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城市混凝土桥梁病害诊断与防治

更新时间:2009-03-28

0 引言

随着我国城市建设的飞速发展以及城市规模的不断扩大,城市桥梁的数量也越建越多。城市桥梁有钢桥、钢筋混凝土桥梁(简称混凝土桥梁)、钢混结合桥梁等,其中混凝土桥梁数量最多,它们为城市居民的出行提供了方便,为城市的发展增添了活力。然而随着城市交通量的猛增、周边环境的影响以及很多桥梁进入“老龄期”等原因[1],城市桥梁也出现了许多病害。一些病害如果不加以治理和控制,会影响桥梁的功能。

1 城市混凝土桥梁常见病害类型

城市混凝土桥梁常见的病害类型有:①结构非正常变形:梁体的下挠、基础沉降等。②结构裂缝:底板、腹板的裂缝等。③支座病害:支座发生剪切变形、脱空、锁死等现象。④环境因素引起的病害:钢筋的锈蚀及混凝土的开裂、剥落。⑤附属设施病害:伸缩缝的破坏、桥面铺装开裂、桥头搭板的不均匀沉降等。⑥施工遗留病害:蜂窝、麻面、空洞、施工缝等。

1.1 桥梁非正常结构变形

混凝土桥梁的非正常结构变形主要包括两方面:一是梁体的变形,二是基础变形。梁体变形主要表现为梁体的下挠。施工时张拉预应力不足或者后期预应力损失过大,由于超载引起的梁体刚度不足以及梁体下部混凝土开裂等原因都会导致梁体的变形。在平原地区,引发基础变形的因素主要为由于地质情况分析不明确或基础施工质量不良等导致基础发生不均匀沉降或位移。在山区城市,周期性的水流冲刷导致基础有效埋深降低或裸露在外也会引发基础的变形[2]

1.2 裂缝分类及成因

裂缝是影响桥梁结构美观、耐久性及威胁桥梁安全运行的重要病害[3]。按照裂缝形成原因一般分为两类:一类是结构性裂缝,另一类是非结构性裂缝。当结构应力达到极限值时就会出现结构性裂缝,此类裂缝外观较规则,是结构开始破坏的特征[4]

结构性裂缝产生的原因有:由于配筋不合理引起的裂缝,主要包括正截面和斜截面的裂缝。在设计阶段中配筋率不足或者布置不正确,结构刚度达不到要求等将导致裂缝发生。在使用阶段,车辆超载现象频发,超过桥梁的设计荷载也将形成荷载引起的裂缝。正截面上产生裂缝的特征一般是从构件受拉区边缘出现的与拉力垂直的裂缝。斜截面上裂缝主要是由于主筋及抗剪钢筋设置不足,沿梁端腹板产生约45°方向的斜裂缝。

回到家,颖春问我这次在山上表现得怎么样,得到周书记的表扬了吗?我说,颖春,你烦不烦啊?你就不能让我清静一下吗?见我发了火,颖春哭了,她说,孙东西,你从来就没有爱过我!我说,这和爱不爱你有什么关系嘛?颖春说,怎么没关系?当初你和我谈恋爱时你是怎么说的?愿意为我的幸福付出一切。现在,我不要你付出一切,只想让你再上个台阶把我的工作问题解决了,你却是左也不愿意右也不愿意,你这是爱我吗?颖春一边说一边哭,像个泼妇一般,早没有了当年她和我谈恋爱时的那种清纯与平和了。

由于需要装配的齿轮较多,双星行星机构的邻接条件比较复杂,它不仅需要保证内行星轮与内齿圈不干涉、外行星轮与太阳轮不干涉,而且还要保证内行星轮之间不干涉、不相啮合的内外行星轮之间不干涉.

非结构性裂缝是由荷载以外的其它作用所产生,包括混凝土收缩产生的裂缝、钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、碱骨料膨胀产生的裂缝、混凝土内外温差产生的裂缝等。

律师解答:我国《侵权责任法》第82条规定,遗弃、逃逸的动物在遗弃、逃逸期间造成他人损害的,由原动物饲养人或者管理人承担侵权责任。故动物饲养人或管理人负有对饲养的动物采取安全措施的注意义务,如果不再饲养,需要办理相关手续,进行妥善处理,否则仍应承担赔偿责任。

桥面是与车辆和行人直接接触部位,桥面质量的好坏直接影响驾驶员及行人的舒适性。桥面铺装层病害应视其病害类型、受损程度及范围采用不同的修补方法。水泥混凝土桥面局部开裂、破碎等病害应按照先锯缝、再开凿破坏混凝土,然后植筋浇筑混凝土的工序,确保一次到位。沥青混凝土桥面小范围内的裂缝可以进行沥青填缝,少量的坑槽可以进行局部挖除,用与原铺装层属性一样或相似的材料进行修补。对于大面积破坏的桥面铺装,尤其是病害面积超过桥面面积10%以上的桥面,可以选择桥面翻修方案,以保证桥面铺装层的整体性与适用性。

