高等级公路桥梁病害分析及加固处理探讨.doc

1、1高等级公路桥梁病害分析及加固处理探讨【摘要】：随着现代社会科学技术的不断发展，高等级公路桥梁病害问题越来越受到人们的重视。同时，国家也对高等级公路桥梁加大了投资力度。高等级公路桥梁病害主要是结构裂缝，结构裂缝问题是整个工程最容易出现的质量问题，这似乎已经成为了高等级公路桥梁工程中不可避免的问题。但是，通过对裂缝产生原因的剖析以及采取科学有效的解决措施，裂缝的问题终将解决和减轻。 【关键词】：高等级 公路桥梁加固处理 中图分类号：X734 文献标识码： A 文章编号： 引言： 高等级公路桥梁的病害多样化，本文作者针对高等级公路桥梁中的病害之一，结构裂缝问题，产生的原因以及如何才能有效的进行处理

2、和解决作了详细的分析。 1. 高等级公路桥梁结构裂缝常见原因分析 11 非受力裂缝的分析 高等级公路桥梁结构中混凝土的非受力裂缝与混凝土自身的性质是有着密切的关系的。混凝土是由水泥、掺和料，外加剂于与水配制的胶结材浆体将分散的砂，石经搅拌粘结在一起的工程材料，硬结的混凝土含固相、液相，气相，是多元，多相，非匀质水泥基复合材料水泥与水反应后的水化物要比原占体积有所缩减，缩减量约相当于化合水量的214，拌和物中石子吸水也使水泥石体积收缩，虽不至于影响混凝七的外观尺寸，但在骨料约束下可引发微小裂缝和增大孔隙率。微裂的原因可按混凝土的构造理论加以解释，即视混凝土为非均质材料(如骨料，水泥石、气体、水份

3、等)，在温度、湿度变化条等条件下，混凝土逐步硬化，同时产生体积变形，这种变形是不均匀的，水泥石收缩较大，骨料收缩很小，水泥石的热膨胀系数大。骨料较小，它们之间的变形不是自由的而产生相互约束应力。在构造理论中一种极为简单的计算模型，是假定圆形骨料不变形，且均匀地分布于均质弹性水泥石中，当水泥石产生收缩的引起内应力，这种应力而引起粘着微裂和水泥石微裂。混凝土又是弹性模量较高而抗拉强度较低的材料，在受约束条件下只要发生少许收缩，产生的拉应力往往会大于该凝期混凝土的抗拉强度，导致混凝土发生裂缝。混凝土在浇筑成型后，混凝土骨料对浆体收缩的约束，使混凝土内部从一开始就产生了微裂缝，在环境温度、湿度、荷载等

4、因素作用下。这些混凝土就可发展为肉眼可见的宏观裂缝。 12 受力裂缝的分析 (1)荷载引起的裂缝 直接应力裂缝。导致直接应力的因素主要有设计阶段对部分荷载漏算或错算所产生的结构应力，结构受力假设不符合实际，结构设计期间未考虑施工的可能性或设计断面不足以及钢筋配置偏少或布置错误等；施工期间在构件上不恰当地堆放钢筋等材料或机具，或借助顶板来运送重型材料，或在不了解预制结构的前提下随意对其翻身、起吊或未按照设计图纸施工，擅自更改施工顺序或受力模式等；在使用期间出现超出3设计荷载的重型车辆或受到大雪、大风以及爆炸等冲击。 次应力裂缝。市政桥梁结构中经常出现凿槽、开洞及设置牛腿等，而常规计算难以用准确图

5、纸进行模拟计算，而实际上在受力构件上挖孔后内部“力流”将产生“绕射”现象，并在孔洞周围密集产生巨大应力，继而将导致裂缝生成。 (2)温度变化 由于温度变化导致的裂缝若为表面裂缝则其走向无规律性，若为深层或贯穿裂缝则其走向一般平行于主筋走向，且该种裂缝宽度大小不一，在温度变化影响下热窄冷宽，导致该种裂缝生成的因素主要有：日照。施工后的桥梁面板及侧面受阳光暴晒后导致该部位温度明显高于其他部位，在混凝土内部会生成温度梯度，且其呈非线性分布，最终导致混凝土内局部拉应力过大，当该应力超过混凝土所承受的极限应力则会生成裂缝。由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能

