道路桥梁结构病害与加固施工分析
摘要
关键词
道路桥梁;结构病害;加固技术
正文
引言:随着我国桥梁建设规模的不断扩大,许多桥梁都面临不同程度的结构病害,影响其正常使用功能和安全性。桥梁结构病害的产生与环境、设计、施工、维护等方面因素密切相关。为保证桥梁安全运营,必须对主要病害进行全面地分析,明确病害形成机理,并针对不同病害类型采取有效的加固措施。
1.道路桥梁结构病害的概述
道路桥梁结构病害类型有以下几种:混凝土开裂是混凝土中出现的裂纹和裂隙,可能源于混凝土收缩、温度应力、荷载应力等原因。开裂会破坏混凝土的完整性,削弱其抗压强度,导致钢筋锈蚀[1]。混凝土剥落是表层或局部混凝土脱落,主要是由于钢筋锈胀、冻融作用或外力撞击引起,减小混凝土的有效截面。钢筋锈蚀是混凝土中钢筋表面覆盖氧化铁皮层,由于碳化、裂缝渗水等因素导致,会降低钢筋与混凝土的黏结力。橡胶支座损坏是支座老化、变形、位移等造成橡胶失效,无法起到支撑缓冲作用。
2.道路桥梁结构病害的原因分析
2.1设计因素
桥梁的设计不合理易导致桥梁的结构性能、功能或外观不满足要求,或者不能适应车流量、天气环境、自然灾害等因素的影响。例如,桥梁的承载力、刚度、稳定性、抗震性等不足,或者桥梁的伸缩缝、支座、抗震设施等设计不合理或缺乏。
2.2施工因素
桥梁的施工工艺不规范或质量不过关,导致桥梁的结构强度、耐久性或美观受到损害。例如,混凝土浇筑时振捣不充分,造成混凝土内部空隙、蜂窝麻面等缺陷;混凝土养护不当,造成混凝土收缩、开裂等现象;钢筋焊接或连接不牢固,造成钢筋断裂或变形。
2.3使用因素
桥梁易受到各种内外部因素的影响,导致桥梁的结构性能下降或破坏。例如,车辆超载或碰撞,造成桥梁的变形、裂缝、剥落等现象;水分和氧气侵入混凝土内部,与钢筋发生化学反应,造成钢筋锈蚀和混凝土碳化 ;冻融作用、风吹日晒等自然环境因素,造成混凝土表面应力增大,导致混凝土开裂或脱落。
2.4养护因素
桥梁没有得到及时检测、维修和保养,易加剧桥梁损坏程度[2]。例如,伸缩缝积土、止水带破损、保护带剥落等影响桥梁伸缩功能;排水设施堵塞、雨水篦子缺失等影响桥梁排水功能;防撞护栏锈胀、开裂、破损、错位等影响桥梁安全功能。道路桥梁结构病害的检测、评估和预防方法如表1所示。
表1 道路桥梁结构病害的检测、评估和预防方法
病害类型 | 检测方法 | 评估方法 | 预防方法 |
混凝土开裂 | |||
混凝土剥落 | |||
钢筋锈蚀 | |||
橡胶支座损坏 |
3.道路桥梁结构病害的加固施工技术和措施
3.1 桥梁上部结构加固技术
①外部粘贴加固法:利用高强度的材料(如型钢、玻璃钢、碳纤维等)通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部,增加结构的抗弯刚度和抗剪强度,改善结构的受力状态,该方法适用于桥面板、主梁、边梁等受弯构件的加固。
②外部预应力加固法:在结构外部设置预应力筋(如钢索、钢筋等),通过张拉预应力筋产生预应力,使结构受到预压或预拉的作用,提高结构的承载能力和抗裂性能。该方法适用于主梁、边梁等受弯或受拉构件的加固。
③改变结构体系加固法:通过改变原有结构体系的形式或布置方式,增加结构的冗余度或静定度,提高结构的整体稳定性和刚度[3]。该方法适用于桥墩、主梁等受压或受弯构件的加固,可防止或减小变形和位移,但需要对原有结构大幅改造。
④加大截面加固法:通过在原有截面上增加混凝土层或钢筋网等材料,增大截面面积和惯性矩,提高结构的抗弯刚度和抗压强度。该方法适用于桥墩、主梁等受压或受弯构件加固,可提高结构承载能力和抵抗裂缝能力,但需保证新旧混凝土之间的黏结和配筋。
3.2 桥梁下部结构加固技术
①基础扩大加固法:在原有基础的周围或下方增加混凝土或钢筋混凝土等材料,扩大基础的面积和深度,提高基础的承载能力和抗滑能力。该方法适用于基础沉降或承载不足,可改善基础的受力状态,但需要保证新旧基础之间的连接和配筋。
②基础加固桩法:在原有基础的周围或下方打入钢管桩、混凝土桩、微型桩等材料,形成加固桩群,共同承担荷载,提高承载能力和抗滑能力。适用于基础沉降或承载不足况,可增加基础的刚度和稳定性,但需要保证加固桩与原有基础之间的连接和配筋。
③基础灌浆加固法:在原有基础的下方或周围注入水泥浆、化学浆、泡沫混凝土等材料,填充土层空隙或裂缝,增加土层的密实度和强度,提高基础的承载能力和抗滑能力。适用于基础沉降或承载不足,可改善土层的受力状态,但需要保证灌浆材料的质量和灌浆范围。
3.3 桥梁病害处理措施
①裂缝修补措施:裂缝是桥梁结构常见病害之一,如果不及时修补,会导致水分、氧气、氯离子等侵入结构内部,引起钢筋锈蚀、混凝土碳化等,影响结构安全性能和使用寿命。根据裂缝的类型、位置、大小和原因,可以采用以下几种修补措施:
②表面修补法:将裂缝表面清理干净,用水泥砂浆、环氧树脂或其他粘合剂填充裂缝,并涂刷防水涂料或油漆作为保护层。该方法适用于较浅、较细、较少的裂缝修补,操作简便,成本低廉,但无法避免再次开裂。
③裂缝填充法:将裂缝清理干净,并在裂缝两侧打孔设置注射器或灌浆管,以一定的压力将低黏度、高强度的修补胶液注入裂缝腔内。该方法适用于0.1mm≤ω≤1.5mm的静止或活动裂缝、贯穿性裂缝或蜂窝状局部缺陷的补强和封闭。
④压力注浆法:以较高压力将修补裂缝用注浆料压入裂缝腔内;此法适用处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。
⑤填充密封法:在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的U形沟槽;当裂缝较细时,也可凿V形槽。然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料充填,并粘贴纤维复合材料以封闭其表面;此方法适用于处理ω大于0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。填充完毕后,其表面应做防护层。
结论:
道路桥梁结构病害是影响桥梁安全和耐久的重要因素,需要采取有效的检测、评估和预防措施,以及合理的加固施工技术和措施,以提高桥梁的结构性能和安全性能,延长桥梁的使用寿命,降低桥梁的维护成本。
参考文献:
[1]孟庆刚.道路桥梁的常见结构病害及加固技术[J].技术与市场,2020,27(01):170+172.
[2]晏军军.道路桥梁的常见结构病害与加固技术应用分析[J].科技风,2020(01):97+105.
[3]李向阳.道路桥梁的常见结构病害及加固技术[J].住宅与房地产,2019(30):194.
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