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            中鐵城際|敲黑板!橋梁裂縫原因分析及修復加固方法

            新聞時間:2024-06-15 文章來源:網絡 文章作者:admin

                   橋梁往往因實際通行荷載大于原設計標準等級,通行交流量遠超設計導致供需不平衡造成橋梁嚴重雍塞,常引起橋梁構件的損壞,為保證其安全性,就需要經常進行維修來滿足其使用功能并延長其使用壽命?;炷两Y構在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫,歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。主要原因:

            1、在設計外荷載作用下,由于結構物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮,從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。例如兩鉸拱橋拱腳設計時常采用布置“X”形鋼筋、同時削減該處斷面尺寸的辦法設計鉸,理論計算該處不會存在彎矩,但實際該鉸仍然能夠抗彎,以至出現裂縫而導致鋼筋銹蝕。

            2、橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等,在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算,一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明,受力構件挖孔后,力流將產生繞射現象,在孔洞附近密集,產生巨大的應力集中。在長跨預應力連續梁中,經常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束,設置錨頭,而在錨固斷面附近經??梢钥吹搅芽p。因此,若處理不當,在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。

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                   實際工程中,次應力裂縫是產生荷載裂縫的最常見原因。次應力裂縫多屬張拉、劈裂、剪切性質。次應力裂縫也是由荷載引起,僅是按常規一般不計算,但隨著現代計算手段的不斷完善,次應力裂縫也是可以做到合理驗算的。例如現在對預應力、徐變等產生的二次應力,不少平面桿系有限元程序均可正確計算,但在40年前卻比較困難。在設計上,應注意避免結構突變(或斷面突變),當不能回避時,應做局部處理,如轉角處做圓角,突變處做成漸變過渡,同時加強構造配筋,轉角處增配斜向鋼筋,對于較大孔洞有條件時可在周邊設置護邊角鋼。


                   荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現不同的特點。這類裂縫多出現在受拉區、受剪區或振動嚴重部位。但必須指出,如果受壓區出現起皮或有沿受壓方向的短裂縫,往往是結構達到承載力極限的標志,是結構破壞的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。根據結構不同受力方式,產生的裂縫特征如下:

            1、中心受拉。裂縫貫穿構件橫截面,間距大體相等,且垂直于受力方向。采用螺紋鋼筋時,裂縫之間出現位于鋼筋附近的次裂縫。

            2、中心受壓。沿構件出現平行于受力方向的短而密的平行裂縫。

            3、受彎。彎矩最大截面附近從受拉區邊沿開始出現與受拉方向垂直的裂縫,并逐漸向中和軸方向發展。采用螺紋鋼筋時,裂縫間可見較短的次裂縫。當結構配筋較少時,裂縫少而寬,結構可能發生脆性破壞。

            4、大偏心受壓。大偏心受壓和受拉區配筋較少的小偏心受壓構件,類似于受彎構件。

            5、小偏心受壓。小偏心受壓和受拉區配筋較多的大偏心受壓構件,類似于中心受壓構件。

            6、受剪。當箍筋太密時發生斜壓破壞,沿梁端腹部出現大于45°方向的斜裂縫 當箍筋適當時發生剪壓破壞,沿梁端中下部出現約45°方向相互平行的斜裂縫。

            7、受扭。構件一側腹部先出現多條約45°方向斜裂縫,并向相鄰面以螺旋方向展開。

            8、受沖切。沿柱頭板內四側發生約45°方向斜面拉裂,形成沖切面。

            9、局部受壓。在局部受壓區出現與壓力方向大致平行的多條短裂縫。

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            橋梁結構加固的工作程序為:

            橋梁檢定——確定加固方案——施工圖設計——施工組織設計——施工一一工程驗收。對橋梁結構加固方案的選擇十分重要,方案的優劣不僅影響資金的投人,而且將影響橋梁加固的質量。合理的加固方案應該達到加固效果好,對使用性能影響小,技術可靠,施工簡便和經濟合理。

            對于產生裂縫的橋梁,要恢復橋梁結構的耐久性以及防水性能,就要對混凝土裂縫進行填充,所要用到的技術方法有以下幾種:

            (1)表層修補法。當出現較小的橋梁裂縫時,可采用對裂縫表層涂抹防水涂料及填料的方法進行處置,從而增強裂縫橋梁的耐久性及防水性。如果出現較大的裂縫,且裂縫有不斷擴張的趨勢,則要選擇伸縮性強的材料對其進行修補。

            (2)注漿法。注漿法是指當橋梁出現裂縫時,在橋梁裂縫中填充水泥或樹脂類物質,以此來增強橋梁的耐久性及防水性能。通??蛇x用的首要材料為:環氧樹脂。在修復時,應選擇低速低壓式注入法。鋼釘與環氧樹脂注入法一起運用的話,可大大增強橋梁裂縫方位的整體性,是一種避免裂縫惡化的好辦法。

