的變形。由于施工中混凝土表面的水分蒸發吸收很快,而混凝土內部的水分相對來說損失比較小,因此混凝土表面的變形不能與混凝土內部的變形同步,所以當表面混凝土的拉力超過其荷載時,就會產生裂縫。而凍脹引起的裂縫主要是發生在氣溫低于零攝氏度的時候[3],此時混凝土會呈現結冰狀態導致混凝土體積膨脹,最終導致混凝土裂縫的出現。
3.橋梁裂縫常見裂縫處理方法
3.1壓力灌漿修補法
指施加一定的壓力,將某種漿液灌入結構物內部裂縫中去,以達到封閉裂縫,恢復并提高結構強度、耐久性和抗滲性能的一種修補方法。此法一般用于裂縫多且深入結構內部或
結構有空隙的修補場合,它包括水泥灌漿、化學灌漿。第一,水泥灌漿的工藝流程包括六個部分:裂縫檢查及處理--鉆孔及清孔--止漿或堵漏處理--壓水試驗--灌漿--封孔及質量檢查。在每一道工序操作中,都應嚴格遵守相應的施工規范,否則起不到良好的效果。第二,采用化學村料灌漿,修補結構裂縫,可以大大改善灌漿村料的可灌性能,施工機械簡單,操作簡便,其應用日趨廣泛。用于修補混凝土裂縫的化學灌漿村料,常用的主要有環氧樹脂灌漿村料和丙烯酸醋類灌漿村料兩種。
3.2表面粘貼修補法
指用膠黏劑把玻璃布或鋼板等村料粘貼在裂縫部位的混凝土面上,達到封閉裂縫的目的的一種修補方法。
3.3表面封閉修補法
包括填縫、表面抹灰、鑿槽嵌補、表面噴漿等幾種。
(1)填縫是磚石砌體裂縫修理中最簡便的一種方法操作時,將縫隙清理干凈,根據裂縫寬度不同分別用勾縫刀、抹子、刮刀等工具進行操作,所用灰漿通常采用1:2.5或1:3水泥砂漿,一般不得低于砌筑灰漿的強度。填縫處理后可在美觀、耐久性等方面起到一定的作用而對砌體的整體性、強度等方面所起的作用甚微。
(2)除了上面的方法之外,我們還常用對村料外面進行抹灰處理的方法。這種方法指的是通過水泥漿、水泥砂漿、環氧基液及環氧砂漿等村料涂抹在裂縫部位的磚石砌體或混凝土表面上一種修補方法。首先應該對村料進行外表處理,盡量的把村料的外表打毛,還要確保毛面處于同一個水平線上,之后對其進行必要的沖洗處理,最后用水噴灑,這樣可以防止因為過于干燥而影響性能。在進行涂抹工作的時候必要要掌握好力度,不可過厚也不可過于薄,因為過于厚了會使得泥漿因為本身的重力影響而掉落。如果過于薄,就會出現縫隙。通常把厚度掌握在一厘米到兩厘米之間。
4.道路橋梁施工裂縫的預防
4.1加強對于施工原材料的控制和管理
對于道路橋梁施工原材料的管理是一個重點問題,當然也是造成裂縫問題出現的主要原因。基于這一點,在今后的施工過程中必須加強對于原材料的控制和管理,首先應該切實保障其自身的質量,然后對于混凝土施工而言,還應該保障其配置的比例最為恰當合理,避免因為這種配置不當而造成裂縫的出現。
4.2加強具體施工過程的管理和控制
因為在整個的道路橋梁施工過程中存在著較多的因素會導致裂縫問題的出現,這也就說明在具體的施工管理中需要控制的要點是比較多的,尤其是對于一些細節的把握更應該慎重。基于此,必須切實提高施工人員的整體素質,確保其具備相應的施工資質,然后針對具體的施工環節加強對于設計圖紙和相關標準的研究,切實保障施工的準確性。
4.3加強施工后期的養護工作
對于道路橋梁施工中出現的裂縫問題來說,后期的養護過程也是極為關鍵的,尤其是對于混凝土施工技術而言,更是應該把握最終的養護環節,確保養護工作的有效性,重點加強對于溫度和濕度的控制,避免因為這兩點而造成裂縫問題的出現。
5.結束語
加強混凝土裂縫的防治是提高道路質量的重要途徑。因此,需要對混凝土裂縫的成因進行深入分析,及時采取有效措施進行裂縫治理,盡量避免出現混凝土裂縫的現象,從而保證道路工程能夠順利開展。
參考文獻:
[1] 袁其同. 橋梁施工中產生混凝土裂縫的原因及處理分析[J].神州,2012,10(15):101-103.
關鍵詞:鋼筋混凝土 橋梁 裂縫 處理措施
Abstract: In the bridge construction and use, cracks and impact the quality of the project even bridge collapse reported frequent. Cracking of concrete bridge can be said that the "regular incidence, often plagued bridge engineering and technical personnel. To analyze the causes of concrete bridge cracks, and describes several common maintenance.