6、力，导致结构开裂。降温。天气突降大雨或冷空气侵袭以及日落等均会导致结构外表面温度突降，而内部温度降低较慢，因此也会生成温度梯度而使混凝土发生变形，若变形遭到约束则会在结构内产生应力，当该应力超过混凝土自身抗拉强度则会生成裂缝。水化热。混凝土浇筑后水泥发生的水化热反应在很大程度上升高其温度，因此会生成严重的温度梯度而引起裂缝生成。采用蒸汽养护或冬期施工时施工措施不当导致混凝土骤冷骤热而形成内部温度不均匀也会导致裂缝生成。 (3)收缩裂缝 4塑性收缩。混凝土浇筑 45h 后内部水泥发生剧烈的水化热反应，内部分子链逐步形成，继而沁水和水分急剧蒸发现象发生导致混凝土失水收缩，该类收缩量可达 1%左右；

7、骨料在自重作用下会发生下沉，过程中会受到钢筋阻挡而生成同主筋方向相同的裂缝。 失水收缩。混凝土硬结后随着内部水分逐步蒸发，温度逐渐降低且体积逐步减小，该现象称为干缩，由于表层水份损失快、内部损失慢，因此导致内外收缩量不同，即形成不均匀收缩，而表面收缩受内部混凝土的约束可导致表面混凝土受到拉应力，当其超过自身抗拉强度则会导致裂缝生成。 自生收缩。混凝土硬化过程中水泥发生水化反应导致的收缩，该类收缩与外界湿度无关，且不同种水泥所产生的收缩类型也不同。 炭化收缩。即大气中的二氧化碳同水泥水化产物间发生化学反应所引起的收缩，该类收缩在湿度为 50%左右明显发生，并随二氧化碳浓度增大而加快。 (4)地基

8、变形引起的裂缝 由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。 2. 高等级公路桥梁结构裂缝加固处理技术 2.1 表面处理法 表面处理包括表面涂抹和表面贴补。表面涂抹的范围是针对浆材难以灌入的细且浅的缝隙，表面贴补则用于大面积漏水的防渗堵漏；表面修补一般是先将混凝土表面用铁刷子打毛以填平混凝土裂缝，或用沥青5将裂缝填充，其仅适用于表面裂缝但内部无裂缝的现象，也可用混凝土石灰填充裂缝或在裂缝表面抹灰等措施以减少钢筋受到侵蚀的方法。 2.2 灌浆法 该方法适用于自微小裂缝至大裂缝，且有良好的处理效果。所用浆液有水泥浆、石灰浆、化学浆液及沥青浆液

9、。处理时应先将结构表面剥离部分去除并用水冲洗清洁，之后将基层湿润，后则开始喷浆，浆体的类型和压力的选用应结合桥梁裂缝分布情况决定，石灰浆可通过混凝土内不同的压力形成的孔眼将浆液注入，其粘稠度应结合裂缝实际情况确定；化学浆液则可在很大程度上改变浆液性能，且可对微小裂缝进行修补，同时其操作简单修补效果良好；采用灌浆法修补后可在裂缝部位粘贴钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压以增强修补效果。 2.3 结构补强 增加构件截面。该方法又可分为增加主筋补强和增加混凝土截面补强。增加主筋多采用焊增主筋法，其是先将梁类下缘混凝土保护层凿除以露出主筋，并将原箍筋切断拉直后将新增主筋焊接在原主筋下缘，施工中为减少温度应力

10、应采取断续双面施焊，并应从跨中向支点旋焊，主筋焊接完毕后应接长箍筋并重新进行保护层施工，新保护层易采用环氧砂浆或膨胀水泥浆用涂抹法或压力灌注法施工。 增设构件加固。增加主梁加固。该方法适用于地基有较好的承载力，一般将新增的主梁设置在原有主梁的两侧，可在新增主梁位置上将原桥面凿开并切断原横隔梁，利用原结构设置悬挂模板后浇筑新梁体混凝土，若为预应力梁体则应考虑在桥上无法进行张拉施工，因此应先张6拉好后方可安装就位。 粘贴加固。一般是采用环氧树脂胶液将钢板、钢筋或玻璃钢等粘贴在结构的受拉边缘或其薄弱环节，其施工方法类似于增大截面加固方法。 施加体外预应力。其是在原梁体外侧受拉区域设置预应力筋，并通过张拉过程中在梁体内产生的偏心预压力来减小荷载挠度，并实现改善桥梁结构的受力状态。 结束语： 高等级公路桥梁裂缝产生的原因多而复杂，如果不对裂缝进行系统全面的分析和研究，就很难揭示出高等级公路桥梁病害产生原因。因此，对市政桥梁裂缝的分析和研究不仅阐明了裂缝形成机理、裂缝危害性评定等问题，还直接为今后高等级公路桥梁病害的综合治理提供技术前提和决策依据。 参考文献： 1 李黎杰有关桥梁结构裂缝的机理及其防治对策探讨交通科技，2006(2) 2 张建强.桥梁结构裂缝及常用维修方法J.筑路机械与施工机械化,2005(6).