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混凝土橋梁早期典型病害分析及養護措施探討

發表時間:2024-03-25 15:48:24 點擊: 85
混凝土橋梁早期病害  

01 上部結構病害

1、梁板裂縫

據統計,上部結構中梁板裂縫是主要的病害形式。就裂縫表現形式分析,大部分裂縫寬度未超過現行養護規范的規定值,少部分底板縱向裂縫最大縫寬超限,如個別預應力混凝土簡支箱梁和預應力混凝土簡支T梁在梁端出現少許斜向裂縫。

2、承重構件其他病害
除裂縫外,個別橋梁中主梁存在孔洞、鋼筋銹脹、露筋銹蝕、混凝土破損、剮蹭、粗骨料外露、蜂窩麻面、網裂、受水侵蝕等病害。
除主梁外,橋梁的一般承重構件中鉸縫、濕接縫、橫隔板、端橫梁等均存在病害。鉸縫主要存在勾縫脫落、水侵蝕等病害;濕接縫主要存在橫向裂縫、縱向裂縫、混凝土破損、粗骨料外露、露筋銹蝕、滲水泛白等病害;橫隔板主要存在混凝土破損、粗骨料外露、露筋銹蝕、豎向裂縫、斜向裂縫、U形裂縫、網裂、銹脹開裂等病害;端橫梁主要存在斜向裂縫、橫向裂縫、露筋銹蝕、混凝土破損等病害。

3、支座病害
橋梁支座主要為橡膠支座、滑板支座等,主要病害為局部脫空、老化開裂、剪切變形、偏位、外鼓、鋼墊板銹蝕、墊石破損、墊石開裂等。
02 下部結構病害
1、橋臺
橋梁橋臺主要結構為:框架式橋臺、薄壁式橋臺、肋板式、座板式、輕型、扶壁式、埋置式橋臺。根據檢測情況分析,橋臺主要病害為裂縫。少量薄壁式橋臺臺身豎向裂縫最大縫寬超限;肋板式橋臺臺背水平裂縫縫寬超限。
橋臺(包括臺身、臺帽、背墻)、擋塊其他個別病害有:橋臺網裂、混凝土破損、混凝土剝落、粗骨料外露、鋼筋銹脹、露筋銹蝕、蜂窩、銹脹開裂、受水侵蝕;擋塊混凝土破損、擠死、擠壓破損、粗骨料外露、麻面、鋼筋銹脹。
2、橋墩

橋梁的橋墩主要結構為:薄壁橋墩、雙柱墩和多柱墩。檢測發現,墩柱及蓋梁存在的主要病害為裂縫:墩身水平裂縫、豎向裂縫、橫向開裂、豎向開裂;墩帽豎向裂縫、斜向開裂;墩蓋梁水平裂縫、豎向裂縫;擋塊擠壓開裂。

橋墩及蓋梁存在的其他個別病害主要有:墩身網裂、混凝土破損、蜂窩麻面;墩柱混凝土破損、露筋銹蝕;墩蓋梁網裂、混凝土破損、露筋銹蝕、銹脹開裂、粗骨料外露、受水侵蝕;擋塊混凝土破損、露筋銹蝕、擠死、擠壓破損、麻面。
3、翼墻及錐護坡
橋梁翼耳墻的結構形式為鋼筋混凝土結構。存在主要病害為:耳墻混凝土破損、粗骨料外露、鋼筋銹脹、豎向裂縫、混凝土開裂、網裂、斜向裂縫、露筋銹蝕、受水侵蝕等病害。
橋梁錐(護)坡的結構形式主要為漿砌片石結構。存在的主要病害為:錐坡混凝土開裂、六角護坡磚缺失、六角護坡磚松動、裙墻混凝土破損、塌陷、沖刷、裙墻剮蹭破損、裙墻外傾、裙墻麻面、填土淘空;護坡填土缺失、淘空、塌陷、未做砌石防護、松散等病害。
03 病害原因分析
1、預應力混凝土空心板梁底縱向裂縫