Keywords: reinforced concrete, bridges, cracks, handling measures
中圖分類號:TU528文獻標識碼: A 文章編號:
1、前言
近年來,交通基礎設施建設得到了迅猛發展。全國各地興建了大量的鋼筋混凝土橋梁。在橋梁的建造和運營過程中,有關因橋梁出現裂縫而影響橋梁正常運營和導致橋梁垮塌的報道時有發生。橋梁裂縫已經成為橋梁的常見病害之一。為了保證橋梁結構的安全性及耐久性,對橋梁的裂縫成因進行分析與控制顯得尤為重要,它既有利于新建橋梁時有針對性的預防,又能通過對損傷狀況的深入認識,為結構的病害防治提供依據,同時有利于施工時找到行之有效的措施,減少裂縫的產生。
2、裂縫成因與防治
鋼筋混凝土梁出現裂縫的原因很復雜,主要有結構、材料、氣候、荷載等因素、通常可歸納為以下幾種:
2.1 結構設計、施工不當造成裂縫。在鋼筋混凝土橋梁中,腹板與加勁肋的交界處,由于截面突變,造成應力突變,致使該處混凝土開裂。這種裂縫可采取緩沖應力突變的措施進行預防。此類裂紋一般正交于受拉鋼筋,深度不大,從現有的狀況來看,此類對承載力和耐久性影響較小。超靜定結構的基礎沉陷不均勻時,結構構件受到強迫變形而開裂,隨著不均勻沉陷的發展,這種裂縫有時會對結構造成嚴重的危害,此類基礎必須嚴格施工,減少不均勻沉降,減少裂縫的產生。混凝土在空氣中硬化時,混凝土中的水分會逐漸蒸發,使水泥砼中的凝膠體逐漸干縮而引起變形,當這種變形受到約束時,就會產生干縮裂縫。這種裂縫的寬度有時很大,甚至會貫穿整個梁體。防止這種裂縫的措施是:改善水泥性能,合理減少水泥用量,降低水灰比,加強潮濕養護尤為重要。由于施工和使用原因,破壞了混凝土對鋼筋的保護作用,從而引起鋼筋的銹蝕。鋼筋銹蝕后體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。防止此類裂縫的重要措施是:采用合適的保護層,尤其要注意混凝土的密實性和抗滲性。由于荷載作用引起的裂縫。此類裂縫通常與主拉力方向大致正交,正、斜截面裂縫一般為正常的受力裂縫。提高施工質量是預防此類裂縫的關鍵。
2.2氣候的影響造成裂縫。混凝土在結硬的過程中發生收縮,溫度變化時會熱脹冷縮,當這兩種變形受到約束后,在結構內部就會產生收縮應力和溫度應力,這兩種應力分別超過混凝土抗拉強度時就會導致混凝土開裂而形成收縮裂縫或溫度裂縫。混凝土梁中較多見的是在收縮應力和溫度應力共同作用下所產生的溫度收縮裂縫。此類裂紋目前還沒有很好的方法預防。
2.3材料影響造成裂縫。由于堿—骨料反應,產生一種堿—硅膠膠體,這種膠體從周圍的介質中吸水膨脹,其體積可增大到三倍,從而使混凝土脹裂。這種反應對橋梁的破壞是嚴重的。且尚無很好的方法可以整治,因此這種危害的重點在于“防”。防止這種裂紋的措施是盡可能選擇非活性骨料,控制水泥含堿量,摻用加氣劑及其混合料等。
3、裂縫的處理措施
根據裂縫的成因情況,可將裂縫分為兩種類型:一類是由于材料、氣候等造成的一般塑性收縮裂縫、干縮裂縫等。這類裂縫一般對承載力影響較小,可作一般處理或不處理;另一類裂縫明顯影響了梁的承載能力,隨著裂縫的擴展和延伸,鋼筋達到屈服強度,受壓區混凝土應變量增大,梁剛度大大降低,構件趨向破壞。此類裂縫必須及早采取加固補強,以滿足結構安全需要。
對于裂縫的處理,首先要重視對裂縫的調查分析,確定裂縫的種類、程度、危害及加固的依據。調查可從裂縫寬度、長度、是否貫通、是否達到彈性極限應力的位置、有無漏水、工程地點環境以及施工圖紙設計情況等多處入手,分析裂縫產生的本質原因,以采取切實可行的整治措施。
3.1經過調查分析,確認裂縫在不降低承載力的情況下,采取表面處理法、充填法、注入法等簡易的處理方法:①表面修補法。該法一般用于處理寬度小于0.2mm的微細裂縫,提高梁體的耐久性。常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設薄膜材料,一般可用環氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。施工時先將混凝土表面用鋼絲刷打毛,清水洗凈干燥,將砼表面氣孔由油灰狀樹脂填平,然后在其上鋪設薄膜,如果單純以防水為目的,也可采用涂刷瀝青和防水涂料的方法。
②開槽充填法。當裂縫較寬達到0.15~0.3mm時,可沿裂縫鑿一條外口寬20mm,深約7mm的“V”型槽;裂縫寬大于0.3mm時,沿裂紋鑿一條外口寬20mm,底口寬6mm,深約15mm的梯形槽。使用樹脂砂漿材料進行填充,也可使用水泥砂漿或瀝青等材料。施工時,先將槽內碎片清除,涂一層厚約0.2mm的樹脂涂料,再用樹脂砂漿修補平整,待填充料充分硬化后,再用砂輪或拋光機將表面磨光。③壓注漿液法。當裂縫寬度較小且較深時,可采用壓注環氧樹脂漿液的方法進行整治。首先在裂縫處間距20~40cm布置壓漿嘴,將需要封閉的部位清理干凈,然后封閉裂縫。用電動泵或手動泵注入修補液,此法在裂縫寬大于0.2mm時,效果較好。
