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混凝土桥梁病害诊断及加固技术

发表时间:2023-08-30 17:24:08 点击: 85

对混凝土结构而言,其病害的最终形式是裂缝。虽然裂缝在规范里是作为正常使用状态中耐久性来评价,但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的,由安全状态随着时间的延伸而逐渐转化为不安全状态。

混凝土收缩裂缝:当收缩受到约束而产生的拉应变大于当时砼的极限拉应变就会 产生与拉应力方向相垂直的裂缝。

构件表面收缩龟裂:这类收缩裂缝多数是混凝土构件表层由于养护不当,表层失水、干缩所造成。这类裂缝一般不深,多数深度不超过钢筋保护层厚度。

墩台混凝土的竖向收缩裂缝:在岩石基础上浇筑的墩台混凝土,混凝土墩身要收缩,岩石基础不收缩,由此产生收缩差,岩石基础阻止墩身砼收缩而在横向产生拉应力,当该拉应力大于该时段的混凝土极限拉应变就会产生竖向裂缝,这类墩身、台身的竖向裂缝为下宽上细,当台身较厚,由于表层收缩大、内部收缩小,因此显示表层裂缝宽些、内部裂缝细些,一般不贯通。在先浇筑好的砼承台上再浇筑薄壁砼墙身(C30,水灰比达0.63,泵送砼)。由于第一次浇筑的砼龄期长些,其收缩已完成一部分,后期收缩要小一些,但后浇的薄壁墙身收缩显然要大于先浇部分砼的后期收缩量,导致产生收缩差而裂缝。由于墙体薄,故裂缝贯通。

老桥混凝土腹板的碳化收缩现象:如苏式T梁腹板经常发现枣核形裂缝,即二端细,中间粗。裂缝下端细是由于下缘配筋量大,裂缝上端由于逐渐上伸到受压区而消失。裂缝中间粗有二个原因:一是腹板水平钢筋少;二是在原有裂缝基础上,由于碳化收缩而使裂缝宽度增宽。

预制构件拼装湿接头收缩裂缝的危害:

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(1)拱片之间的横系梁、横隔板的湿接头产生收缩裂缝后,大大减弱桥梁横向整体性。造成拱片顶部桥面顺桥向裂缝。荷载横向分布集中,降低承载能力。产生横向摇摆。

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(2)空心板梁铰缝砼收缩产生缝隙后,当桥面铺装钢筋配筋率低时,易造成桥面沿梁长产生顺桥向裂缝,降低横桥向整体性,使荷载横向分布集中,并由此降低桥梁承载能力。

(3)空心板梁封头板砂浆收缩裂缝引起渗水,使空腔内聚积大量水,曾经在一块空心板梁的空腔底部钻一孔, 出水量达0.6m3,对普通钢筋砼空心板梁的受力裂缝在受荷时张开内部水渗出,导致钢筋锈蚀严重。

(4)中层式拱吊杆上端封锚砼因收缩裂缝渗水,通过锚头孔隙流水钢束而锈蚀。

钢筋锈蚀引起的裂缝:

砼中钢筋产生锈蚀后,由于锈皮会吸湿产生化学反应而膨胀,其体积将增大2~4倍,从而胀裂砼保护层。

对于钢筋锈蚀,首先要分析是先锈后裂,还是先裂后锈。

钢筋锈蚀引起裂缝形态一般是顺筋向的。对先锈后裂的混凝土构件,实际上在钢筋锈蚀早期,构件内部已有层离裂缝存在,但外部还尚未裂缝,此时可用小锤轻敲听声,有空壳声表示内部已有裂缝起壳,然后凿开检查。

钢筋锈蚀的危害:

  • 粘结力减弱,降低承载能力

  • 钢筋截面减小,降低承载能力

  • 钢筋锈蚀后易产生应力集中,增加脆性

  • 预加应力钢筋锈蚀后,在高应力作用下会加快锈蚀,即所谓应力腐蚀现象。


维修加固方法:

  • 锈蚀钢筋彻底除锈,补焊钢筋,弥补钢筋锈损,然后用砼包裹保护。

  • 锈蚀钢筋,彻底除锈,砼补强,外粘贴钢板或碳纤维布,补充钢筋截面损失。

  • 保护层混凝土已全面碳化,不防锈,采取封闭砼毛细孔,隔离水及腐蚀性物质,防止钢筋      

  • 渗入阻锈剂,防止钢筋锈蚀

骨料膨胀引起的裂缝:

根据承台裂缝二侧有高差,多处呈放射形及龟纹裂缝的特征,可以判断为粗骨料膨胀所引起,根据承台裂缝分布形态确诊含有这类膨胀性骨料是弥漫性的,通过局部打开层离裂缝部位,可见骨料表面附着一层白色粉汗水沫或白色浆状物质,这是一种反应物,正是这种反应特的膨胀,是造成承台严重裂缝的根本原因。

骨料膨胀裂缝的辨别方法: 

膨胀骨料在构件浅层,一般呈网状及放射形裂缝,裂缝交点处为膨胀骨料所在位置。

骨料膨胀剪锥体:

当膨胀骨料在钢筋背后,则骨料膨胀后,会把钢筋顶弯,此时有可能产生顺钢筋裂缝,但其长度不长,同时可能出现砼被冲剪破裂,其裂缝为周边一圈。

砼冲剪锥体边缘裂缝的二侧有高差。若内部膨胀骨料为弥漫性分布,其内部有可能产生层理状千层饼似的裂缝。

多颗膨胀源引起层离裂缝:

与网状收缩裂缝的区别有二点:一是收缩裂缝一般发生时间较早,多在施工后即发生,而骨料膨胀裂缝均在几年之后发生;二是收缩裂缝二侧无高差,而骨料膨胀裂缝二侧有高差。

处理方法 :

1、在施工前,应该对骨料进行检验,对水泥及添加剂的碱含量加以控制,做好防水隔离,这是最好的预防措施。 

2、对于已建结构,必须发现一处应及时进行有效修补一处,同时作好混凝土毛细孔封闭工作,隔绝水分或潮气浸入,以减缓病害发展速度。若发现病害已较严重维修加固已不经济时,则应拆除重建。

大体积混凝土水化热引起的裂缝:

•大体积混凝土浇筑过程中,由于水泥水化过程中会产生大量热量,导致内外温差而裂缝,一般在浇筑过程中,应采取措施控制内外温差而裂缝,一般在浇筑过程中,应采取措施控制内外差不超过25℃;但往往由于管理不善,保温措施不力而裂缝。

预加应力不足引起裂缝:

预加应力不足,会导致混凝土结构提前出现裂缝,图为由于对箱梁剪滞效应估计不足,而导致预加应力不足而产生正截面裂缝。

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桥面纵向裂缝:

•桥面纵向裂缝主桥梁上部结构横向整体性差所致。

拼装式T 梁,由于横隔板拼缝处下缘焊接钢板脱焊,导致横向整体性差而使桥面产生错动裂缝。

支座变位引起的裂缝:

连续梁因桥墩不均匀沉降引起的裂缝。



内容来源:微土木人

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