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摘 要:随着交通量和重型车辆的增加,桥面铺装的早期损坏已成为影响混凝土桥梁使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害.结合实践工作经验,分析了混凝土桥梁的常见病害以及产生病害的原因,并对病害处理进行研究.关 键 词:混凝土桥梁,病害,分析
中图分类号:U4
该文网址:http://www.sxsky.net/jingji/0698885.html
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)16-0377-02
1混凝土桥梁病害的主要形式
1.1裂缝
裂缝是钢筋混凝土桥梁中最普遍、最常见的病害之一,不产生裂缝的桥梁几乎没有.而且裂缝往往是多种因素联合作用的结果.裂缝对钢筋混凝土桥梁的危害程度不一,严重的裂缝如贯穿缝、网裂等将会严重危及桥梁的安全运行.另外裂缝往往也会引起其他病害的发生与发展,如钢筋锈蚀、冻融破坏等,这些病害与裂缝形成恶性循环,会对桥梁的耐久性产生很大的危害.
1.2混凝土碳化及钢筋锈蚀
混凝土碳化及钢筋锈蚀现象在钢筋混凝土桥梁中普遍存在.当混凝土炭化和钢筋锈蚀程度日渐严重后,桥梁必然会产生较多的顺筋裂缝,这会造成桥梁使用安全性降低和使用寿命缩短.
1.3剥蚀
剥蚀是从混凝土的外观破坏形态着眼,对混凝土桥梁结构表面混凝土发生蜂窝麻面、露石、酥松起皮和剥落等病害的统称.根据不同的机理可分为冻融剥蚀、冲磨和空蚀、水质侵蚀、风化剥蚀等.
1.4结构构造的破坏
在钢筋混凝土桥梁中,由于结构的关键部位构造不合理、施工中存在问题或年代久远等而引起的结构构造老化、失稳、变形过大等已在一定程度上影响了桥梁的安全运行.
1.5地基不均匀沉降引起的破坏
由于地基不均匀沉降引起的破坏对结构的影响也比较大,如翼墙和锥坡的下沉、滑动、开裂,毛石墩台的贯通缝等.
2混凝土桥梁病害类型分析
通过对我省几条高速公路桥梁的实地考察发现,造成桥梁病害有设计方面的原因,也有施工方面的原因,还有使用和维修保养不当方面的原因,大致有以下四种.
(1)桥面铺装病害桥梁桥面铺装是厚度为15-20cm的复合结构层,表层沥青混凝土厚度为10cm,底层高标号钢筋混凝土调平层厚度6-10cm不等,中间再夹几厘米厚的防水层.桥面铺装病害是多种因素共同作用的结果,铺装层直接承受高速行车的冲击、剪切与磨耗,并直接受风霜雨雪及气温变化的作用、同时又受主梁的约束,因此其受力状况十分复杂,设计其合理的厚度和最佳组合方式以及采用何种材料施作,都是有待研究的课题.在施工方面有:①高程控制不准或梁体拱度控制不准导致铺装层厚度不足或厚薄不均匀,混凝土铺装层内钢筋网保护层厚薄不均使荷载作用下厚度不足部分首先破碎,②铺装层施工前梁体顶面浮层处理不彻底,导致混凝土铺装层与梁体混凝土结合不密贴,③防水层施作不精细出现漏水或渗水现象,雨水和含有空气中多种有害化学物质的水渗入混凝土铺装层内引起钢筋锈蚀,导致混凝土开裂、破碎,④泄水管、伸缩缝、施工缝等薄弱环节处理不当,造成先局部破损,然后扩展成大面破碎.在使用方面有:①超载车辆的反复碾压使得铺装层不堪重负,过早破碎,②维修养护不及时等其他许多偶然因素致使桥面铺装层破碎.桥面铺装破碎致使行车速度减慢、交通量减少,甚至可能中断交通.
(2)预应力混凝土梁裂缝重量轻、跨度大、施工简便快捷的特点使得预应力混凝土梁的应用日趋广泛,但预应力混凝土梁的裂缝始终困扰着工程技术人员.从施工角度来说,引起预制梁、现浇梁、悬臂浇筑梁裂缝的因素有:混凝土施工配合比调制不当,支架缓慢变形导致承载力不够,浇筑顺序及施工缝设置不合理,拆模时间过早,养护不及时或养护方式不合适,以及预应力张拉控制不当等.从裂缝种类区分,有干缩裂缝、温度裂缝、混凝土初凝时受到扰动面出现的裂缝、剪切裂缝等.裂缝使得混凝土内钢筋锈蚀加速,进面使裂缝范围扩大.