(1)由于空心板梁內外溫度差,使得空心板底板橫向拉應力過大,導致縱向裂縫出現。空心板內外溫差對底板橫向應力影響較大,對頂板影響較小。

(2)由于保護層過薄,導致鋼筋生銹膨脹,從而出現沿主筋方向的梁底縱向裂縫。

(3)梁體內兩側預應力筋在張拉過程中產生橫向附加拉應力,超過梁底混凝土的最大抗拉強度,導致梁底中部沿預應力筋產生縱向裂縫。
2、預應力混凝土空心板斜向裂縫及橫向裂縫
斜向裂縫:根據檢測情況,預應力簡支空心板斜向裂縫基本處于梁端,靠近支座位置,處于結構受剪力區域。另外,出現斜向裂縫的空心板都是直接承受汽車車道荷載的板梁,由此分析,斜向裂縫出現的主要原因與荷載結構受力有關。
橫向裂縫:一是預應力空心板在混凝土成型后,預應力鋼筋放張前,構件中可能已經產生橫向裂縫,這與早期的混凝土原材料、混凝土澆筑及養護、施工工藝等有關;二是生產、堆放、運輸、安裝過程各種不當或不規范行為產生的橫向裂縫;三是由于有效預應力和混凝土抗拉疲勞強度降低產生裂縫。
3、預應力混凝土箱梁裂縫底板縱向裂縫

(1)預應力管道偏位所產生的預應力徑向力、混凝土縱向受力的泊松效應、混凝土收縮,混凝土收縮是箱梁底板縱向裂縫的主要影響因素。

(2)箱梁底板預應力波紋管下混凝土不易振搗,此處混凝土質量也是裂縫產生的影響因素之一。

(3)混凝土收縮作用,混凝土收縮產生的橫向正應力較大,同時底板預應力管道周圍混凝土相對收縮較快。
4、預應力混凝土箱梁腹板水平裂縫

(1)與混凝土的和易性、密實度有關。在底板混凝土中,碎石密集,混凝土強度較高;頂板振搗密實,收漿后混凝土強度相對腹板也較高;而在腹板中,由于預應力管道的存在,混凝土澆筑過程中不易振搗,密實性相對較低,強度也相對較低。由此相對于頂板和底板,腹板在橫向溫差應力主導作用下容易產生裂縫。

(2)預應力鋼絞線的作用。預應力鋼絞線在縱向產生的較大壓應力易在橫向產生拉應力,當鋼絞線受到縱向張拉時,因試圖繃直而產生上抬力,使波紋管發生側向脹開。若施工時預應力波紋管定位稍有偏差,這種脹開力對壁厚較小的兩側混凝土將產生較大的局部拉應力,保護層較薄一側的混凝土將受到更大的局部拉應力,可能導致相應的局部損傷,在與對波紋管灌漿時的灌漿壓力聯合作用下,導致腹板局部發生沿預應力鋼束的爆裂裂縫。

(3)梁體內力受溫差影響較大,橫向溫差應力也是腹板產生水平裂縫的主要原因。
5、預應力混凝土箱梁腹板斜向裂縫
腹板斜向裂縫的產生原因:由于主梁承受了較大的剪應力,因錨固區拉應力過大產生斜向裂縫。
6、預應力T梁腹板斜向裂縫
預應力簡支T梁橋的腹板斜向裂縫主要出現在支座附近至1/4跨范圍內,基本與橋軸線成45°。從裂縫分布與方向分析,這些裂縫屬于結構性裂縫,由于主跨梁承受了較大的剪應力,腹板的主拉應力超過混凝土的極限抗拉強度主應力,從而在腹板上出現了斜裂縫。另外還與腹板的厚度、構造鋼筋設置、腹板縱向預應力布置方式和豎向預應力布置方式以及溫度影響有關。
7、預應力T形梁腹板豎向裂縫
在檢測中,發現大部分豎向裂縫寬度較小,少量幾條裂縫寬度0.2mm。分析可能由于早期混凝土原材料質量、澆筑及養護質量、施工工藝和鋼筋保護層過薄等有關。
8、鋼筋混凝土實心板梁裂縫

雖然部分鋼筋混凝土實心板梁出現了橫向裂縫,但最大裂縫寬度均未超過養護規范中規定的限值。橫向裂縫主要原因:一般認為在混凝土結構內,當截面上的實際拉應力超過材料的實際抗拉強度后便會出現裂縫,其形態與拉應力的性質有關。但這種非預應力鋼筋混凝土構件是允許帶裂縫工作的,只要裂縫寬度不超限,鋼筋混凝土結構帶有輕微裂紋是完全正常的,結構是安全的。其產生與以上鋼筋混凝土箱梁橋出現裂縫的原因類似。另外,鋼筋混凝土實心板梁的縱向裂縫與鋼筋混凝土箱梁縱向裂縫成因類似。

