高速公路桥梁梁板裂缝的原因及处治措施

高速公路桥梁梁板裂缝的原因及处治措施

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摘要:道路桥梁施工建设是一项工程量大而又复杂的工程,在施工的过程中,无论哪一个环节出现了问题都会影响整个施工过程,导致施工裂缝的产生。因此,在施工过程中应当尽力避免造成裂缝的因素,保证施工的质量。此外,如果出现了施工裂缝,应当结合出现的原因进行研讨分析,提出相应的解决措施。并加强后期工作,严格按照操作工序进行操作,避免施工裂缝的产生,确保道路桥梁养护的有效性,延长道路桥梁的使用寿命。

关键词:高速公路;桥梁梁板;裂缝原因;处治措施

引言

裂缝是混凝土结构最常见的病害,公路工程也是如此。随着高速公路通车时间的延长,沿线桥梁的裂缝日益增多,不但裂缝数量增加,有的还很严重。因此,高速公路的维修,不仅仅是维修路面,对沿线桥梁进行检测、补强加固也是公路养护的一项重要内容。

1裂缝产生的原因分析

1.1原材料因素

水泥采用大同水泥42.5R,经检验符合规范要求,水泥用量:500kg/m3。高强混凝土由于其水泥用量大多在(450—600kg/m3),是普通混凝土的1.5—2倍。这样在混凝土生成过程中由于水泥水化而引起的体积收缩即自缩就大于普通混凝土,出现收缩裂缝的机率也大于普通混凝土。同时在硬化早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。碎石采用怀来碎石,级配符合规范要求,压碎值8.3%<12%(规范指标),含泥量0.7%符合规范要求.砂采用万全兴达,符合规范要求,细度模数Mx=2.7,级配符合规范要求.水采用机井水,属饮用水。

1.2设备因素

对张拉设备进行校验,如果张拉用的千斤顶油表度数不准,张拉力超过设计值,造成台座变形位移,假如浇注完混凝土后,台座发生变形,混凝土表面就会产生裂纹.经检查,设备符合要求,台座地基满足要求,没有发现台座变形、位移、下沉现象。

1.3施工工艺因素

(1)混凝土的拌制。拌和设备是500型强制式搅拌机,拌和时间为1min左右,时间过短,从而影响混凝土的均匀性,取其坍落度为13.5,判定水灰比超过了设计用量,水灰比过大,混凝土干缩量加大,产生干缩裂缝。(2)混凝土浇注.工地采用插入式振动器振密,振捣过程出现过振现象,致使混凝土表面粗细集料离析,靠近模板的混凝土表面细集料集中。(3)混凝土养生.现场操作往往是等混凝土脱模后才开始养生,空心板顶面裸露在大气中,夏季最高气温达35℃,加快了水份的蒸发,致使表面干缩裂缝。

1.4混凝土自身应力形成的裂缝

(1)收缩裂缝。混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的,在混凝土内呈现含水梯度.因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,致使表面混凝土承受拉力,内部混凝土承受压力。当表层混凝土所产生的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。(2)温度裂缝。混凝土受水泥水化放热、阳光照射、夜间降温等因素影响而出现冷热变化时,将发生收缩和膨胀,产生温度应力,温度应力超过混凝土抗拉强度时,即产生裂缝。可以初步推断是由于水化热过大引起的温度裂缝。

2结构分析

虽然各国的规范明确规定允许混凝土构件在开裂的状态下工作并对裂缝隙的宽度作了限制。但由于桥梁结构处于交通流量大,重载车辆多的特殊环境中,在荷载反复作用,气温、干湿度的反复变化中,就会使上述原因产生的裂缝扩展、加宽、密度增加,所以对公路桥梁的裂缝应持慎重态度,对裂缝的鉴别应从结构安全度、耐久性、建筑功能等方面考虑处理方法。(1)结构安全方面①经过结构分析确认为压裂或胀裂;②承载能力达不到标准规范要求;③裂缝不断扩展、混凝土压碎、保护层剥落;④影响结构刚度和整体性的裂缝;⑤对构件危害严重的裂缝。

耐久性方面。①裂缝宽度超过规范规定;②根据钢筋锈蚀、混凝土碳化等情况判定钢筋已锈蚀;③温差、湿度变化大,震动、混凝土内掺有氯盐、侵蚀性环境的不利影响等引起的裂缝。(3)功能方面①破坏建筑物密闭性的裂缝;②防水性能丧失,引起建筑渗漏的裂缝。

