道路桥梁结构病害与加固施工分析

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

王煜

浙江交工集团股份有限公司 浙江 杭州 310000

摘要

及时检测、评估道路桥梁结构病害,采取加固施工技术和措施,是保障道路桥梁安全运营和延长使用寿命的必要条件。本文旨在分析道路桥梁常见结构病害的原因、特征和危害,探讨道路桥梁结构病害的检测、评估和预防方法,研究加固施工技术和措施,为提高道路桥梁的安全性能、使用寿命和降低维护成本提供参考。


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,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。

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

目视检查、超声波检测、红外热像仪检测

根据裂缝的形状、位置、数量、宽度和深度等特征,判断裂缝的类型、原因和严重程度

控制混凝土的水灰比、养护条件、温度应力等因素,增加混凝土的抗裂性能

混凝土剥落

目视检查、超声波检测、锤击法

根据剥落的范围、深度和位置,判断剥落的原因和影响

增加混凝土的保护层厚度,使用防腐剂或涂层,及时修补剥落部位

钢筋锈蚀

目视检查、电位法、电化学法

根据钢筋的锈蚀程度、分布和位置,判断钢筋的损失率和强度降低率

采用防腐钢筋或涂层钢筋,提高混凝土的密实性和耐久性,及时清除锈蚀物

橡胶支座损坏

目视检查、变形监测、硬度测试

根据橡胶支座的变形量、硬度值和损伤情况,判断橡胶支座的功能是否失效

选择合适的橡胶支座类型和规格,按照规范要求进行安装和调整,定期清洁和维护

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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

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:

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。

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。

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。

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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