混凝土橋梁早期病害
01 上部結(jié)構(gòu)病害
1、梁板裂縫 據(jù)統(tǒng)計(jì),上部結(jié)構(gòu)中梁板裂縫是主要的病害形式。就裂縫表現(xiàn)形式分析,大部分裂縫寬度未超過現(xiàn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)范的規(guī)定值,少部分底板縱向裂縫最大縫寬超限,如個(gè)別預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁和預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁在梁端出現(xiàn)少許斜向裂縫。 2、承重構(gòu)件其他病害 除裂縫外,個(gè)別橋梁中主梁存在孔洞、鋼筋銹脹、露筋銹蝕、混凝土破損、剮蹭、粗骨料外露、蜂窩麻面、網(wǎng)裂、受水侵蝕等病害。 除主梁外,橋梁的一般承重構(gòu)件中鉸縫、濕接縫、橫隔板、端橫梁等均存在病害。鉸縫主要存在勾縫脫落、水侵蝕等病害;濕接縫主要存在橫向裂縫、縱向裂縫、混凝土破損、粗骨料外露、露筋銹蝕、滲水泛白等病害;橫隔板主要存在混凝土破損、粗骨料外露、露筋銹蝕、豎向裂縫、斜向裂縫、U形裂縫、網(wǎng)裂、銹脹開裂等病害;端橫梁主要存在斜向裂縫、橫向裂縫、露筋銹蝕、混凝土破損等病害。
3、支座病害 橋梁支座主要為橡膠支座、滑板支座等,主要病害為局部脫空、老化開裂、剪切變形、偏位、外鼓、鋼墊板銹蝕、墊石破損、墊石開裂等。 02 下部結(jié)構(gòu)病害 1、橋臺 橋梁橋臺主要結(jié)構(gòu)為:框架式橋臺、薄壁式橋臺、肋板式、座板式、輕型、扶壁式、埋置式橋臺。根據(jù)檢測情況分析,橋臺主要病害為裂縫。少量薄壁式橋臺臺身豎向裂縫最大縫寬超限;肋板式橋臺臺背水平裂縫縫寬超限。 橋臺(包括臺身、臺帽、背墻)、擋塊其他個(gè)別病害有:橋臺網(wǎng)裂、混凝土破損、混凝土剝落、粗骨料外露、鋼筋銹脹、露筋銹蝕、蜂窩、銹脹開裂、受水侵蝕;擋塊混凝土破損、擠死、擠壓破損、粗骨料外露、麻面、鋼筋銹脹。 2、橋墩 橋梁的橋墩主要結(jié)構(gòu)為:薄壁橋墩、雙柱墩和多柱墩。檢測發(fā)現(xiàn),墩柱及蓋梁存在的主要病害為裂縫:墩身水平裂縫、豎向裂縫、橫向開裂、豎向開裂;墩帽豎向裂縫、斜向開裂;墩蓋梁水平裂縫、豎向裂縫;擋塊擠壓開裂。 橋墩及蓋梁存在的其他個(gè)別病害主要有:墩身網(wǎng)裂、混凝土破損、蜂窩麻面;墩柱混凝土破損、露筋銹蝕;墩蓋梁網(wǎng)裂、混凝土破損、露筋銹蝕、銹脹開裂、粗骨料外露、受水侵蝕;擋塊混凝土破損、露筋銹蝕、擠死、擠壓破損、麻面。 3、翼墻及錐護(hù)坡 橋梁翼耳墻的結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。存在主要病害為:耳墻混凝土破損、粗骨料外露、鋼筋銹脹、豎向裂縫、混凝土開裂、網(wǎng)裂、斜向裂縫、露筋銹蝕、受水侵蝕等病害。 橋梁錐(護(hù))坡的結(jié)構(gòu)形式主要為漿砌片石結(jié)構(gòu)。存在的主要病害為:錐坡混凝土開裂、六角護(hù)坡磚缺失、六角護(hù)坡磚松動、裙墻混凝土破損、塌陷、沖刷、裙墻剮蹭破損、裙墻外傾、裙墻麻面、填土淘空;護(hù)坡填土缺失、淘空、塌陷、未做砌石防護(hù)、松散等病害。 03 病害原因分析 1、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁底縱向裂縫 (1)由于空心板梁內(nèi)外溫度差,使得空心板底板橫向拉應(yīng)力過大,導(dǎo)致縱向裂縫出現(xiàn)??招陌鍍?nèi)外溫差對底板橫向應(yīng)力影響較大,對頂板影響較小。 (2)由于保護(hù)層過薄,導(dǎo)致鋼筋生銹膨脹,從而出現(xiàn)沿主筋方向的梁底縱向裂縫。 (3)梁體內(nèi)兩側(cè)預(yù)應(yīng)力筋在張拉過程中產(chǎn)生橫向附加拉應(yīng)力,超過梁底混凝土的最大抗拉強(qiáng)度,導(dǎo)致梁底中部沿預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生縱向裂縫。 2、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板斜向裂縫及橫向裂縫 斜向裂縫:根據(jù)檢測情況,預(yù)應(yīng)力簡支空心板斜向裂縫基本處于梁端,靠近支座位置,處于結(jié)構(gòu)受剪力區(qū)域。另外,出現(xiàn)斜向裂縫的空心板都是直接承受汽車車道荷載的板梁,由此分析,斜向裂縫出現(xiàn)的主要原因與荷載結(jié)構(gòu)受力有關(guān)。 