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摘要:随着我国科学技术的不断发展,人们对市政桥梁结构裂缝的问题越来越重视,桥梁结构裂缝问题不仅影响到桥梁的美观,而且还对桥梁的承载力和安全性影响很多。本文首先结合工作经验对市政桥梁结构裂缝问题展开一些分析,然后探讨了桥梁结构裂缝加固技术处理。
关键词:市政桥梁;结构裂缝;加固;技术处理
一、引言
桥梁是城市交通的枢纽,对城市的长远发展与经济的繁荣起着相当重要的作用。现代化城市的建设越来越不可或缺,桥梁的安全问题关系到人民的生命安全、社会的稳定和城市经济的发展与繁荣。在市政桥梁建设中,常常因为施工、设计以及其它种种因素,直接影响和损害了这些市政桥梁的安全性、耐久性和实用性,因而严重影响着整条线路的畅通,同时也制约了国民经济的发展。所以,市政桥梁的安全问题不容有丝毫疏忽。为此,对市政桥梁维修、加固补强与如何提高其承载能力等问题的研究、实验和实践推广已引起了世界性的关注。
桥梁结构常见裂缝
分析市政桥梁结构裂缝几点成因
1、荷载裂缝
直接应力裂缝。直接应力裂缝就是指桥梁在物体的直接荷载下引起的外部应力产生的裂缝。
次应力裂缝。是指桥梁在外部荷载的基础上所引发的次生应力所产生的裂缝。市政桥梁结构中常出现凿槽、开洞及设置牛腿等,但是常规计算难以用准确图纸进行模拟计算,而实际上在受力构件上挖孔后内部“力流”将产生“绕射”现象,并在孔洞周围密集产生巨大应力,继而将导致裂缝生成。
2、收缩裂缝
2.1、自生收缩。混凝土在硬化过程中水泥发生水化反应导致的收缩,该类收缩与外界湿度无关,且不同规格水泥所产生的收缩类型也不同。
2.2、失水收缩。混凝土硬化以后,混凝土表面的泌水会逐渐蒸发,温度也会下降,此时候混凝土的体积会减小,这种现象称为干缩,由于表层水分损失快、内部损失慢,因此导致内外收缩量不同,即形成不均匀的收缩,而表面收缩受内部混凝土的约束可导致表面混凝土受到拉应力,当其超过自身抗拉强度则会导致裂缝生成。
2.3、塑性收缩。混凝土筑后 4 小时左右时,水泥水化的反应异常激烈和活跃,此时也是分子链逐渐产生和形成的关键时期。分子链形成的时候会出现泌水,这就说明混凝土并没有完全硬化,这就导致塑性收缩的产生。
2.4、炭化收缩。即大气中的二氧化碳同水泥水化产物间发生化学反应所引起的收缩,该类收缩在湿度为50%左右明显发生,并随二氧化碳浓度增大而加快。
3、温度变化
由于温度变化导致的裂缝若为表面裂缝则其走向无规律性,若为深层或贯穿裂缝则其走向一般平行于主筋走向,且该种裂缝宽度大小不一,在温度变化影响下热窄冷宽,导致该种裂缝生成的因素主要有:降温、水化热、日照及采用蒸汽养护或冬期施工时施工措施不当
5、冻胀
混凝土属于非匀质密实构件,其内部存在各类空隙,当其内部水分处于饱和状态且环境温度低于0°,则内部水分会冻结,并导致体积膨胀,体积膨胀会产生拉应力而导致裂缝出现;预应力结构冬季施工若对灌浆后的混凝土未采取保温措施也会沿管线方向生成冻胀裂缝;同时若混凝土骨料间吸水性强、空隙多或骨料内泥土含量较大,施工中混凝土振捣不密实或水灰比偏大等均增大了冻胀裂缝生成的几率。
6、基础变形