(3)橡胶支座变形受损橡胶支座由于构造简单、造价低廉、安装方便、均匀分散水平力、几乎无须养护的特点被广泛用于各类公路桥梁中,成为联系桥梁上部、下部的重要部件.设计方面,每种橡胶支座都有抗压容许应力,当静载与动载之和长期超过支座的抗压容许应力上限时,支座就会表现为永久性非弹性变形直至严重损坏.施工方面主要是:①支撑垫石、梁体与支座结合部不平整或不水平,导致支座受力不均匀,使得应力集中部位过早破坏,②梁体就位不准时本应吊离支座重新准确就位,而只简单前后挪动预制梁体来纠偏,使得支座还未使用就受损,当然也不排除有些支座本身质量存在问题.支座受损后,造成梁体局部下沉、桥面破坏,极有可能造成重大交通事故.
(4)桥梁外露混凝土局部破损此种情况比较普遍,在各个桥梁中均有出现,只是严重程度不同而己.破损部位多为梁体边角、墩台帽棱角、混凝土防撞墙端部或接缝部位等.混凝土局部受损是因雨水和空气中的多种有害化学物质顺着混凝土裂隙、孔隙或破碎面渗入到内部,致使钢筋锈蚀乃至损坏混凝土结构:或由于气温变化产生的温度应力破坏混凝土结构.
3主要的病害处理措施
一般的混凝土桥梁病害是由几种破坏的组合,更加加速了侵蚀的程度,例如:化学腐蚀可以导致结构的破坏,而同时又有冰冻发生,对混凝土的破坏程度远远大于两者的代数相加,盐冻对混凝土路面造成的伤害使得海西地区的一条公路只经过一个冬天就出现病害.所以探求处理病害的处理措施应该全面的从共性的上去解决.由以上几种主要的病害,可以看出混凝土的侵蚀与混凝土的强度无关,而与混凝土的密实度、孔隙特征和外界环境相关,钢筋混凝土结构的裂缝和毛细孔,是各种有害介质进行侵蚀的通道,如何致力于提高钢筋混凝土的密实度,切断与有害介质侵入的通道(即便是水和气体也会对钢筋混凝土具有一定的侵蚀性),对抑制混凝土桥梁各种病害的发生,提高结构的抗侵蚀能力和桥梁的使用寿命有着重要的意义.主要处理措施如下:
3.1选用适当的补强混凝土或砂浆
被侵蚀松动的混凝土,胶结结构已经遭到破坏,丧失了原有的强度和承载能力.在进行处理时,应剔除松动的混凝土,采用适当的混凝土或砂浆补强,侵蚀严重的应考虑增大原来结构的尺寸,降低混凝土表面的拉应力,抑制裂缝的发生,增强结构的承载能力.补强的混凝土或砂浆应具有以下性能:
(1)和易性好,具有较好的弹性和低收缩率,使补强的混凝土不开裂.
(2)与既有混凝土构件要有较高的粘接力,以及相一致的线膨胀系数,满足结构要求的抗弯强度或抗拉强度.
(3)要有较高的密实度以及抗化学侵蚀的性能,满足抗渗、抗冻要求.
3.2提高混凝土的密实度
一般病害的发生是以水为载体,通过裂缝或孔道到达混凝土内部和钢筋位置,而且裂缝越大,侵蚀的速度就越快,实验表明,桥梁结构要达到百年的使用寿命,裂缝宽度必须控制在0.15mm以内.病害处理应包括改善结构材料的防水性能和提高密实度两个方面.对于既有结构混凝土的裂缝,可以通过埋设注浆嘴进行高压注浆的方法进行填塞封堵,对于
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3.3适当增加混凝土保护层的厚度
在混凝土耐久性规范中,规定了最小保护层厚度,较原来的钢筋混凝土规范有了很大的提高,这是一条防止混凝土被侵蚀的重要手段,可以将延长有害物质到达钢筋的时间,延缓了钢筋的腐蚀,使钢筋混凝土的有效寿命得到提高.
3.4钢筋
尽管混凝土具有较好的抗渗性,但由于施工条件、施工质量的不同以及在运营过程中养护的,难以避免存在微小的孔隙和裂缝,使有害物质容易侵入,造成钢筋的腐蚀.对于侵蚀轻微的钢筋混凝土结构,在混凝土基面涂刷阻锈剂,通过渗透进入混凝土中,同时不妨碍混凝土的透气性及水分散发,保护混凝土中的钢筋,防止其进一步锈蚀.阻锈剂的掺入量与有害物质
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