3.2如果梁的裂縫情況影響了梁的承載能力,就應更慎重研討,分析比較,采用經濟高效的方法,達到加固目的,可采用的方法有:①增大截面。增大截面主要對主梁梁肋下翼緣的加寬和加高。在新增的混凝土截面中,應通過計算加設鋼筋。在跨中某段加大截面,而保持靠近支座的梁端部分的截面不變。擴大的截面與原截面通過一斜面過渡,擴大截面內增設的主筋在過渡處與原結構中的主筋相焊。為固定新增主筋的位置,可沿跨度方向每隔一定距離鑿露原主筋或全部半露原主筋,并通過錨固用箍筋或短鋼筋將新加主筋與原主筋相連。施工通常采用懸掛模板澆注。對肋式主梁,若裂縫較多,損傷較為嚴重,也可以增加下翼板以及腹板的截面積,即用一個混凝土“套”來加固主梁。②增加主鋼筋。對混凝土主梁抗彎鋼筋不足、且橋下凈空又受到限制而不允許過多增加主梁高低情況,可采用增加主梁縱向鋼筋的方法進行加固。按這一方法加固時,首先鑿開梁肋下緣混凝土保護層,露出原底層主鋼筋,并將原箍筋切斷拉直,然后將增加的主鋼筋點焊在原鋼筋的下緣,最后接長箍筋,恢復混凝土保護層。新的保護層材料可采用鋼纖維混凝土、環氧樹脂小石子混凝土或膨脹混凝土等。施工工藝采用涂抹法、壓力灌漿法或噴涂法。
4、結語
在工程實踐中,混凝土橋梁產生裂縫很常見,對易出現裂縫的部位,通過施工過程的嚴格控制,盡可能地避免開裂或減少裂縫的數量,減少裂縫的長度和寬度,通過對裂縫的妥善處理,使裂縫不至于對結構產生危害,保證結構的正常使用。
參考文獻:
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[2]李日洪,公路橋梁鋼筋混凝土梁體裂縫的處理[J],四川建材,2007(04)
【關鍵詞】:道路橋梁 結構病害 加固
【前言】:現階段,我國在道路橋梁建設方面的施工技術已經相對較為成熟,幾乎接近世界先進的建設水平。然而在道路橋梁的使用過程中,往往忽視了對其養護工作,使得道路橋梁結構常常會發生一些病害,影響著橋梁的正常使用,甚至會帶來很大的安全隱患。此外,道路橋梁是連接我國各地之間相互交流發展的主要基礎設施,高速發展的交通道路事業為我國經濟的增長提供有利保障,同時也極大的帶動了社會經濟文化的發展。因此,如何對病害橋梁進行維修加固,成為了當前道路建設主管部門工作中的重點內容。
一、橋梁病害的主要形式
橋梁作為交通道路的一種結構形式,必須要具備足夠的強度、剛度和抗壓能力,同時還要有一定的延性和穩定性。在我國,現有的橋梁大多數都是以鋼筋混凝土的建筑結構進行建筑設計的,這是因為混凝土能夠很好的滿足橋梁技術性能的需求。然而鋼筋混凝土的橋梁結構也容易產生一些常見病害,其主要表現形式如下文所示:
(1)裂縫裂縫對鋼筋混凝土橋梁的危害程度不一,嚴重的裂縫如貫穿縫、網裂等將會嚴重危及橋梁的安全運行。另外裂縫往往也會引起其它病害的發生與發展,如鋼筋銹蝕、凍融破壞等,這些病害與裂縫形成惡性循環,會對橋梁的耐久性產生很大的危害。
(2)混凝土碳化及鋼筋銹蝕當混凝土炭化和鋼筋銹蝕程度日漸嚴重后,橋梁必然會產生較多的順筋裂縫,這會造成橋梁使用安全性降低和使用壽命縮短。
(3)剝蝕剝蝕是從混凝土的外觀破壞形態著眼,對混凝土橋梁結構表面混凝土發生蜂窩麻面、露石、酥松起皮和剝落等病害的統稱。
(4)結構構造的破壞由于結構的關鍵部位構造不合理、施工中存在問題或年代久遠等而引起的結構構造老化、失穩、變形過大等已在一定程度上影響了橋梁的安全運行。
二、橋梁病害機理分析
道路橋梁中存在的病害為人們正常的出行交通造成極大的安全隱患,必須引起相關主管部門的重視。通過對橋梁病害的機理進行分析,發現影響橋梁發生病害的因素有以下幾點:
(1)裂縫當混凝土中拉應力大于其抗拉強度或拉應變大于其極限拉應變時,混凝土會產生裂縫。混凝土攪拌、運輸時間過長,使水分蒸發,引起混凝土澆筑時坍落度過低,會使混凝土出現不規則的網狀裂縫。混凝土初期養護時方法不得當,出現塑性收縮狀態,也會在混凝土表面產生不規則裂縫。
(2)混凝土碳化及鋼筋銹蝕凡裂縫多、混凝土質量差的橋梁,其鋼筋銹蝕程度也必然嚴重,產生的順筋裂縫也特別多。隨著鋼筋銹蝕的發生,混凝土開裂、剝落,鋼筋和混凝土的粘結力就不斷喪失,鋼筋截面積就減少,承載能力下降,從而降低了結構的安全度。
(3)剝蝕根據不同的機理,剝蝕可分為凍融剝蝕、沖磨和空蝕、水質侵蝕、風化剝蝕等。其中凍融剝蝕是指在水飽和或潮濕狀態下,由于溫度正負變化,結構物的已硬化混凝土空隙水結凍膨脹,融解松弛,產生疲勞應力,造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現象。