9、支座病害

(1)當靜載與動載之和長期超過支座的抗壓容許應力上限時,支座就會表現為永久性非彈性變形直至嚴重損壞。

(2)施工時,支撐墊石、梁體與支座結合不平整或不水平,導致支座受力不均勻,使得應力集中部位過早破壞。

(3)支座脫空主要是由于施工時支座底部未調平鋼板或鋼板厚度不夠引起的,有些是由主梁吊裝時碰撞支座,使其偏離設計位置引起的。
10、橋臺、橋墩裂縫

(1)橋臺、橋墩的網狀裂縫主要產生原因是混凝土內部水化熱和外部氣溫溫差影響而產生的溫度拉應力所致。

(2)橋臺、橋墩的豎向裂縫,若表現為上窄下寬有向上發展趨勢,則由地基承載力不足或沉降不均引起;臺帽豎向裂縫是由臺身豎向裂縫向上延伸所致,或是由于臺帽在支座墊石下未布置鋼筋或布筋不足所致,也可能是受到過大的沖擊所引起,與混凝土澆筑質量和鋼筋銹脹也有關系。

(3)橋臺、橋墩的橫向裂縫多為混凝土澆筑接縫不良引起;臺背土壓力也是橫向裂縫產生的重要因素。
   養護與維修建議    

1、梁板裂縫

(1)預應力混凝土T梁:腹板斜向裂縫。由于處于受力區域,建議對裂縫進行灌縫處理,然后粘貼碳纖維布或鋼板加固處理腹板豎向裂縫。由于已有加固措施,建議對腹板豎向裂縫進行表面封閉處理,在日常養護和定期檢查中加強對裂縫變化情況的觀測,若裂縫持續發展或出現新的豎向裂縫,應引起重視并采取新的加固舉措。腹板水平裂縫、底板、翼板縱向裂縫及翼板橫向、斜向裂縫。建議對于寬度小于0.15mm的裂縫進行表面封閉處理,對于寬度不小于0.15mm的裂縫進行灌縫處理。

(2)預應力混凝土空心板梁:底板橫向、斜向裂縫。對于寬度小于0.15mm的裂縫進行表面封閉處理,對于寬度不小于0.15mm的裂縫進行灌縫處理。對于梁底板橫向裂縫,若裂縫寬度較大,且裂縫分布密集的,建議對該區域灌縫處理后進行粘貼碳纖維布或鋼板加固處理。

底板縱向裂縫,對于寬度小于0.15mm的裂縫進行表面封閉處理,對于寬度不小于0.15mm的裂縫進行灌縫處理。

(3)預應力混凝土箱梁裂縫對于腹板斜向裂縫、底板斜向裂縫、橫向裂縫,建議對裂縫進行灌縫處理,然后進行粘貼碳纖維布或鋼板加固處理。

對于寬度小于0.15mm的腹板水平裂縫、底板縱向裂縫及翼板橫向、斜向、縱向裂縫進行表面封閉處理,對于寬度不小于0.15mm的裂縫進行灌縫處理。
2、鋼筋混凝土結構裂縫
在日常養護和定期檢查中觀測裂縫發展情況。將存在表觀病害的混凝土表面清理至新鮮基面,對外露鋼筋除阻銹處理后,再用聚合物砂漿修復。
3、支座病害處治

(1)脫空支座:梁板的各個支座承壓不均,可用鋼板墊實,以增大接觸面積,使各支座受力均勻。

(2)老化開裂支座:待老化開裂嚴重后進行集中更換。

(3)剪切變形、偏位較嚴重的支座應及時糾正。

(4)外鼓的支座:待外鼓嚴重后進行集中更換。
4、橋墩(臺)病害處治
對未超限裂縫進行灌縫處理,并加強觀測,具體措施同以上梁板裂縫處理措施;對于超限裂縫,建議灌注環氧樹脂膠,沿裂縫設置騎縫鋼筋。

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內容來源:道路之家

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