橫向裂縫:一是預(yù)應(yīng)力空心板在混凝土成型后,預(yù)應(yīng)力鋼筋放張前,構(gòu)件中可能已經(jīng)產(chǎn)生橫向裂縫,這與早期的混凝土原材料、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)、施工工藝等有關(guān);二是生產(chǎn)、堆放、運(yùn)輸、安裝過程各種不當(dāng)或不規(guī)范行為產(chǎn)生的橫向裂縫;三是由于有效預(yù)應(yīng)力和混凝土抗拉疲勞強(qiáng)度降低產(chǎn)生裂縫。 3、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫底板縱向裂縫 (1)預(yù)應(yīng)力管道偏位所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力徑向力、混凝土縱向受力的泊松效應(yīng)、混凝土收縮,混凝土收縮是箱梁底板縱向裂縫的主要影響因素。 (2)箱梁底板預(yù)應(yīng)力波紋管下混凝土不易振搗,此處混凝土質(zhì)量也是裂縫產(chǎn)生的影響因素之一。 (3)混凝土收縮作用,混凝土收縮產(chǎn)生的橫向正應(yīng)力較大,同時(shí)底板預(yù)應(yīng)力管道周圍混凝土相對收縮較快。 4、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板水平裂縫 (1)與混凝土的和易性、密實(shí)度有關(guān)。在底板混凝土中,碎石密集,混凝土強(qiáng)度較高;頂板振搗密實(shí),收漿后混凝土強(qiáng)度相對腹板也較高;而在腹板中,由于預(yù)應(yīng)力管道的存在,混凝土澆筑過程中不易振搗,密實(shí)性相對較低,強(qiáng)度也相對較低。由此相對于頂板和底板,腹板在橫向溫差應(yīng)力主導(dǎo)作用下容易產(chǎn)生裂縫。 (2)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的作用。預(yù)應(yīng)力鋼絞線在縱向產(chǎn)生的較大壓應(yīng)力易在橫向產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)鋼絞線受到縱向張拉時(shí),因試圖繃直而產(chǎn)生上抬力,使波紋管發(fā)生側(cè)向脹開。若施工時(shí)預(yù)應(yīng)力波紋管定位稍有偏差,這種脹開力對壁厚較小的兩側(cè)混凝土將產(chǎn)生較大的局部拉應(yīng)力,保護(hù)層較薄一側(cè)的混凝土將受到更大的局部拉應(yīng)力,可能導(dǎo)致相應(yīng)的局部損傷,在與對波紋管灌漿時(shí)的灌漿壓力聯(lián)合作用下,導(dǎo)致腹板局部發(fā)生沿預(yù)應(yīng)力鋼束的爆裂裂縫。 (3)梁體內(nèi)力受溫差影響較大,橫向溫差應(yīng)力也是腹板產(chǎn)生水平裂縫的主要原因。 5、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板斜向裂縫 腹板斜向裂縫的產(chǎn)生原因:由于主梁承受了較大的剪應(yīng)力,因錨固區(qū)拉應(yīng)力過大產(chǎn)生斜向裂縫。 6、預(yù)應(yīng)力T梁腹板斜向裂縫 預(yù)應(yīng)力簡支T梁橋的腹板斜向裂縫主要出現(xiàn)在支座附近至1/4跨范圍內(nèi),基本與橋軸線成45°。從裂縫分布與方向分析,這些裂縫屬于結(jié)構(gòu)性裂縫,由于主跨梁承受了較大的剪應(yīng)力,腹板的主拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度主應(yīng)力,從而在腹板上出現(xiàn)了斜裂縫。另外還與腹板的厚度、構(gòu)造鋼筋設(shè)置、腹板縱向預(yù)應(yīng)力布置方式和豎向預(yù)應(yīng)力布置方式以及溫度影響有關(guān)。 7、預(yù)應(yīng)力T形梁腹板豎向裂縫 在檢測中,發(fā)現(xiàn)大部分豎向裂縫寬度較小,少量幾條裂縫寬度0.2mm。分析可能由于早期混凝土原材料質(zhì)量、澆筑及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量、施工工藝和鋼筋保護(hù)層過薄等有關(guān)。 8、鋼筋混凝土實(shí)心板梁裂縫 雖然部分鋼筋混凝土實(shí)心板梁出現(xiàn)了橫向裂縫,但最大裂縫寬度均未超過養(yǎng)護(hù)規(guī)范中規(guī)定的限值。橫向裂縫主要原因:一般認(rèn)為在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi),當(dāng)截面上的實(shí)際拉應(yīng)力超過材料的實(shí)際抗拉強(qiáng)度后便會出現(xiàn)裂縫,其形態(tài)與拉應(yīng)力的性質(zhì)有關(guān)。