公路鋼筋混凝土及預應力混凝土梁橋常見病害原因分析

2022-12-03 09:48:04 字數 4585 閱讀 8514

橋梁是公路交通的咽喉,是重要的基礎設施,由於橋梁結構反覆承受著行車荷載的磨損、衝擊,遭受暴雨、洪水、風沙、冰雪、日曬、凍融等自然因素的侵蝕破壞,特別是我國交通量和重型汽車的不斷增加,加之建築材料的性質衰變,以及由於設計和施工留下的一些缺陷,必然造成公路橋梁使用功能和承載能力的日趨退化。這些結構上的初始缺陷加上結構的自然老化使得結構上的損傷不斷積累和發展,結構的功能不斷退化,由此極有可能導致結構在一定的使用期後將成為危橋而面臨損毀、垮塌的危險。

(1)病害現象、特徵

梁體混凝土表面區域性酥鬆,水泥漿少,骨料之間存在空隙,形成蜂窩狀的空洞。在鋼筋混凝土及預應力混凝土梁體表面往往伴隨有鋼筋外露現象。

(2)病害原因分析

梁體混凝土出現蜂窩病害,主要是橋梁施工中控制不嚴造成,具體為

1 澆築梁體混凝土時,混凝土振搗不實或漏振;

2 模板空隙未堵好或模板架設不牢固,混凝土振搗時模板移位,造成嚴重露漿形成蜂窩;

3 混凝土保護層厚度設定不足,鋼筋緊貼模板,混凝土無法包裹鋼筋造成蜂窩及露筋。

4 混凝土表面蜂窩對結構承載能力影響不大,主要影響結構耐久性。

(1)病害現象、特徵

梁體混凝土表面區域性缺少水泥漿形成僅有細骨料、粗骨料的粗糙面,或者表面有許多麻點的小凹坑,一般情況下,鋼筋不外露。

(2)病害原因分析

主要是梁體混凝土施工技術粗糙造成的,具體為

5 混凝土配合比不合理,水灰比過大或過小;

6 模板表面粗糙或清理不乾淨,拆模時混凝土表面粘損出現麻點;

7 木模板澆築混凝土前沒有潤濕或潤濕不充分,澆築混凝土時與模板接觸的那部分混凝土,水分被模板吸收,使其表面失水過多形成麻麵;

8 鋼模板脫模劑塗刷不均勻或區域性漏塗,混凝土表面被粘損;

9 模板接縫拼裝不嚴密,澆築混凝土時露漿,混凝土表面出現沿板縫位置的麻麵;

10 幫浦送混凝土氣泡多,若未對混凝土進行二次振搗,氣泡未消散,一部分氣泡停留在模板表面形成麻麵。

11 混凝土表面麻面對結構承載能力影響不大,主要影響結構耐久性。

(1)病害現象、特徵

在鋼筋混凝土梁板的跨中部位,梁板的側面出現由底面向上延伸的裂縫,長短不一,最長的裂縫延伸至翼緣與梁肋相接處停止(t梁)。裂縫間距一般為0.1m~0.

2m,寬度約為0.03mm~0.1mm,對跨徑較小的梁板,其裂縫少而細。

(2)病害原因分析

鋼筋混凝土梁板豎向裂縫是在恆載及車輛荷載作用下產生的彎曲裂縫,屬於結構正常受力裂縫。

(1)病害現象、特徵

在鋼筋混凝土梁板梁板的支座至1/4跨區段的梁板側面出現的斜裂縫,傾角一般在15°~45°之間,斜裂縫由梁板底面向上延伸,裂縫寬度約在0.3mm左右。

(2)病害原因分析

鋼筋混凝土梁板豎向裂縫是在恆載及車輛荷載作用下產生的斜裂縫,屬於結構受力裂縫,斜裂縫一旦出現後,其裂縫寬度一般較大,表面梁板的抗剪承載能力不足。

(1)病害現象、特徵

在鋼筋混凝土t梁肋板表面豎向裂縫在樑高一半處附近出現,裂縫寬度較大,一般在0.15mm~0.3mm左右,裂縫上下端的寬度較小,又稱棗核形裂縫。

豎向裂縫沿跨徑方向分布位置不定,一般在1/4跨位置較常見,且裂縫條數不多。

(2)病害原因分析

12 鋼筋混凝土t梁水平分布鋼筋數量偏少或鋼筋直徑偏細,鋼筋豎向間距較大;

