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钢筋混凝土桥梁维修加固技术应用探析

2015-05-30舍纪新吴斌杨平

文化产业 2015年8期
关键词:桥梁裂缝

舍纪新 吴斌 杨平

摘 要:随着经济的不断发展,交通运输量增长迅猛,诸多桥梁长期处于大负荷使用状态,造成众多问题的发生,影响了桥梁的正常使用。为保障桥梁的安全畅通,应对桥梁进行及时检修,以便发现问题及时处理,避免重大安全事故的发生。

关键词:桥梁;裂缝;维修加固;

中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2015)-08-00-01

一、引言

我国社会经济迅速发展的同时,交通量也在与日俱增,诸多桥梁长期处于超负荷使用状态,轻则桥面铺装层脱落,混凝土开裂,钢筋锈蚀;重则桥梁主要构件出现大量纵横裂缝,板块断裂等功能性病害,这些年发生的桥梁坍塌事故,多数是因为危旧桥桥梁长期在超荷载作用下老化损坏十分严重,满足不了现有使用要求。因此,应该高度重视桥梁的日常养护管理,出现轻微病害应及时加固维修。

二、钢筋混凝土桥梁常见问题

(一)混凝土缺陷及裂缝。混凝土是一种耐久性材料,其耐久性主要由混凝土质量及环境因素决定。在化学和物理反应的作用下,混凝土会出现各种各样的病害。混凝土的主要病害可归纳为表层缺陷及裂缝两大类。混凝土的病害会直接影响桥梁结构的承载能力、使用性能和耐久性。混凝土表层缺陷主要有蜂窝、麻面、露筋、磨损、老化、剥落等。混凝土表层缺陷是由混凝土性能不良、施工不当、结构不合理及外界荷载环境条件等因素引起的。混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷以及微裂缝不断扩展而形成的,是混凝土结构最主要同时也是危害最大的病害。混凝土裂缝根据形成原因不同可分为结构性裂缝和非结构性裂缝。因此,裂缝的产生的原因包括材料因素、施工因素、荷载条件、桥梁结构的不均匀沉降或变形及外界环境因素等。

(二)钢筋腐蚀。钢筋腐蚀是由于自身的抗腐蚀性能差和环境中不利因素的侵蚀作用造成的。混凝土中钢筋的腐蚀一般为电化学腐蚀。钢筋腐蚀过程中伴有体积膨胀,会使混凝土出现沿钢筋纵向分布的裂缝,造成钢筋与混凝土之间的黏结力发生破坏,钢筋截面面积减少,最终导致结构构件出现承载力降低、变形和裂缝增大等不良现象。影响混凝土中钢筋腐蚀的因素主要有混凝土液相PH值、混凝土中Cl-含量、掺合料的数量、混凝土的密实度和保护层厚度、环境条件等。

(三)桥面系病害。1、桥面铺装层病害。桥面铺装层发生病害将会降低行车的舒适性和安全性,严重的还会导致桥梁主体结构损坏,从而影响桥梁结构的承载能力及使用寿命。桥面铺装层病害与外界环境、桥梁及主梁的结构形式有关,因此,桥面铺装层病害往往最先出现在主梁或主拱圈负弯矩区域。混凝土桥面铺装层常见的病害有裂缝、磨光、脱皮露骨、高低差、坑槽等。混凝土类桥面铺装层病害发生的主要原因有施工不当、温度变化、混凝土干缩裂缝、桥梁结构的不均匀沉降或变形等。2、伸缩缝病害。伸缩缝的作用主要是保证梁体能够适应由于混凝土徐变和收缩、温度变化、荷载等作用引起的变形。桥梁伸缩缝是桥梁结构的薄弱位置,也是桥梁的重要部位。伸缩缝过早的发生病害,不利于行车的舒适性和安全性,严重的病害会影响桥梁结构的正常使用功能。伸缩缝由于设计原理、使用材料、施工方法不同会发生不同类型的病害。钢筋混凝土桥梁伸缩缝的常见病害有:伸缩缝防水材料的脱落、老化、接头活动异常,构造部位下陷或凸出,锚固构件损坏,伸缩缝凹槽填入其他硬物,不能自由变形等。伸缩缝发生病害的原因,除了其本身的构造问题之外,还有其他很多因素:设计因素、施工因素、管理养护因素及荷载作用因素等。