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            (3)填充法。在對橋梁維修加固時,裂縫填充法是適合修復大裂縫(0.3mm)的辦法,作業簡單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理。在具體操作中應沿著橋梁裂縫鑿出一條深槽,然后在深槽中填充各種粘性材料。例如瀝青、環氧樹脂、膨脹水泥、水泥砂漿及多種化學加固劑等。

            (4)噴涂法。噴漿修補法是指,在對橋梁裂縫進行鑿毛處置后,在其表層涂抹粘度高且密實的水泥砂漿,以維護裂縫的修補辦法。需要警惕的是,在噴漿之前,要將裂縫表層的剝離物清除,再用干凈水洗清洗,在噴漿前必須要將基層灑水濕潤然后再噴漿,這樣漿液輕易就能粘附在裂縫表面,起到非常好的防護作用。

            (5)粘結鋼板法。當橋梁的鋼筋構建呈現應力裂縫時,進行橋梁加固和維修時,應先對裂縫進行處置,再在裂縫處貼上粘結板,并使用膨脹螺栓對鋼板進行加固,這里要強調的是,鋼板的粘貼方向要與裂縫保持垂直。結構加固技術對橋梁結構的加固技術有:外部粘貼、加大截面、增設縱梁、改動規劃以及外部應力等加固法。

            直接涂膠粘貼鋼板宜使用錨固螺栓,錨固深度不應小于6.5倍錨栓直徑。錨栓布置的間距應滿足下列要求:錨栓中心最大間距為24倍鋼板厚度;最小間距為3倍錨栓孔徑。錨栓中心距鋼板邊緣最大距離為8倍鋼板厚度或120mm中的較小者。最小距離為2倍錨栓孔徑。錨栓用于鋼板定位或粘貼加壓,不以上面敘述限制。


                   對板應在延伸長度范圍內通常設置垂直于受力鋼板方向的壓條。壓條應在延伸長度范圍內均勻布置,且應在延伸長度的端部設置一道。鋼壓條的寬度不應小于受彎加固鋼板寬度的3/5 ,鋼壓條的厚度不應小于受彎加固鋼板厚度的1/2。

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                   對梁,應在延伸長度范圍內均勻設置U形箍(圖9.6.3),且應在延伸長度的端部設置一道加強箍。U形箍的粘貼高度應為梁的截面高度;梁有翼緣,應伸至其底面。U形箍的寬度,對端箍不應小于加固鋼板寬度的2/3,且不應小于80mm;對中間箍不應小于加固鋼板寬度的1/2,且不應小于40mm,U形箍的厚度不應小于受彎加固鋼板厚度的1/2,且不應小于4mm。U形箍的上端應設置縱向鋼壓條;壓條下面的空隙應加膠粘鋼墊塊填平。

            (6) 混凝土因堿骨料而開裂的裂縫修補

            因堿骨料反應產生的裂縫,一般為延伸性的,特別是鋼筋用量較少時,對膨脹的約束較小,于是裂縫寬度顯著變大。

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            此類裂縫特點:

            1)如果混凝土不受約束(無筋或少筋)的情況下,堿骨料反應裂縫呈網狀(龜背紋),裂縫網接近六邊形,裂縫從網結點三分岔開,夾角約120°,在較大的六邊形之間還可以再發展出小裂縫。

            2)當堿骨料反應受到鋼筋或外力的約束時,其膨脹力將垂直于約束力的方向,而膨脹裂縫則平行于約束力的方向,出現順筋裂縫。

            3)大體積無筋混凝土的堿骨料反應膨脹裂縫的深度可達數十厘米。

            4)鋼筋混凝土的堿骨料膨脹裂縫的深度一般不會超過保護層厚度,寬度多為(0.3~0.5)mm。

            5)堿骨料反應裂縫通常伴隨有滲出物,多為半透明的乳白色或黃褐色,有時也呈茶褐色或黑色。

            6)與收縮產生的網狀裂縫有相似處,但收縮裂縫出現的時間較早,多在施工后若干天內。而堿骨料反應裂縫則出現較晚,多在施工后數年甚至10~20年后。對這種裂縫,可以注入環氧樹脂或涂抹防水材料,防止水分由外部浸入,從而控制堿骨料反應。

                   裂縫修補是橋梁維修改造中重要的環節,施工前確定其施工工藝,施工中確保其施工質量。缺陷及裂縫作為隱蔽工程,需要在過程中嚴格核查現場工程量及施工質量,這對橋梁的結構性及耐久性起到重要作用。


                   中鐵城際規劃建設有限公司是集規劃、項目策劃、產業政策研究咨詢、全過程咨詢、勘察、測繪、設計、數字化服務、科研開發于一體的高新技術型集團企業。我們堅持以地方政府智庫服務為主導,以基礎設施技術(市政、公路、建筑等)為基礎,以生態與環境技術、地災治理、勘察、測繪、園林設計為輔助,以區域經濟研究、產業策劃為亮點,以項目整體策劃、全過程工程咨詢、EPC總承包為新方向。公司秉承創新驅動發展戰略,開發多元產業,用先進的理念和精湛的技藝,真誠為廣大客戶提供“全過程、全產業鏈、全生命周期”的集成式的技術與智能化服務。

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