13 在混凝土澆築後,肋板混凝土硬化收縮受到翼板和梁肋下部較多主筋的約束不能自由伸縮形成的收縮裂縫。

(1)病害現象、特徵

在空心板底面,一般是空心板截面的兩腹板之間底面出現1~2條沿板跨徑方向的縱向裂縫,裂縫呈斷續或連續狀,並往往伴隨有滲水痕跡或白化現象。

空心板底面的縱向裂縫往往是在橋梁通車營運不久才逐漸顯現的。

(2)病害原因分析

主要原因是在空心板施工工程中,採用芯模的混凝土澆築工藝不當所引起的。

充氣橡膠膠囊是我國公路橋梁空心板施工芯模的主要型別,正確的施工方法是先澆築並振搗密實空心板底板混凝土後,再將充氣橡膠膠囊放入定位鋼筋確定的位置上,然後將膠囊充氣到規定要求,再澆築腹板及頂板混凝土。

若施工工藝控制不當,先將橡膠膠囊充氣,然後由空心板兩腹板處向下澆築底板及腹板混凝土,這樣在充氣膠囊的下部形成混凝土接縫,由於此部分混凝土無法用振搗器直接振搗,故混凝土質量較差。混凝土澆築是沿空心板跨徑方向連續施工,故形成相應的質量差的混凝土接縫。

在空心板預製過程中採用其他型別的芯模,但澆築混凝土仍採用上述的不正確方法,仍然會產生空心板底板縱向裂縫。

由於空心板底面縱向裂縫往往出現在挖空圓的下方,故空心板在施工中的養護水或營運過程中由其他渠道進入挖空部分的水積聚在此,並且在裂縫產生後由裂縫處滲出,這樣就在空心板底面縱向裂縫周圍混凝土表面形成滲水痕跡及游離石灰現象。

先張法預應力混凝土空心板底面縱向裂縫一般是底板的貫穿性裂縫,使空心板由原來的完整閉口截面變成了相應開口截面。對抗彎承載力有一定的影響,對截面抗扭效能亦有較大影響。同時空心板挖空部分的積聚水作用會造成鋼筋鏽蝕,因而影響空心板的耐久性。

(1)病害現象、特徵

預應力混凝土空心板底面橫向裂縫主要出現在空心板的跨中區段,裂縫有時會在空心板側面沿梁高方向發展,一般情況下,裂縫寬度不大。

(2)病害原因分析

1 空心板的預加力不足,造成空心板抗裂能力不滿足要求。

2 由於空心板鉸縫失效或破壞,造成單板受力過大,在車輛荷載作用下,單塊空心板承受的荷載超過按上部結構整體受力考慮荷載橫向分布係數的設計荷載。

(1)病害現象特徵

預應力混凝土空心板側面出現大致豎向的細小裂縫,有時也伴有水平裂縫,形成交錯,裂縫寬度一般在0.15mm以下,裂縫深度僅及混凝土表層。

(2)病害原因分析

混凝土空心板的這種裂縫成為表面溫度裂縫,是構件表面與內部混凝土溫差過大引起的。

預應力混凝土空心板側面豎向裂縫往往出現在施工過程中採用蒸汽養護的混凝土空心板。蒸汽養護是混凝土構件冬季施工中經常採用的養護措施,在蒸汽養護過程中,如果對養護的降溫控制不好,例如降溫速度過快,空心板受外界冷空氣的影響,混凝土表面急劇降溫,而板內部混凝土溫度還比較高,表面混凝土的收縮受內部混凝土的約束,混凝土產生拉應力,若拉應力大於混凝土的抗拉強度,則混凝土表面會開裂。

(1)病害現象、特徵

這種現象以先張法預應力混凝土空心板出現較多,表現為在營運多年後,板跨中部位上拱值(又稱反拱)仍較大,甚至出現在跨間橋面是上凸,而在支座附近橋面相對下凹。

(2)病害原因分析

先張法預應力混凝土空心板上拱值過大病害產生的主要原因為施工時預拱度設定過大所造成的。通車營運後,在荷載作用下混凝土和預應力鋼束之間在內力重分布作用下,混凝土預壓力和預應力鋼束拉力越來越大,造成空心板上拱值過大。