但這種非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的,只要裂縫寬度不超限,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)帶有輕微裂紋是完全正常的,結(jié)構(gòu)是安全的。其產(chǎn)生與以上鋼筋混凝土箱梁橋出現(xiàn)裂縫的原因類似。另外,鋼筋混凝土實(shí)心板梁的縱向裂縫與鋼筋混凝土箱梁縱向裂縫成因類似。 9、支座病害 (1)當(dāng)靜載與動載之和長期超過支座的抗壓容許應(yīng)力上限時(shí),支座就會表現(xiàn)為永久性非彈性變形直至嚴(yán)重?fù)p壞。 (2)施工時(shí),支撐墊石、梁體與支座結(jié)合不平整或不水平,導(dǎo)致支座受力不均勻,使得應(yīng)力集中部位過早破壞。 (3)支座脫空主要是由于施工時(shí)支座底部未調(diào)平鋼板或鋼板厚度不夠引起的,有些是由主梁吊裝時(shí)碰撞支座,使其偏離設(shè)計(jì)位置引起的。 10、橋臺、橋墩裂縫 (1)橋臺、橋墩的網(wǎng)狀裂縫主要產(chǎn)生原因是混凝土內(nèi)部水化熱和外部氣溫溫差影響而產(chǎn)生的溫度拉應(yīng)力所致。 (2)橋臺、橋墩的豎向裂縫,若表現(xiàn)為上窄下寬有向上發(fā)展趨勢,則由地基承載力不足或沉降不均引起;臺帽豎向裂縫是由臺身豎向裂縫向上延伸所致,或是由于臺帽在支座墊石下未布置鋼筋或布筋不足所致,也可能是受到過大的沖擊所引起,與混凝土澆筑質(zhì)量和鋼筋銹脹也有關(guān)系。 (3)橋臺、橋墩的橫向裂縫多為混凝土澆筑接縫不良引起;臺背土壓力也是橫向裂縫產(chǎn)生的重要因素。
養(yǎng)護(hù)與維修建議
1、梁板裂縫
(1)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁:腹板斜向裂縫。由于處于受力區(qū)域,建議對裂縫進(jìn)行灌縫處理,然后粘貼碳纖維布或鋼板加固處理腹板豎向裂縫。由于已有加固措施,建議對腹板豎向裂縫進(jìn)行表面封閉處理,在日常養(yǎng)護(hù)和定期檢查中加強(qiáng)對裂縫變化情況的觀測,若裂縫持續(xù)發(fā)展或出現(xiàn)新的豎向裂縫,應(yīng)引起重視并采取新的加固舉措。腹板水平裂縫、底板、翼板縱向裂縫及翼板橫向、斜向裂縫。建議對于寬度小于0.15mm的裂縫進(jìn)行表面封閉處理,對于寬度不小于0.15mm的裂縫進(jìn)行灌縫處理。 (2)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁:底板橫向、斜向裂縫。對于寬度小于0.15mm的裂縫進(jìn)行表面封閉處理,對于寬度不小于0.15mm的裂縫進(jìn)行灌縫處理。對于梁底板橫向裂縫,若裂縫寬度較大,且裂縫分布密集的,建議對該區(qū)域灌縫處理后進(jìn)行粘貼碳纖維布或鋼板加固處理。 底板縱向裂縫,對于寬度小于0.15mm的裂縫進(jìn)行表面封閉處理,對于寬度不小于0.15mm的裂縫進(jìn)行灌縫處理。 (3)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫:對于腹板斜向裂縫、底板斜向裂縫、橫向裂縫,建議對裂縫進(jìn)行灌縫處理,然后進(jìn)行粘貼碳纖維布或鋼板加固處理。 對于寬度小于0.15mm的腹板水平裂縫、底板縱向裂縫及翼板橫向、斜向、縱向裂縫進(jìn)行表面封閉處理,對于寬度不小于0.15mm的裂縫進(jìn)行灌縫處理。 2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫 在日常養(yǎng)護(hù)和定期檢查中觀測裂縫發(fā)展情況。將存在表觀病害的混凝土表面清理至新鮮基面,對外露鋼筋除阻銹處理后,再用聚合物砂漿修復(fù)。 3、支座病害處治 (1)脫空支座:梁板的各個(gè)支座承壓不均,可用鋼板墊實(shí),以增大接觸面積,使各支座受力均勻。 (2)老化開裂支座:待老化開裂嚴(yán)重后進(jìn)行集中更換。 (3)剪切變形、偏位較嚴(yán)重的支座應(yīng)及時(shí)糾正。 (4)外鼓的支座:待外鼓嚴(yán)重后進(jìn)行集中更換。 4、橋墩(臺)病害處治 對未超限裂縫進(jìn)行灌縫處理,并加強(qiáng)觀測,具體措施同以上梁板裂縫處理措施;對于超限裂縫,建議灌注環(huán)氧樹脂膠,沿裂縫設(shè)置騎縫鋼筋。
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