三、橋梁加固增強技術
在分析了橋梁病害的機理后,就需要采取針對性的措施進行橋梁加固處理,以防止病害的擴大,造成更嚴重的交通事故。常用的橋梁加固技術主要有以下幾種:
(1)裂縫修補技術裂縫修補的目的在于恢復結構物的防水性和耐久性,主要技術有:
1.表面處理法。在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料。對于寬度發生變化的裂縫,要設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,主要注漿材料是環氧樹脂,多采用低壓低速注入法。環氧樹脂注入法與鋼釘并用,可以增強裂縫部位的整體性,是一種防止裂縫繼續發展的好辦法。
3.充填法。這是一種適合于修補較寬裂縫的方法,具體做法是沿裂縫鑿一條深槽,然后在槽內嵌補各種粘結材料,如水泥砂漿、環氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環氧樹脂硅、瀝青及各種化學補強劑等。
4.表面噴涂法。噴漿修補是一種在經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保護層,來封閉裂縫的修補方法。噴漿前,需要把結構表面的剝離部分除去,再用水沖洗清潔,并在開始噴漿之前把基層濕潤,然后再開始噴漿。
5.粘結鋼板封閉法。當鋼筋構件產生主拉應力裂縫時,可對裂縫先進行處理之后,再在裂縫處粘結鋼板,并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結方向應和裂縫方向垂直。
(2)橋梁上部結構加固技術梁式橋上部結構加固增強技術主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預應力加固法、改變結構體系加固法等。
1.加大截面加固法。采用增大構件的截面面積,根據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。
2.外部粘貼加固法。系用型鋼、玻璃鋼等材料通過環氧樹脂等粘合劑粘貼在結構外部,以提高結構承載能力的一種方法。適用于構件尺寸受限制但又必須大幅度提高結構承載能力的場合,必須保證粘和劑的質量。
3.外部預應力加固法。指運用預應力原理,在增設的構件或原有構件上施加一定初始應力的一種加固方法。采用對受拉區施加預加壓力,可以抵消部分自重應力,起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。
4.改變結構體系加固法。通過增設支撐或橋墩,把簡支變為連續、在梁下增設如鋼架等加勁梁或疊合梁,以減小梁內控制截面峰值彎矩,提高承載能力的一種加固方法。
5.錨噴技術。由于錨噴機具的迅速發展,人們把噴射砼同錨桿、 鋼筋網和速凝劑結合起來完善了錨噴技術,在具體的橋梁加固施工當中充分的表明了錨噴技術完全適用于橋梁結構的增強與加固。 從某種程度上來說,噴射砼的工藝材料、 結合和性能同普通現澆砼相比具有更大的優勢,錨噴技術同傳統方法相比有著高強度和快凝的優點。
【結語】:總而言之,道路橋梁病害是引發交通事故的主要誘因之一。對此,我們必須加強對橋梁的養護管理,及時發現橋梁病害,并分析其病害機理,采取有針對性的加固技術處理措施,減少或杜絕橋梁病害帶來的安全隱患。在科技的推動下,一些新的橋梁加固技術正不斷的被采納應用,如錨噴技術等,這種施工技術具有設備簡單,施工方便,效率高等優點,且不影響交通的正常運行,因此,備受橋梁技術人員的青睞。在未來的發展中,相信會有更多的橋梁加固新技術出現,更好的為道路橋梁的安全穩定做出貢獻。
【參考文獻】:
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[2]齊寶玲.淺析談道路橋梁結構病害與加固[J].科技信息,2013(27).
[3]侯名飛.試論道路橋梁結構病害與加固技術[J].中華科技,2012(15).
關鍵詞:橋梁 裂縫 加固粘貼鋼板加固法
Abstract: combined with engineering example discusses bridge structure reinforcement technique, bridge structure damage reasons for simple analysis, and the part of the bridge structure to finishing some strengthening plan.