先張法預應力混凝土空心板上拱度過大,為保持設計的橋面標高,則空心板的跨中部位橋面鋪裝及現澆混凝土層可能較薄,而在支座區段的板部位則可能很厚,這樣,實際二期恆載作用與設計計算考慮不一致,同時,板跨中部位的橋面鋪裝由於達不到設計厚度易產生鋪裝病害。另外,在使用階段,預應力混凝土上拱度仍過大造成橋面為波浪形則引起行車的不舒適感,降低行車速度,影響橋梁適用性。

(1)病害現象、特徵

板間鉸縫混凝土剝落,往往可以在空心板底面觀察到鉸縫混凝土滲出的游離石灰,有時還表現為橋面鋪裝沿跨徑方向板間的縱向裂縫。

(2)病害原因分析

1 施工工藝欠合理,預製梁板之間橫向連線預埋鋼筋數量少或在澆築混凝土及養護過程中遭到破壞,橫向預埋筋的焊接質量不佳。

2 鉸縫混凝土配合比不良,澆築時振搗不密實,混凝土強度不夠。

3 鉸縫構造不合理,淺鉸縫由於橫向傳遞剪力的混凝土截面積較小,易受到破壞,此外鉸縫間若沒有配置一定數量的鋼筋,也可導致鉸縫的破壞。

鉸縫是空心板橫向傳力的重要構造。鉸縫混凝土的脫落造成空心板橫向連線薄弱,很容易造成空心板的單板受力過大,破壞空心板梁橋上部結構橫向整體受力,同時,使橋面鋪裝層產生沿鉸縫(縱橋向)的裂縫,甚至破壞,而橋面水易由橋面鋪裝上的裂縫進入鉸縫混凝土,進一步損壞鉸縫內混凝土。

(1)病害現象、特徵

預製t梁橫隔板連線處存在高差,橫隔板連線處混凝土剝落,鋼筋外露,或現澆濕接縫開裂。

(2)病害原因分析

1 橫隔板連線錯位是由施工不當引起的,梁板預製或安裝時尺寸偏差導致橫隔板連線處出現錯位。

2 橫隔板是梁板間傳遞橫向剪力的重要構件,在車輛荷載的作用下,橫隔板承受較大的剪力,加之橫隔板溼接縫處混凝土質量欠佳,強度不夠,澆築時混凝土振搗不密實(或未振搗)等,造成橫隔板接縫處混凝土剝落,鋼筋外露、鏽蝕。

3 對於多梁式的梁橋,其上部結構是由多根主梁及端橫樑、中橫樑組成乙個整體結構承受車輛荷載作用。橫隔梁連線錯位後無法正確焊連線鋼板,成為橫隔梁受力的薄弱截面,會導致上部結構整體受力的削弱,甚至是主梁的單梁受力過大。

(1)病害現象、特徵

混凝土連續箱梁腹板一般有兩類斜裂縫:

1 第一類斜裂縫往往出現在邊跨樑端附近區段、中跨墩支座中心線與反彎點之間的區域,斜裂縫一般由箱梁下邊緣向上斜向延伸,傾角在15°~45°範圍內,在中跨梁體上,腹板斜裂縫在跨徑之間往往對稱出現。

2 另一類腹板斜裂縫與底板的橫向裂縫相連,一般多發生在節段懸臂施工的預應力混凝土箱梁的腹板上。

(2)病害原因分析

第一類斜裂縫產生的原因:

1 箱梁截面高度和腹板厚度尺寸偏小,儘管在設計計算上滿足規範限值要求,但混凝土箱梁抗裂的富餘度不大。

2 邊跨樑端附近梁段,緊鄰支座,剪力較大,同時截面承受彎矩作用,在彎曲應力和剪應力共同作用下,腹板表面豎向彎曲裂縫會繼續斜向發展,形成彎-剪斜裂縫(圖2-5-2)。

3 預應力混凝土箱梁底板中鋼束錨固的齒板與頂板中鋼束錨固齒板之間在跨徑方向距離較小,出現腹板裂縫。

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