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中鐵城際|敲黑板!橋梁裂縫原因分析及修復加固方法

新聞時(shí)間:2024-06-15 文章來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 文章作者:admin

       橋梁往往因實(shí)際通行荷載大于原設計標準等級,通行交流量遠超設計導致供需不平衡造成橋梁嚴重雍塞,常引起橋梁構件的損壞,為保證其安全性,就需要經(jīng)常進(jìn)行維修來(lái)滿(mǎn)足其使用功能并延長(cháng)其使用壽命?;炷两Y構在常規靜、動(dòng)荷載及次應力下產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)荷載裂縫,歸納起來(lái)主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。主要原因:

1、在設計外荷載作用下,由于結構物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規計算有出入或計算不考慮,從而在某些部位引起次應力導致結構開(kāi)裂。例如兩鉸拱橋拱腳設計時(shí)常采用布置“X”形鋼筋、同時(shí)削減該處斷面尺寸的辦法設計鉸,理論計算該處不會(huì )存在彎矩,但實(shí)際該鉸仍然能夠抗彎,以至出現裂縫而導致鋼筋銹蝕。

2、橋梁結構中經(jīng)常需要鑿槽、開(kāi)洞、設置牛腿等,在常規計算中難以用準確的圖式進(jìn)行模擬計算,一般根據經(jīng)驗設置受力鋼筋。研究表明,受力構件挖孔后,力流將產(chǎn)生繞射現象,在孔洞附近密集,產(chǎn)生巨大的應力集中。在長(cháng)跨預應力連續梁中,經(jīng)常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束,設置錨頭,而在錨固斷面附近經(jīng)??梢钥吹搅芽p。因此,若處理不當,在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。

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       實(shí)際工程中,次應力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見(jiàn)原因。次應力裂縫多屬張拉、劈裂、剪切性質(zhì)。次應力裂縫也是由荷載引起,僅是按常規一般不計算,但隨著(zhù)現代計算手段的不斷完善,次應力裂縫也是可以做到合理驗算的。例如現在對預應力、徐變等產(chǎn)生的二次應力,不少平面桿系有限元程序均可正確計算,但在40年前卻比較困難。在設計上,應注意避免結構突變(或斷面突變),當不能回避時(shí),應做局部處理,如轉角處做圓角,突變處做成漸變過(guò)渡,同時(shí)加強構造配筋,轉角處增配斜向鋼筋,對于較大孔洞有條件時(shí)可在周邊設置護邊角鋼。


       荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現不同的特點(diǎn)。這類(lèi)裂縫多出現在受拉區、受剪區或振動(dòng)嚴重部位。但必須指出,如果受壓區出現起皮或有沿受壓方向的短裂縫,往往是結構達到承載力極限的標志,是結構破壞的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。根據結構不同受力方式,產(chǎn)生的裂縫特征如下:

1、中心受拉。裂縫貫穿構件橫截面,間距大體相等,且垂直于受力方向。采用螺紋鋼筋時(shí),裂縫之間出現位于鋼筋附近的次裂縫。

2、中心受壓。沿構件出現平行于受力方向的短而密的平行裂縫。

3、受彎。彎矩最大截面附近從受拉區邊沿開(kāi)始出現與受拉方向垂直的裂縫,并逐漸向中和軸方向發(fā)展。采用螺紋鋼筋時(shí),裂縫間可見(jiàn)較短的次裂縫。當結構配筋較少時(shí),裂縫少而寬,結構可能發(fā)生脆性破壞。

4、大偏心受壓。大偏心受壓和受拉區配筋較少的小偏心受壓構件,類(lèi)似于受彎構件。

5、小偏心受壓。小偏心受壓和受拉區配筋較多的大偏心受壓構件,類(lèi)似于中心受壓構件。

6、受剪。當箍筋太密時(shí)發(fā)生斜壓破壞,沿梁端腹部出現大于45°方向的斜裂縫 當箍筋適當時(shí)發(fā)生剪壓破壞,沿梁端中下部出現約45°方向相互平行的斜裂縫。