基础变形是桥梁结构裂缝形式中常见的一种,其是桥梁基础竖向水平向位移或不均匀沉降将导致构件内生成附加应力,当其超过构件抗拉能力则会导致裂缝生成。通常造成基础变形的注意因素有:工程探测时对地质勘察和水文环境深度不充分、试验资料不够准确,在这个基础上进行设计则会造成地基不均匀沉降;桥梁建设地地质变化过大,地基土不同压缩性致使不均匀沉降;桥梁各部分基础荷载存在较大差异或同一桥梁采用不一样的基础类型或虽采用同样基础但基底标高差异很大或地基自身塑性变形存在很大差异;桥梁建设成投入运营后环境温度升降、冻土融化也会导致地基下沉;或桥梁建设后因地基浸水从而影响土体强度,增大压缩变形,导致地基发生变化,或由于人工抽水及干旱季节等原因导致地下水位下降等均会导致基础发生不均匀沉降。
7、材料因素
第一。所选水泥的安定性不达标或水泥中游离氧化钙含量超标;第二。粗骨料粒径过小、级配不良或空隙率过大均会增大拌合用水和水泥量,因而增大混凝土的后期收缩量,尤其是细骨料选用特别细的细砂其后果更为严重;第三。混凝土拌合用水或外掺剂内含有较高含量氯离子则会增大对钢筋锈蚀的程度,而采用海水或含碱量较高的泉水或采用含碱外加剂则会影响碱骨料反应。
三、桥梁裂缝加固处理技术
1、结构补强
粘贴加固。一般是采用环氧树脂胶液将钢板、钢筋或玻璃钢等粘贴在结构的受拉边缘或其薄弱环节,其施工方法类似于增大截面加固方法;施加体外预应力。其是在原梁体外侧受拉区域设置预应力筋,并通过张拉过程中在梁体内产生的偏心预压力来减小荷载挠度,并实现改善桥梁结构的受力状态;增加构件截面。该方法又可分为增加主筋补强和增加混凝土截面补强。增加主筋多采用焊增主筋法,其是先将梁类下緣混凝土保护层凿除以露出主筋,并将原箍筋切断拉直后将新增主筋焊接在原主筋下缘,施工中为减少温度应力应采取断续双面施焊,并应从跨中向支点旋焊,主筋焊接完毕后应接长箍筋并重新进行保护层施工,新保护层易采用环氧砂浆或膨胀水泥浆用涂抹法或压力灌注法施工;增设构件加固。增加主梁加固。该方法适用于地基有较好的承载力,一般将新增的主梁设置在原有主梁的两侧,可在新增主梁位置上将原桥面凿开并切断原横隔梁,利用原结构设置悬挂模板后浇筑新梁体混凝土,若为预应力梁体则应考虑在桥上无法进行张拉施工,因此应先张拉好后方可安装就位。
2、灌浆法
次方法对自微小裂缝至大裂缝具有良好的处理效果。裂缝的修补范围和钻孔的位置都需要根据实际情况进行测量,根据所测得的数据估算浆液的用量。钻孔要顺着裂缝进行,在钻孔完成之后用水从上到下对空进行冲洗然后将准备好的浆液灌入混凝土中,完成灌浆工作;采用灌浆法修补后可在裂缝部位粘贴钢板,并用膨胀螺栓对钢板加压以增强修补效果。
3、表面处理法
表面涂抹修补方法。表面抹灰一般采用水泥岩浆或环氧岩浆进行涂抹,在涂抹的过程中要保持表面的凭证,并对糙面进行洗刷。涂抹之后洒水进行养护,避免温度对其影响和阳光的照射。
四、结束语
在市政桥梁施工建设中,桥梁产生裂缝问题是很难避免的。市政桥梁裂缝产生的原因复杂、种类繁多,如果不对裂缝进行系统全面的分析和研究,就很难揭示出市政桥梁病害产生的内涵和机理。因此在分析裂缝形成原因后应结合实际采取合理有效的加固技术,方可制止裂缝发展,提高桥梁使用功能,延缓使用寿。
参考文献:
[1]邹平.市政桥梁结构裂缝分析及加固技术处理[J].黑龙江交通科技,2008
[2]毛俊杰.浅谈市政桥梁结构裂缝分析及加固技术处理[J].交通世界,2009
[3]张燮.80米钢—混凝土组合结构桥梁施工过程中的关键技术及控制措施研究[D].兰州交通大学,2012(9).