Keywords: bridge crack reinforcing steel reinforcement paste
中圖分類號:U4457+2 文獻標識碼:A文章編號:
橋梁是道路的重要組成部分,橋梁的質量直接影響著行車安全和公路的暢通。隨著經濟的迅速發展和近年來公路運輸的特點,近年來道路橋梁所承受的行車荷載呈現兩個特點:一是交通量不斷增大;二是重型車輛增加及超載現象嚴重。雖然現在已加大對超載及超限運輸的治理,但橋梁的允許承載能力和實際承受荷載仍舊形成了道路與運輸之間的矛盾之一。加強橋梁的日常管理,對舊橋進行維修加固,從而提高舊橋的承載能力,確保交通運輸的安全是目前乃至今后面臨的主要任務。
舊橋一般情況下荷載等級較低、使用年限長。從橋梁技術狀況分析,由于河床遭受頻繁的洪水沖刷,橋梁墩臺基礎外露、淘空,產生不均勻沉降,導致橋臺、拱圈產生附加應力而出現開裂、塌腰、凸肚等病害;橋面混凝土鋪裝由于使用時間長加之重車反復作用,導致開裂、剝落等病害。梁體由于常年超限超載運輸,局部位置出現裂縫等病害。
本文按橋梁的組成部分探討一下舊橋的加固方法。
1 橋梁結構裂縫處理
裂縫在橋梁病害中較為普遍,產生裂縫的原因很多,也很復雜。橋梁混凝土裂縫一般分為結構性裂縫和非結構性裂縫。對于非結構性裂縫,可以通過裂縫修補恢復結構功能。根絕裂縫寬度不同可采用表面封閉法、自動低壓滲注法和壓力灌注法。
簡單介紹下中間的壓力灌注法。塞縫灌漿是用膠結材料把結構物的裂縫填滿,使力的作用、傳遞盡可能恢復到原來的狀態。塞縫灌漿一般用來處理橋梁上、下部結構裂縫,即把按一定比例配制的水泥(砂)漿、環氧樹脂(砂)漿,通過噴漿機按一定壓力灌入結構物縫隙內,起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂砂漿等,具體采用哪一種,應根據實際情況確定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫,由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂,采用水泥(砂)漿造價低、效果好。環氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結構物,因為鋼筋混凝土構件產生的裂縫較小,易灌滿,粘結性好;環氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。
2 橋面鋪裝層的加固
由于行車荷載的反復作用,橋面鋪裝層易產生破碎或脫皮等病害,對于鋼筋混凝土梁板橋容易使鋼筋外露,減弱橋梁的橫向整體性;對于石拱橋,由于橋面雨水下滲,拱上填料的含水量增加,使拱圈出現滲水現象等;同時由于橋面鋪裝層的破損,引起橋面平整度差,車輛通行時上下顛簸,使橋梁產生震動,同時又加重了橋面鋪裝層的病害,形成惡性循環。根據橋梁的具體情況,采用不同的加固方法,對于破損較輕微的應將破損部分鑿成方形或矩形,及時修復;對于破損嚴重、損壞面積較大的,在橋梁承載能力允許的前提下,可加鋪一層2~3cm瀝青砼或鑿除整孔鋪裝層重新加鋪新的鋪裝層。
3 梁體加固
運輸量的增長帶來的車流量的增加和汽車超載作用,是引起橋梁梁體疲勞損壞進而出現裂縫影響行車安全的重要原因。橋梁梁體加固有很多方法,比如增大截面加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復合材料加固法以及體外預應力法等。這里簡單介紹一種粘貼鋼板加固法,廣州市花地立交B匝道曲線箱梁經過粘貼鋼板加固法收到了較好的加固效果。經過檢測,B匝道曲線箱梁相當多的截面存在承載力不足,導致在設計荷載作用下裂縫寬度超過規范限值,且部分箱梁混凝土出現強度偏低的質量缺陷,實測強度僅為22.0MPa。經過方案比選和計算分析,最終決定采用灌注鋼板加固法進行加固,主要工藝流程為:卸載―粘鋼區域砼表面處理―鉆孔植螺栓―粘貼鋼板的現場配套打孔及鋼板的表面處理―安裝鋼板―封邊―注膠―鋼板表面防腐處理。這種加固方法工期短,施工工藝簡單,加固后能夠很好的滿足運輸安全。
4 上部結構改建
在調查研究舊橋的基礎上,經過技術、經濟比較,對下部結構滿足承載要求的,采用利用原橋對原橋面加寬或利用橋臺換橋面板的加固方法,使其滿足運輸要求。
4.1 對原橋面加寬