7、受扭。構件一側腹部先出現多條約45°方向斜裂縫,并向相鄰面以螺旋方向展開(kāi)。

8、受沖切。沿柱頭板內四側發(fā)生約45°方向斜面拉裂,形成沖切面。

9、局部受壓。在局部受壓區出現與壓力方向大致平行的多條短裂縫。

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橋梁結構加固的工作程序為:

橋梁檢定——確定加固方案——施工圖設計——施工組織設計——施工一一工程驗收。對橋梁結構加固方案的選擇十分重要,方案的優(yōu)劣不僅影響資金的投人,而且將影響橋梁加固的質(zhì)量。合理的加固方案應該達到加固效果好,對使用性能影響小,技術(shù)可靠,施工簡(jiǎn)便和經(jīng)濟合理。

對于產(chǎn)生裂縫的橋梁,要恢復橋梁結構的耐久性以及防水性能,就要對混凝土裂縫進(jìn)行填充,所要用到的技術(shù)方法有以下幾種:

(1)表層修補法。當出現較小的橋梁裂縫時(shí),可采用對裂縫表層涂抹防水涂料及填料的方法進(jìn)行處置,從而增強裂縫橋梁的耐久性及防水性。如果出現較大的裂縫,且裂縫有不斷擴張的趨勢,則要選擇伸縮性強的材料對其進(jìn)行修補。

(2)注漿法。注漿法是指當橋梁出現裂縫時(shí),在橋梁裂縫中填充水泥或樹(shù)脂類(lèi)物質(zhì),以此來(lái)增強橋梁的耐久性及防水性能。通??蛇x用的首要材料為:環(huán)氧樹(shù)脂。在修復時(shí),應選擇低速低壓式注入法。鋼釘與環(huán)氧樹(shù)脂注入法一起運用的話(huà),可大大增強橋梁裂縫方位的整體性,是一種避免裂縫惡化的好辦法。

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(3)填充法。在對橋梁維修加固時(shí),裂縫填充法是適合修復大裂縫(0.3mm)的辦法,作業(yè)簡(jiǎn)單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、以及小規模裂縫的簡(jiǎn)易處理。在具體操作中應沿著(zhù)橋梁裂縫鑿出一條深槽,然后在深槽中填充各種粘性材料。例如瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂、膨脹水泥、水泥砂漿及多種化學(xué)加固劑等。

(4)噴涂法。噴漿修補法是指,在對橋梁裂縫進(jìn)行鑿毛處置后,在其表層涂抹粘度高且密實(shí)的水泥砂漿,以維護裂縫的修補辦法。需要警惕的是,在噴漿之前,要將裂縫表層的剝離物清除,再用干凈水洗清洗,在噴漿前必須要將基層灑水濕潤然后再?lài)姖{,這樣漿液輕易就能粘附在裂縫表面,起到非常好的防護作用。

(5)粘結鋼板法。當橋梁的鋼筋構建呈現應力裂縫時(shí),進(jìn)行橋梁加固和維修時(shí),應先對裂縫進(jìn)行處置,再在裂縫處貼上粘結板,并使用膨脹螺栓對鋼板進(jìn)行加固,這里要強調的是,鋼板的粘貼方向要與裂縫保持垂直。結構加固技術(shù)對橋梁結構的加固技術(shù)有:外部粘貼、加大截面、增設縱梁、改動(dòng)規劃以及外部應力等加固法。

直接涂膠粘貼鋼板宜使用錨固螺栓,錨固深度不應小于6.5倍錨栓直徑。錨栓布置的間距應滿(mǎn)足下列要求:錨栓中心最大間距為24倍鋼板厚度;最小間距為3倍錨栓孔徑。錨栓中心距鋼板邊緣最大距離為8倍鋼板厚度或120mm中的較小者。最小距離為2倍錨栓孔徑。錨栓用于鋼板定位或粘貼加壓,不以上面敘述限制。