关键词:市政桥梁;结构裂缝;加固;技术处理
一、引言
桥梁是城市交通的枢纽,对城市的长远发展与经济的繁荣起着相当重要的作用。现代化城市的建设越来越不可或缺,桥梁的安全问题关系到人民的生命安全、社会的稳定和城市经济的发展与繁荣。在市政桥梁建设中,常常因为施工、设计以及其它种种因素,直接影响和损害了这些市政桥梁的安全性、耐久性和实用性,因而严重影响着整条线路的畅通,同时也制约了国民经济的发展。所以,市政桥梁的安全问题不容有丝毫疏忽。为此,对市政桥梁维修、加固补强与如何提高其承载能力等问题的研究、实验和实践推广已引起了世界性的关注。
桥梁结构常见裂缝
分析市政桥梁结构裂缝几点成因
1、荷载裂缝
直接应力裂缝。直接应力裂缝就是指桥梁在物体的直接荷载下引起的外部应力产生的裂缝。
次应力裂缝。是指桥梁在外部荷载的基础上所引发的次生应力所产生的裂缝。市政桥梁结构中常出现凿槽、开洞及设置牛腿等,但是常规计算难以用准确图纸进行模拟计算,而实际上在受力构件上挖孔后内部“力流”将产生“绕射”现象,并在孔洞周围密集产生巨大应力,继而将导致裂缝生成。
2、收缩裂缝
2.1、自生收缩。混凝土在硬化过程中水泥发生水化反应导致的收缩,该类收缩与外界湿度无关,且不同规格水泥所产生的收缩类型也不同。
2.2、失水收缩。混凝土硬化以后,混凝土表面的泌水会逐渐蒸发,温度也会下降,此时候混凝土的体积会减小,这种现象称为干缩,由于表层水分损失快、内部损失慢,因此导致内外收缩量不同,即形成不均匀的收缩,而表面收缩受内部混凝土的约束可导致表面混凝土受到拉应力,当其超过自身抗拉强度则会导致裂缝生成。
2.3、塑性收缩。混凝土筑后 4 小时左右时,水泥水化的反应异常激烈和活跃,此时也是分子链逐渐产生和形成的关键时期。分子链形成的时候会出现泌水,这就说明混凝土并没有完全硬化,这就导致塑性收缩的产生。
2.4、炭化收缩。即大气中的二氧化碳同水泥水化产物间发生化学反应所引起的收缩,该类收缩在湿度为50%左右明显发生,并随二氧化碳浓度增大而加快。
3、温度变化
由于温度变化导致的裂缝若为表面裂缝则其走向无规律性,若为深层或贯穿裂缝则其走向一般平行于主筋走向,且该种裂缝宽度大小不一,在温度变化影响下热窄冷宽,导致该种裂缝生成的因素主要有:降温、水化热、日照及采用蒸汽养护或冬期施工时施工措施不当
5、冻胀
混凝土属于非匀质密实构件,其内部存在各类空隙,当其内部水分处于饱和状态且环境温度低于0°,则内部水分会冻结,并导致体积膨胀,体积膨胀会产生拉应力而导致裂缝出现;预应力结构冬季施工若对灌浆后的混凝土未采取保温措施也会沿管线方向生成冻胀裂缝;同时若混凝土骨料间吸水性强、空隙多或骨料内泥土含量较大,施工中混凝土振捣不密实或水灰比偏大等均增大了冻胀裂缝生成的几率。
6、基础变形