對寬度不能滿足運輸要求的舊橋,經技術經濟比較后,按實際車流量設計加寬橋梁,以確保交通暢通。比如廣州大橋加固方案設計,就采用在原有舊橋一側修建一幅與舊橋等寬的新橋,鑿除舊橋一側人行道,通過橋面系改造,把原來的雙向通行舊橋改造成單向通行的半幅橋,新橋則承擔另一個方向的交通任務。同時為了保證通航要求,新橋跨度與舊橋基本保持一致。
4.2 利用原橋臺換橋面板
有些石條橋或石拱橋不能滿足目前運輸要求或因地基較差發生不均勻沉降,致使石拱橋拱圈開裂,降低承載能力,可采用換橋面板進行維修加固。
5 下部結構維修加固
橋臺特別是建筑高度比較大的橋臺,受行車荷載和土壓力作用,常見病害有橋臺開裂、凸肚,翼墻外崩、開裂、變形等。在這種情況下,可以考慮灌漿固結臺后填土,減少土體壓力。對于已經產生的裂縫,可采用灌漿法進行加固。
橋墩在使用過程中,支座下部因局部受壓集中容易形成裂縫。京廣線瀏陽河單線鐵路橋系在處理此類情況中,采用在墩頂帽身處粘貼橫向碳纖維復合板,取得了很好的加固效果。
6 舊橋基礎加固
橋梁基礎特別是天然地基上淺基礎,由于埋置深度較淺,加上河水改道、變遷,河水直接沖刷墩臺基礎和橋臺引道,導致墩臺基礎沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,致使墩臺發生不均勻沉降,引起墩臺開裂,橋面塌腰等。針對以上病害,我們采取在上游河床設置導流構造物,對橋底河床進行鋪砌,打木樁擴大橋臺基礎等方法進行維修加固。
6.1 防治墩臺基礎沖刷
由于橋梁上游河床變遷、流向不順、因橋梁上下游河道彎曲形成斜流或渦流以及橋孔被泥砂淤塞,實際過水面積減少,對個別孔形成集中沖刷,危及橋梁墩臺基礎、橋頭引道時,采取在橋梁上游適當位置設置導流壩等調治構造物,將河水導入主河道并對河道進行疏通,使河水均勻通過各孔,維持橋頭河床穩定和橋梁安全。對于橋梁基礎毀壞的,可采取在橋跨范圍內用漿砌片石或片石混凝土進行河底鋪砌,并設置截水墻。
6.2 擴大基礎加固法
針對地基承載力較小引起的墩臺基礎沉降,墩臺身開裂,對于此種橋梁除填補基底被沖空部分外,為增加基礎底部承載力,采取擴大基礎進行維修加固。清理沖空部分周圍與原基礎同深,在基底打入梅花樁,樁間用片石砌平卡緊,澆注混凝土基礎,同時在新舊基礎間采用錨固聯結,形成整體。
結語,因篇幅所限,不能一一列舉橋梁加固的各種方法,僅就一些較常見的問題和解決方案進行一些探討。加強日常監管,及時進行維護和加固,才能充分發揮舊橋作用,保證橋梁使用年限。
參考文獻
1. 中交第一公路勘察設計研究院有限公司.公路橋梁加固設計規范2008北京
【關鍵詞】道路橋梁;裂縫;解決措施
一、道路與橋梁施工中裂縫成因
1、外界溫度變化
混凝土作為道路橋梁施工的主要原材料,受外界溫度的影響加大,出現熱脹冷縮的現象,當混凝土的變形受阻時,其內部結構會出現變化,產生拉力,當拉力超過混凝土的強度時,就會出現裂縫,溫度原因造成的道路橋梁出現裂縫的現象比較常見,嚴重影響了道路橋梁的質量。
2、施工不規范
目前,由于施工人員主要是農民工,沒有專業的施工技巧,不能按照專業的施工流程進行施工,同時,不能合理的操作施工中的先進的設備,存在安全隱患,遇到突發事件不能夠及時的處理,導致施工的過程中路面、橋面的承載能力到不到標準;加上目前路面橋面上的原材料堆積現象嚴重,施工進度無序等等問題都加劇了道路橋梁的裂縫嚴重的現象。
3、混凝土收縮
混凝土的性質和特點決定了道路橋梁的質量,目前道路橋梁裂縫問題嚴重主要是由混凝土的特性決定的,混凝土的收縮影響了混凝土的體積,由于混凝土的強度差,水分蒸發快,骨料下沉嚴重,鋼筋材料阻礙大,進而產生了裂縫。
4、鋼筋銹蝕
鋼筋是道路橋梁施工的重要材料,混凝土作為鋼筋的保護層,在施工過程中由于種種因素會減弱他的保護效果,混凝土的厚度不足或者質量較差,在長期的外界因素的影響下,尤其是受到二氧化碳的腐蝕,混凝土的保護層變薄甚至會出現脫落,導致鋼筋暴露在空氣中受到氯化物的影響,導致鋼筋受到腐蝕,表面的氧化膜脫落,降低了鋼筋的承載能力,導致道路橋梁裂縫問題嚴重。
5、施工材料不合格
道路橋梁對于原材料的質量有著很高的要求,施工的過程中要保障原材料符合標準和要求,混凝土再生產過程中對于沙石、水泥以及外加劑的配比有著嚴格的要求,因此在商混生產的過程中要保障原材料符合施工標準,水泥的強度和穩定性要符合行業標準,保障混凝土的而耐久性、塌落度、以及強度,同時要控制水泥的含堿量,因為骨料與水泥中的堿在一定的條件的影響下,會發生化學反應,進而影響混凝土的質量,導致道路橋梁出現裂縫。
二、防治道路與橋梁施工中裂縫成的措施
1、嚴格控制溫度