由于环境中Na和Ca含量高,样品处理过程中非常容易沾污。因此,超纯水需要使用现接的水,样品前处理与相应的测定也需尽快完成。

混凝土本身不可避免存在孔道、气泡、微裂缝等一些微小通道。环境中的水、空气及一些侵蚀性介质通过这些微小通道渗入到混凝土内部,与混凝土中某些成分发生物理、化学反应,影响结构的耐久性和受力性能[6]。通过调查,泰州主城区混凝土桥梁因环境引发的病害主要有混凝土碳化、氯离子侵蚀。混凝土的碳化实质是混凝土的中性化,碳化后混凝土的碱度降低,减弱混凝土对钢筋的保护作用,钢筋表面产生锈蚀,体积膨胀,导致混凝土开裂和剥落。氯离子侵蚀是指环境中游离的Cl-与混凝土中的3CaO·2Al2O·33H2O发生反应,生成CaCl2与大量结晶水,体积膨胀;另一方面,具导电作用的Cl-可以和 Fe2+反应生成 FeCl2,加速钢筋锈蚀[7]

1.3 桥梁支座病害

城市混凝土桥梁的支座多为橡胶支座。以泰州主城区城市桥梁为例,笔者所调查的12座桥梁里面有11座为板式橡胶支座,只有1座跨径较大的桥梁是采用盆式橡胶支座。橡胶支座的病害包括支座橡胶发生老化、支座剪切变形、脱空、错位等。这些病害发生的原因可以从设计、施工以及运营三方面分析。在设计阶段对支座的型号及性能了解不透彻,错误估计支座的转角与允许位移值;对于滑动支座,设计将具有横向滑动的支座错误地布置为纵向滑动支座等,这些不合理的设计会导致支座受剪切压力超出其承受极限,发生剪切变形破坏[5]。施工过程中支座垫石质量不合格、支座安放不准确、梁底预埋钢板底面不水平等容易使支座出现偏压、局部脱空等现象。城市桥梁的超载为普遍现象,在桥梁通车后,由于支座实际承受荷载超过其设计荷载,常导致其发生硬性破坏。即使不发生破坏,长期的超负荷也会导致支座使用寿命的下降。再加上养护不及时,初期产生的损伤得不到解决,从而累积为更大的病害。

1.4 由环境因素引起的结构损伤

5)家长评价。家长作为关注学校教学质量的重要群体,有较强的积极性和主动性帮助学校规范教师教学行为,搜集教学反馈意见,敦促教师提高业务素质,完善教学过程管理,进而提高教学质量。学校通过召开家长委员会及家长座谈会、发放家长问卷、开通信箱等形式,接受家长对学校教育教学质量、学生安全、学习环境建设等关系到学生学习成长的学校教学管理等方面的评价。

1.5 附属设施病害

由于城市交通量的急剧增长以及超载超限车辆的不断碾压,城市桥梁桥面铺装层的开裂、破损是常见病害之一。城市桥梁铺装层主要有两种:一是水泥混凝土桥面,二是沥青混凝土桥面。笔者通过对泰州主城区12座桥梁的实地调查,水泥混凝土桥面的病害有坑洞、磨光、局部剥落、开裂等;沥青混凝土桥面的病害有车辙、拥包、坑槽、龟裂等。桥梁伸缩缝作为桥梁附属设施中的薄弱部件,容易出现松动、损坏或者脱落的病害;另外,由于维护保养不及时,沉积在伸缩缝中的石子等杂物会限制伸缩缝的自由伸缩,导致伸缩缝损伤或者锚固件损坏,严重的会引起伸缩缝接头部位混凝土的破坏,影响桥面的美观,降低行车的舒适性。

1.6 施工遗留病害

要让文物的历史文化价值得到充分体现,作用得到充分的发挥,首当其冲的工作就是让文物“活起来”。实现这个目标,我们必须有效发掘出文物中隐藏的历史、艺术和科学等人文信息,同时通过科学、通俗、多元化的手段传递给广大的民众。实现这一点并不困难,这需要我们对文物进行由内而外的多层次探究,以及相关的文献和历史事实加以证明,将挖掘到的文物的价值和内涵使其有效地外化和具体化,并利用民众易于接受的方式,以及借助现代科技的手段,把历史的知识和内涵告诉民众,向所有的人阐述文物深层次下的故事。

2 对策分析

2.1 桥梁上部结构

对于上部结构,根据梁体的类型、跨径和尺寸,结合其损坏或变形的程度,评估桥梁实际受力状态。对于跨径较小的梁体可以采用粘贴纤维复合材料加固法。对于跨径较大梁体的底板可以采用粘贴钢板加固法。对于桥面板或拱桥拱肋等部件可以选择增大构件受力截面加固法。对采用一般方法加固效果不明显的梁体可以采用设置体外预应力筋加固法。