基础变形是桥梁结构裂缝形式中常见的一种,其是桥梁基础竖向水平向位移或不均匀沉降将导致构件内生成附加应力,当其超过构件抗拉能力则会导致裂缝生成。通常造成基础变形的注意因素有:工程探测时对地质勘察和水文环境深度不充分、试验资料不够准确,在这个基础上进行设计则会造成地基不均匀沉降;桥梁建设地地质变化过大,地基土不同压缩性致使不均匀沉降;桥梁各部分基础荷载存在较大差异或同一桥梁采用不一样的基础类型或虽采用同样基础但基底标高差异很大或地基自身塑性变形存在很大差异;桥梁建设成投入运营后环境温度升降、冻土融化也会导致地基下沉;或桥梁建设后因地基浸水从而影响土体强度,增大压缩变形,导致地基发生变化,或由于人工抽水及干旱季节等原因导致地下水位下降等均会导致基础发生不均匀沉降。
7、材料因素
第一。所选水泥的安定性不达标或水泥中游离氧化钙含量超标;第二。粗骨料粒径过小、级配不良或空隙率过大均会增大拌合用水和水泥量,因而增大混凝土的后期收缩量,尤其是细骨料选用特别细的细砂其后果更为严重;第三。混凝土拌合用水或外掺剂内含有较高含量氯离子则会增大对钢筋锈蚀的程度,而采用海水或含碱量较高的泉水或采用含碱外加剂则会影响碱骨料反应。
三、桥梁裂缝加固处理技术
1、结构补强
粘贴加固。一般是采用环氧树脂胶液将钢板、钢筋或玻璃钢等粘贴在结构的受拉边缘或其薄弱环节,其施工方法类似于增大截面加固方法;施加体外预应力。其是在原梁体外侧受拉区域设置预应力筋,并通过张拉过程中在梁体内产生的偏心预压力来减小荷载挠度,并实现改善桥梁结构的受力状态;增加构件截面。该方法又可分为增加主筋补强和增加混凝土截面补强。增加主筋多采用焊增主筋法,其是先将梁类下緣混凝土保护层凿除以露出主筋,并将原箍筋切断拉直后将新增主筋焊接在原主筋下缘,施工中为减少温度应力应采取断续双面施焊,并应从跨中向支点旋焊,主筋焊接完毕后应接长箍筋并重新进行保护层施工,新保护层易采用环氧砂浆或膨胀水泥浆用涂抹法或压力灌注法施工;增设构件加固。增加主梁加固。该方法适用于地基有较好的承载力,一般将新增的主梁设置在原有主梁的两侧,可在新增主梁位置上将原桥面凿开并切断原横隔梁,利用原结构设置悬挂模板后浇筑新梁体混凝土,若为预应力梁体则应考虑在桥上无法进行张拉施工,因此应先张拉好后方可安装就位。
2、灌浆法
次方法对自微小裂缝至大裂缝具有良好的处理效果。裂缝的修补范围和钻孔的位置都需要根据实际情况进行测量,根据所测得的数据估算浆液的用量。钻孔要顺着裂缝进行,在钻孔完成之后用水从上到下对空进行冲洗然后将准备好的浆液灌入混凝土中,完成灌浆工作;采用灌浆法修补后可在裂缝部位粘贴钢板,并用膨胀螺栓对钢板加压以增强修补效果。
3、表面处理法
表面涂抹修补方法。表面抹灰一般采用水泥岩浆或环氧岩浆进行涂抹,在涂抹的过程中要保持表面的凭证,并对糙面进行洗刷。涂抹之后洒水进行养护,避免温度对其影响和阳光的照射。
四、结束语
在市政桥梁施工建设中,桥梁产生裂缝问题是很难避免的。市政桥梁裂缝产生的原因复杂、种类繁多,如果不对裂缝进行系统全面的分析和研究,就很难揭示出市政桥梁病害产生的内涵和机理。因此在分析裂缝形成原因后应结合实际采取合理有效的加固技术,方可制止裂缝发展,提高桥梁使用功能,延缓使用寿。
参考文献:
[1]邹平.市政桥梁结构裂缝分析及加固技术处理[J].黑龙江交通科技,2008
[2]毛俊杰.浅谈市政桥梁结构裂缝分析及加固技术处理[J].交通世界,2009
[3]张燮.80米钢—混凝土组合结构桥梁施工过程中的关键技术及控制措施研究[D].兰州交通大学,2012(9).