       對板應在延伸長(cháng)度范圍內通常設置垂直于受力鋼板方向的壓條。壓條應在延伸長(cháng)度范圍內均勻布置,且應在延伸長(cháng)度的端部設置一道。鋼壓條的寬度不應小于受彎加固鋼板寬度的3/5 ,鋼壓條的厚度不應小于受彎加固鋼板厚度的1/2。

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       對梁,應在延伸長(cháng)度范圍內均勻設置U形箍(圖9.6.3),且應在延伸長(cháng)度的端部設置一道加強箍。U形箍的粘貼高度應為梁的截面高度;梁有翼緣,應伸至其底面。U形箍的寬度,對端箍不應小于加固鋼板寬度的2/3,且不應小于80mm;對中間箍不應小于加固鋼板寬度的1/2,且不應小于40mm,U形箍的厚度不應小于受彎加固鋼板厚度的1/2,且不應小于4mm。U形箍的上端應設置縱向鋼壓條;壓條下面的空隙應加膠粘鋼墊塊填平。

(6) 混凝土因堿骨料而開(kāi)裂的裂縫修補

因堿骨料反應產(chǎn)生的裂縫,一般為延伸性的,特別是鋼筋用量較少時(shí),對膨脹的約束較小,于是裂縫寬度顯著(zhù)變大。

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此類(lèi)裂縫特點(diǎn):

1)如果混凝土不受約束(無(wú)筋或少筋)的情況下,堿骨料反應裂縫呈網(wǎng)狀(龜背紋),裂縫網(wǎng)接近六邊形,裂縫從網(wǎng)結點(diǎn)三分岔開(kāi),夾角約120°,在較大的六邊形之間還可以再發(fā)展出小裂縫。

2)當堿骨料反應受到鋼筋或外力的約束時(shí),其膨脹力將垂直于約束力的方向,而膨脹裂縫則平行于約束力的方向,出現順筋裂縫。

3)大體積無(wú)筋混凝土的堿骨料反應膨脹裂縫的深度可達數十厘米。

4)鋼筋混凝土的堿骨料膨脹裂縫的深度一般不會(huì )超過(guò)保護層厚度,寬度多為(0.3~0.5)mm。

5)堿骨料反應裂縫通常伴隨有滲出物,多為半透明的乳白色或黃褐色,有時(shí)也呈茶褐色或黑色。

6)與收縮產(chǎn)生的網(wǎng)狀裂縫有相似處,但收縮裂縫出現的時(shí)間較早,多在施工后若干天內。而堿骨料反應裂縫則出現較晚,多在施工后數年甚至10~20年后。對這種裂縫,可以注入環(huán)氧樹(shù)脂或涂抹防水材料,防止水分由外部浸入,從而控制堿骨料反應。

       裂縫修補是橋梁維修改造中重要的環(huán)節,施工前確定其施工工藝,施工中確保其施工質(zhì)量。缺陷及裂縫作為隱蔽工程,需要在過(guò)程中嚴格核查現場(chǎng)工程量及施工質(zhì)量,這對橋梁的結構性及耐久性起到重要作用。


       中鐵城際規劃建設有限公司是集規劃、項目策劃、產(chǎn)業(yè)政策研究咨詢(xún)、全過(guò)程咨詢(xún)、勘察、測繪、設計、數字化服務(wù)、科研開(kāi)發(fā)于一體的高新技術(shù)型集團企業(yè)。我們堅持以地方政府智庫服務(wù)為主導,以基礎設施技術(shù)(市政、公路、建筑等)為基礎,以生態(tài)與環(huán)境技術(shù)、地災治理、勘察、測繪、園林設計為輔助,以區域經(jīng)濟研究、產(chǎn)業(yè)策劃為亮點(diǎn),以項目整體策劃、全過(guò)程工程咨詢(xún)、EPC總承包為新方向。公司秉承創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展戰略,開(kāi)發(fā)多元產(chǎn)業(yè),用先進(jìn)的理念和精湛的技藝,真誠為廣大客戶(hù)提供“全過(guò)程、全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期”的集成式的技術(shù)與智能化服務(wù)。

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