2.2 桥梁支座

对于支座,首先应进行病害评价,评价橡胶支座的劣化类型和劣化等级。当橡胶支座按照劣化标准判断,劣化等级为A级的支座必须要进行更换,相邻两支座永久压缩变形的差值超过支座厚度5%的也须进行更换。同一排中有一个支座因裂化等级过高而无效,则本跨同排支座都要更换。对于劣化等级较低的支座,应及时进行清洁和修补,并保持支座周围的清洁,尤其要防止橡胶接触油脂或其它腐蚀性介质。

桥梁施工有许多环节组成,任何环节出差错都会对桥梁的质量有影响。水泥存放时间过长或存放受潮会导致水泥质量下降,进而引起混凝土强度的不足。在混凝土浇筑过程中振捣时间过长会使混凝土材料产生离析,硬化后易出现光面现象;振捣不足易使粗骨料浮在表面出现蜂窝、麻面现象。施工时使用不合格的模板或者施工精度不够,易导致混凝土表面不平整。另外,施工时混凝土保护层没有严格按照设计图纸来设置,导致保护层不够或部分钢筋外露,为日后病害的出现留下隐患。

2.3 桥梁下部结构

对于桥墩桥台表面的混凝土蜂窝、麻面、漏筋、剥落等病害需清洁表面及裂缝中杂物,及时进行修补。对于基础的变形,应详细观测各部件的变形值,并对变形的原因进行分析。由基础承载力不足引起的沉降变形,当采用扩大基础时,可以通过对基础尺寸的扩大来提高承载力。对于桩基础,当墩台发生沉陷时,如果是由于桩基深度不足造成,则可通过拓宽承台、增加桩的数量来加固。由于风蚀、水蚀等造成桩基钢筋外露、混凝土剥落等病害,应仔细清除表面松散混凝土层和钢筋除锈,并根据地质情况、缺陷长度、缺陷深度等加包钢筋混凝土层[8]

2.4 桥梁附属设施

短期来看,非结构裂缝对结构的承载力影响不大,但是如果任由发展,这些裂缝的存在会对桥梁的耐久性和适用性产生不良影响,最终也会影响结构的承载力。

对伸缩缝应加强日常检查,及时清理沉积在缝中的杂物。对于锚固件损坏、非正常变形过大等病害较严重的伸缩缝应及时更换,并对伸缩缝两边接头部位进行修复和加固。防止由于接缝处不平整导致桥头跳车,加速病害的发生。

3 结语

结合城市钢筋混凝土桥梁实际使用状况,可以通过对桥梁的非正常变形、裂缝、支座病害、环境影响因素、附属设施病害等进行调查和分析,找出病害产生的原因,并通过相关工程进行试验研究,找出有效处理病害的方法。

(1)通过选择性地批量调查城市混凝土桥梁存在的病害,对相关问题进行分类,准确判断病害成因,评估其对桥梁的影响。

(2)对典型病害,参考桥梁工程维修实践,对已有的防治病害方法进行跟踪调查,并对其防治效果进行评价。

(3)从源头抓起,严把设计关;严把施工关,合格的施工也是桥梁能够健康运营的基本保证。

(4)加强养护,出现病害问题要及时发现及时解决。随着城市桥梁数量的增加以及桥龄的增长,应建立城市桥梁健康监测系统,通过运用精密传感器和信息化技术,实时监控桥梁的健康状况,以便及时有效地进行桥梁养护。

参考文献

[1]黄明.城市桥梁病害分析及养护管理对策[J].交通世界,2016(29):112-113.

[2]谢成刚.桥梁基础病害整治[J].江西建材,2015(8):132.

[3]刘松平.钢筋混凝土桥梁裂缝成因分析与加固措施研究[D].杭州:浙江大学,2012.

[4]陈绍元.结构检测中的钢筋混凝土裂缝评定与处理[J].武汉工程职业技术学院学报,2006,18(2):1-4 .[5]张银.板式橡胶支座病害成因与防治措施[J].交通标准化,2014(14):121-127.

[6]刘山洪,刘毅.桥梁病害种类及处理方法[J].重庆交通大学学报自然科学版,2008(27)902-905.

[7]王科,王建华.钢筋混凝土桥梁病害的分析及处理[J].商品混凝土,2013(9):121-122.

[8]欧阳天水,王万平,刘景生.山区公路桥梁桩基病害原因分析及处治 [J].公路交通科技 (应用技术版),2012(12):134-136.

 
叶伟,王知乐,肖冲
《江苏建材》 2018年第02期
《江苏建材》2018年第02期文献

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