很多的小型施工企業為了獲得經濟利益,減少成本,通常情況下,選擇現場攪拌混凝土的方式進行施工,但是由于道路橋梁屬于露天施工的項目,因此在這種條件下,混凝土很容易受到外界條件的影響,尤其是受溫度的影響較大,因此想要保障道路橋梁的質量,減少道路橋梁出現裂縫的現象,首先需要嚴格監控混凝土攪拌過程中的溫度,一旦溫度出現劇烈的變化就需要及時的采取措施,道路橋梁是工行對于混凝土澆灌和后期養護的溫度也有很高的要求,因此在混凝土施工的全過程都需要制定有效的措施,來保障道路橋梁的質量;其次混凝土澆筑時的厚度也影響了道路橋梁的質量,因此在進行澆筑的過程中要嚴格按照工程設計的方案以及現場的施工條件進行施工,保障施工效果;最后,施工質量也會在一定程度上受到減水劑影響,因此要嚴格控制減水劑的使用量,加強混凝土的強度,減少道路橋梁的裂縫。
2、加強施工監控
科學的施工監控的能夠有效的控制道路橋梁出現裂縫,強化施工控制需要嚴格控制混凝土中原材料的配比,選擇強度高、穩定性好的水泥,控制沙石的顆粒和質量,保障外加劑的質量,根據施工的實際情況,制定能夠滿足實際需要的混凝土,提高道路橋梁的質量;同時要做好混凝土的后期養護,嚴格按照養護流程進行養護,做好保濕、覆蓋工作,避免因為養護不當引起的裂縫。
3、改善施工設計
在進行道路橋梁設計的過程中要結合道路橋梁的實際情況,吸取國內外先進的設計經驗,嚴格制定設計方案,保障設計方案的可行性,對于施工過程中可能出現的問題要有一定的預見性,制定出相應的解決措施,同時要注重施工細節的處理,尤其要對商混的施工進行技術處理,綜合考慮商混的特性,分析道路橋梁施工中產生裂縫的原因,只有這樣提出的解決措施才能更加具有針對性,才能保障道路橋梁的質量,減少裂縫的產生。
三、合理的修補裂縫
及時在施工的過程中綜合考慮各方面的因素,也不可避免的而出現裂縫,因此需要采取有效的手段里處理裂縫,保障道路橋梁的安全性,1.表面修補,這種方法是目前普遍的使用方法,利用水泥漿的特性,在混凝土的表面進行涂抹,來修補裂縫,這種方法即能夠修補不同程度的裂縫,也不會影響混凝土的結構和承載力,因此一直以來受到的相關工作人員的追捧;2.灌漿修補法,這種方法比較適合比較深且已經影響道路橋梁的承載力和完整性的裂縫,表面修補已經不能夠從根本上改善道路橋梁的結構強度,因此需要采用這種方法,灌漿修補法采用的主要的修補材料是水泥漿和環氧聚合物;3.嵌縫修補法,這種方法是要將裂縫進行開槽,向槽內填補材料,經過壓實來修補裂縫,這種修補方法的成本較高,但是效果與其他的方法相比更好,在外觀上更加的平整、美觀,因此能夠更好的保障道路橋梁的外觀質量。
四、總結
道路橋梁中的裂縫不僅會影響外觀的平整和美觀,也會改變混凝土的結構和性能,縮短道路橋梁的使用壽命,造成國家資源和財力的浪費,因此施工人員以及相關的技術人員、監管人員要從思想上重視道路橋梁的裂縫問題,從多角度進行分析,掌握道路橋梁出現裂縫的原因,并采取有針對性的措施和手段,減少裂縫的出現,保障道路橋梁的質量和安全性,延長其使用壽命,保障人民的生命安全,保障國家財產安全,促進國家經濟的發展和進步。
參考文獻:
[1]張學民.公路橋梁施工中裂縫的成因及防治對策[J]. 交通標準化,2013( 8) : 92-94
【關鍵詞】橋梁;檢測技術;維修加固技術
公路橋梁是國家的重要基礎性建筑,在公路的施工中橋梁設計質量的好壞直接關系著公路通行的安全性與否。橋梁施工完成后,為了能最大限度的增強施工的穩定性與可靠性,做好后期的檢修與保養工作至關重要。但是在實際應用中很多管理人員對橋梁工程的建設較為重視而對后期的保養工作則往往較為忽視,這使得橋梁在使用中會遇到很多問題,由于得不到及時有效的解決,長此以往下去會縮短橋梁的正常使用年限,嚴重者會引起不安全事故的發生。所以,做好橋梁后期的檢測與維修加固工作非常關鍵。
1 橋梁的檢測技術
1.1 橋梁的病害檢測分析
對橋梁的病害檢測主要從以下幾個層面加以論述:(1)對橋梁的結構情況進行分析。通過檢測若發現橋梁有裂縫等現象發生時則表明橋梁內部的鋼筋應力比較強,結構存在一定的缺陷。倘若橋梁受拉區沒有出現損壞現象則表明橋梁結構的極限強度相對較高,不存在衰弱問題。(2)對橋梁的極限情況進行分析。在荷載作用的影響下,橋梁受拉部位未出現裂縫現象或者裂縫沒有擴大趨勢時則表明橋梁結構的極限強度是趨于穩定的。倘若橋梁受到外物的作用時鋼筋出現斷裂現象,同時結構內部受到不同程度的損壞則表明橋梁的極限強度降低[1]。(3)其他情況的分析。比如在橋梁病害檢測的過程中,需要對混凝土表皮有無剝落現象,橋身有無裂縫現象出現,鋼筋有無銹蝕現象等等。