(四)支座病害。支座是桥梁的重要组成部分,其作用是能够有效地将上部结构的荷载传递给墩台,并适应由于荷载及非荷载因素所产生的变形,从而确保桥梁结构的受力情况与计算简图相符合。支座在长期使用过程中发生的病害,会对桥梁上、下部结构产生不利影响,甚至可能对桥梁结构造成重大损伤。不同的支座形式,其病害形式也不同,如支座构件缺陷、支座构件变形或变位等。钢筋混凝土桥梁常见的支座形式有板式橡胶支座、盆式橡胶支座等。板式橡胶支座的主要病害是脱空、老化开裂及剪切变形。盆式橡胶支座的主要病害是固定螺栓剪断、螺母松动。支座发生病害的原因包括支座的设计不周全、施工制作不完备、维修养护不善及主体结构的位移、不均匀变形等。

三、钢筋混凝土桥梁维修加固技术应用

(一)桥梁维修加固的基本方法。桥梁加固方法常见为粘贴钢板、碳纤维复合材料加固和增加构件截面加固技术。粘贴钢板加固技术具有施工周期短、坚固耐用、成本低特点,该技术可提高桥梁结构的强度和刚度,满足施工需求的同时,还能根据具体问题灵活改变施工方案;纤维复合材料加固技术具有抗疲劳性和耐腐蚀性等优点,施工方便,效果好;增加构建截面加固技术可以提高桥梁主承轴的承受力,但其建设周期较长。

(二)桥梁维修加固方法应用。1、拓宽加固应用。拓宽加固方法成本较高,但对于交通影响较小。该方法实施时,需对原有桥梁结构进行拆除,其施工成本较高;若桥梁结构为新结构,可在原地施工,对桥加宽加固应在初始墩大桥允许的范围内,设计施工方案,以节约成本,但该法外观质量较差。2、主梁加固法应用。通过对桥墩顶梁端的空间进行合理利用,进而布设相应的横向悬臂梁,同时安装相应的预制微弯板;在悬臂梁设置预制人行道梁,对于旧桥面板采用混凝土进行浇筑施工,同时在桥面铺设混凝土时应考虑混凝土的浇筑过程是否与施工组织设计相一致。为提高浇筑后的混凝土结构整体性,在混凝土浇筑前预铺钢筋网,同时在挑梁中心部位还应当设置桥面伸缩缝,进一步达到提高桥梁结构承载力的要求。3、桥台后座加固方案。对于采用桥台后座加固施工方法,对于桥台后座路面应当采取措施进行清除。采用钢筋混凝土预制板达到连接两侧墙的目的,进而进行路面新混凝土铺设;对于桥梁后座,应当在铺设混凝土时预留出一定的空隙,进而在加固后的桥梁具体使用过程中能够有效耗用桥梁承受的动荷载,进一步提高桥梁承载力。

四、总结

钢筋混凝土桥梁对于交通运输业的发展,具有重要影响。随着使用时间的延长,气候等自然因素的影响,以及长期超负荷运行等多方面的影响,桥梁出现的质量问题越来越多,若不及时对病害进行处理,则可能引发严重的安全事故,给行人和社会造成严重的损失。

参考文献:

[1]陈红梅. 钢筋混凝土桥梁病害分析及其维修加固[D].大连理工大学,2011.

[2]卢玉凡. 浅析混凝土桥梁裂缝成因[J]. 四川水泥,2015,04:125.

[3]何伟. 桥梁维修及其加固技术探析[J]. 民营科技,2014,09:156.

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