3梁板裂缝的处理方法

对桥梁结构的裂缝经以上内容的判别可采取不同的处理方法:对不影响结构安全度、耐久性和使用功能的裂缝,可采用高强度建筑结构胶灌缝、封闭,以恢复结构整体性,提高耐久性。例如:在铁道部北京、上海、成都、济南等铁路局对于大批的带有裂缝的钢筋混凝土桥梁,经鉴定裂缝对结构强度和承载力未产生影响的前提下,利用低压注浆的方法,修补了各种钢筋混凝土桥梁达数百孔,收到很好的效果;辽宁省高速公路建设中在京沈高速公路针对钢筋一些钢筋混凝土连续梁桥上不影响结构安全的裂缝也采用这种方法,效果显著。对于结构承载力不足或因结构有缺陷的补强加固。常用的补强加固方法有:粘钢加固法,包碳纤维加固法,体内预应力及体外预应力加固法。

3.1粘钢加固法

粘钢加固法粘钢加固就是用高强度建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土构件需要加固补强部位的表面,可提高结构的抗弯、抗剪能力,还能封闭裂缝,阻止其继续扩展。粘钢加固技术与传统的处理裂缝构件方法(更换梁板)相比,具有无法比拟的优点:(l)粘结剂硬化速度快,工期短;(2)粘钢技术工艺简单,无须损伤原构件,只要对其表面进行处理;(3)建筑结构胶强度高,可以使加固体系与原构件形成一个良好的整体,受力均匀,不会在混凝土中产生应力集中现象;(4)粘贴钢板所占的空间小,几乎不增加被加固构件的断面尺寸和重量;(5)粘贴钢板的最大优点是:可提高结构构件的抗凝性,抑制裂缝开展,提高承载能力。

3.2施工工艺流程

(1)粘钢加固技术施工工艺流程如下被贴混凝土和钢板表面处理※加固构件卸荷、黏结剂---涂结构胶---粘贴---固定加压---固化---卸载、检验---防腐、粉刷工程实例:日本某公路地上、地下双层车道,其纵横框架由于混凝土严重碳化、钢筋锈蚀,断面损失率达20%,混凝土保护层剥落,采用了粘钢技术进行补强加固。为确认补强加固的效果,在做了大量的粘贴钢板补强加固混凝土梁的静载试验后,又做了200万次疲劳荷载作用下的试验。结论是:①补强加固后的混凝土梁静载试验表明:它具有与配置等量钢筋的混凝土梁具有相同的承载力;②在静载作用下产生的裂缝没有因施加200次疲劳荷载而扩展;③经粘钢加固的混梁在疲劳荷载作用下,其承载力与静载作用无任何差异。

3.3包破纤维加固法

用碳纤维加固混凝土构件是一项高科技技术。碳纤维材料的强度高,韧性好。一层0.lmm厚的碳纤维相当于2mm厚钢板。用高强度建筑结构胶将其粘贴于混凝土构件表面能起到与粘贴钢板相同的作用。由于碳纤维更为轻、薄,还可卷起折叠,方便运输,比钢板具有更强的可操作性,尤其是能有效的封闭裂缝,阻止裂缝发展,同时还具有加固构件的作用。适用于大面积混凝土的加固和裂缝较多较密的构件。韩国的公路、桥梁、地铁、隧道中大量的裂缝构件都是用包碳纤维技术修补、加固的。加固工艺简单、效果好。目前我国也已开始采用这项新技术,并在多条高速公路中进行了有效的尝试,效果不错,但因其造价较高故没有大面积推广。

结束语

社会经济是道路桥梁施工发展的基础,道路桥梁发展是社会经济进步的推动力,两者相互扶持,另一方面,对于道路桥梁来说最为重要的是保证道路桥梁施工建设的质量,质量的好坏决定着后期道路桥梁的使用情况。但是,在道路桥梁的施工过程中往往会出现各式各样的问题,其中施工裂缝对质量的影响最为重要,裂缝的问题不仅影响建筑的美观,而且对建筑的使用有一定的危险性。现在的首要工作就是分析解决问题,并提出相应的解决措施。

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