1.2 橋梁綜合評估技術
通過對橋梁進行綜合評估后繼而制定出行之有效的橋梁加固改建實施方案,當前對橋梁進行綜合評估主要從以下幾個層面加以著手:一是嚴格按照道路橋梁檢測標準的要求對橋梁所出現的病癥部位進行綜合評估;二是通過實際理論計算對評估方法的科學合理性進行全面分析;三是現場荷載試驗評定方法。按照橋梁的綜合分析結果,對橋梁存在不足之處以及現場荷載等情況開展有目的性的檢測試驗,并對計算、檢測以及試驗結果進行細致、全面的分析后,得出橋梁的實際運營情況,提出合理化維修加固建議。
2 橋梁的維修加固技術
2.1 橋梁常見病害的維修
橋梁在日常使用中經常會碰到各種各樣的病害現象,比如裂縫現象的發生、表層缺陷等,其中表層缺陷的表現癥狀較多像橋面空洞以及表面風化等。施工人員在對表層缺陷現象進行維修時要注意梁板的材質,必須要挑選質地優良的材質作為橋面,而且要保證橋面的整潔度與平整性。此外,對橋面結構的裂縫部位進行檢修時技術人員首要的一步是對裂縫出現的原因進行詳細的分析,繼而按照實際情況開展行之有效的檢修工作。舉個例子加以說明:若橋梁的鋼筋部位出現裂縫,需要從受力和非受力兩個方面進行分析,受力裂縫因影響耐久性,可采用封閉的辦法的處理,但受力裂縫就需對結構進行補強,如果裂縫部位較大時則應找出裂縫出現的根本原因繼而采取有效的措施加以補救。
2.2 橋梁的加固技術
2.2.1 橋梁維修加固原則:1)加固投資的資金,包括加固過程中交通暫停造成的經濟損失,要比重建新橋節約60~70%的費用。2)橋梁加固后的結構性能、承載能力等方面要達到預定的要求。3)橋梁下部結構加固后,要能滿足橋梁對基礎的要求。4)是加固技術要具有經濟性、耐久性、先進性,加固方案盡量采取較好的指標。
2.2.2 上、下部結構加固:(1)上部結構加固處理:上部結構的加固應根據橋梁受損的基本情況、橋梁承載能力和耐久能力的降低程度以及今后的運營狀況來決定。常用的加固方法如下:1)擴大或增加橋梁原結構構件截面,提高結構內部的強度和剛度。采用這種加固方法時,要注意使新加部分與原有部分完整地結合在一起,才能起到橋梁的加固功能。2)舊橋的應力不夠,可采用新的結構進行置換。3)改變橋梁原來結構的受力體系,減少原結構的受力。4)通過對原結構施加外應力,來改變原結構的受力狀況,提高橋梁的剛度和強度。同時
技術人員在進行舊橋加固處理時要選擇最為經濟實用且技術理念先進的方案進行實施。比如:可選取一些質地較好的材料進行加固處理,通常情況下選取材料進行加固的工程都有以下幾個特征:其一橫截面尺寸大小沒有出現變化;其二橋下凈空沒有出現減少問題;其三工程施工的可操作性較強;其四施工過程較為簡便,安全可靠。(2)下部結構加固:橋梁下部的加固方法可采用拋石法、支撐梁或加寬加厚法、加樁法、擴大基礎加固法、減輕荷載法、用鋼筋混凝土套箍加固墩臺等。比如,橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎由于埋置的深度較淺,因而在長時間的雨水的沖刷下極容易被淘空,致使橋梁的穩定性受到一定的威脅,很容易出現不安全事故的發生。而且橋梁地基局部較為軟弱,在受到雨水等的侵蝕時橋臺會發生不同程度的沉降現象,最終使得橋臺出現一定的裂縫現象[2]。對此我們可選擇漿砌片石等對河床部位進行鋪砌處理,并在上游河床部位設置攔壩等方法進行加固,最大限度的增強橋梁的穩定性與可靠性。
2.2.3 加固效果監控:對橋梁進行加固處理后,技術人員一定要密切關注橋梁的后續實際使用情況,并做好記錄與總結。評價的主要內容應包含以下幾個層面內容:(1)對橋臺沉降以及跨中撓度進行檢測時主要借助一定的測量工具進行選點布位測量,并對所測量的結果進行及時、準確的總結與記錄,從所總結出的數值中得出橋梁的實際變形情況,以此為依據來衡量橋梁加固后的承載能力有無增強。(2)對橋面狀況進行密切關注尤其是當有大型車輛通過時,更要注意橋梁表面有無變化,是否有裂縫現象出現亦或是混凝土剝落等現象發生,并仔細檢查已加固部位的部件有無松動現象發生,將不安全事故的發生幾率降至最低。
3 結束語
當某段公路修建成功正式通車后,隨著使用時間的延長公路橋梁質量會出現不同程度的損壞問題,嚴重者會發生一系列不安全事故現象,如若不采取必要的措施加以補救后果不堪設想,所以,在橋梁的正常使用中,施工人員一定要注意在日常工作中對橋梁進行實時維修與保養,發現有異常情況時應立即采取有效的措施加以補救,最大限度的降低事故發生的可能,確保車輛的安全行駛。
參考文獻: