桥梁空心板铰缝破坏成因分析及加固修复技术
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空心板梁桥沉降缝裂缝病害及维修加固方法空心板梁桥是一种常见的桥梁结构,其具有质量轻、施工方便等优点,因此在现代桥梁工程中广泛使用。
然而,随着使用时间的增加,空心板梁桥可能会出现一些沉降缝裂缝病害,这会对桥梁的承载能力和使用寿命产生不利影响。
本文将探讨空心板梁桥沉降缝裂缝病害的原因、表现和维修加固方法。
一、沉降缝裂缝病害的原因空心板梁桥的沉降缝裂缝病害通常由以下几个方面的因素引起:1. 桥梁自身设计和施工缺陷:包括梁体强度不足、设计荷载不合理、对温度和湿度变化的响应不当等;2. 环境因素:如气候、地形、流域水文等方面的影响;3. 桥梁材料老化:由于时间的推移和环境的作用,桥梁材料如混凝土、钢材等会出现老化现象,导致桥梁结构的破损和缺陷;4. 车辆超载:如果桥梁承受长期超重车辆通行,会使得桥梁受力加大,从而加剧沉降缝裂缝病害。
二、沉降缝裂缝病害的表现沉降缝裂缝病害主要表现为以下几个方面:1. 桥梁的沉降:这是沉降缝裂缝病害最常见的表现形式,通常由于桥梁基础不稳定或沉降导致;2. 缝隙的出现:在桥梁构件和接缝处,会出现明显的缝隙,有时甚至会发展成裂缝,这会对桥梁的承载能力产生很大的影响;3. 梁体的变形:由于沉降缝裂缝病害的影响,桥梁梁体可能会发生变形,从而导致桥梁整体的不稳定性;4. 桥面的坑洞和龟裂:沉降缝裂缝病害还会导致桥面出现坑洞和龟裂现象,影响车辆行驶的平稳性和安全性。
三、维修加固方法为了有效应对空心板梁桥的沉降缝裂缝病害,可以采用以下维修加固方法:1. 桥梁基础处理:在沉降缝附近进行基础修复工作,如加固土壤、处理软土等,以提高桥梁基础的稳定性;2. 缝隙灌浆:对于桥梁的缝隙和裂缝,可以采用灌浆技术进行修复,填充缝隙并提高桥梁的承载能力;3. 梁体加固:通过在梁体上加设加固构件、加固板等,提升梁体的强度和稳定性;4. 桥面修复:对于出现坑洞和龟裂的桥面,可以进行修补和覆盖,以保证车辆通行的平稳性;5. 定期维护:对于空心板梁桥,定期巡检和维护是非常重要的,通过及时检测和处理潜在问题,可以避免沉降缝裂缝病害的发生。
空心板梁桥铰缝破坏原因分析及维修处治措施摘要:重庆市内环快速路上中小桥梁多采用空心板梁,本文结合日常维护以及定期检测状况,总结了空心板梁桥铰缝破坏的特征,从设计、施工、运营维护管理和材料自身特性等方面详细分析了铰缝破坏的成因,对维修加固方法进行了分析和比较,在此基础上提出了铰缝破坏的处治对策。
关键词:空心板梁桥;铰缝破坏;成因分析;处治对策1 概述重庆市内环快速路2001年建成通车,中小桥梁主要采用装配式预应力混凝土空心板梁。
对于简支装配式梁桥,板梁之间横向联结依靠铰缝来实现,一旦铰缝受到破坏,桥梁受力的横向分布、整体受力性能都将会受到严重的影响,甚至形成单板受力状态,致使梁板挠度过大、板底开裂及桥面铺装破坏,加之雨水下渗进而造成板梁内钢筋锈胀、混凝土侵蚀等危害,造成极大的安全隐患。
铰缝空脱破坏修复的难点在于加固过程中的安全,不能中断交通或尽量减少中断交通。
2 铰缝破坏特征空心板梁桥铰缝破坏的一般特征主要表现在以下几方面:(1)铰缝破坏病害多发生于小跨径空心板梁桥,且跨径越小其出现的机率越高。
主要原因是跨度越小的空心板梁桥活载所占比例越大、冲击系数越大,固有频率与车辆振动频率较接近易引起车桥共振,跨径小的空心板梁桥梁高也小,相应地铰缝受剪面积小。
因此,铰缝混凝土的剪切效应更明细,在车辆荷载作用下铰缝受力更不利。
(2)铰缝破坏一般出现在行车道附近,尤其集中分布在慢车道重车行驶周围。
(3)由于汽车车轮荷载的冲击疲劳作用,在破坏铰缝的上方,整体化混凝土层开裂,桥面铺装层普遍出现车辙和纵向贯通裂缝,严重时形成一条破碎带。
雨水通过开裂破碎的桥面铺装层渗入铰缝,在铰缝底部留下明显的渗水泛白痕迹。
(4)铰缝破坏极易造成空心板梁桥结构整体性下降,甚至出现单板受力。
通常表现为当车辆通过空心板梁桥时,部分板梁下挠,使车轮作用的板与两侧的板发生上下错动,长期以来铰缝破坏的板梁与两侧板梁形成永久性台阶。
3 铰缝破坏成因分析空心板梁桥铰缝破坏的影响因素繁多,主要涉及设计、施工、运营维护管理和材料特性等多方面。
空心板梁桥裂缝扩展现象病害及维修加固方法空心板梁桥是一种常见的桥梁结构,其采用空心钢箱梁作为主要承重构件,具有结构轻巧、耐久性强等特点。
然而,在实际使用中,由于多种因素的综合作用,空心板梁桥常常会出现裂缝扩展现象,导致严重的病害问题。
本文将对空心板梁桥裂缝扩展现象的病害原因进行分析,并探讨维修加固方法,旨在提供有效解决方案。
一、裂缝扩展现象的成因1. 原材料质量不佳:空心板梁桥的承重构件主要由钢材制成,如果原材料的质量不佳,含有过多的杂质和夹杂物,容易引起裂缝扩展现象。
2. 设计缺陷:在空心板梁桥的设计中,如果没有合理考虑到桥梁在使用过程中承受的荷载和应力,可能导致结构的不牢固,从而引发裂缝扩展。
3. 施工不当:施工中如果操作不规范,包括焊接工艺不符合要求、钢板连接不牢固等问题,都会导致空心板梁桥产生裂缝,并且使其扩展。
二、裂缝扩展病害分析1. 结构强度下降:裂缝的扩展会导致空心板梁桥结构强度下降,丧失正常承重能力,给桥梁的使用带来潜在安全隐患。
2. 导致进一步损坏:如果裂缝扩展得不到及时修复,可能会导致桥梁的进一步损坏,形成更大的病害。
3. 影响使用寿命:裂缝扩展会加速空心板梁桥的老化进程,缩短其使用寿命。
三、维修加固方法1. 裂缝填充:对于已经出现裂缝的空心板梁桥,可以采用填充材料进行修复。
填充材料的选择应根据桥梁的具体情况和裂缝的宽度来确定,常用的填充材料有环氧树脂和聚氨酯。
2. 加固片增加强度:在空心板梁桥的裂缝位置加固增强,可以通过增加加固板或加固片的方式来提高结构的强度和稳定性。
加固片可以采用碳纤维布或玻璃钢布等材料制作。
3. 避免超荷载运行:为了减少空心板梁桥的裂缝扩展现象,避免超荷载的运行是很关键的。
合理设置限载标志、限高标志等,在使用过程中严格执行。
4. 定期检测维护:定期对空心板梁桥进行检测和维护是预防裂缝扩展的重要手段。
利用无损检测技术可以及时发现隐蔽缺陷,采取相应的维修措施。
桥梁空心板绞缝问题的预防和治理一、引言桥梁空心板绞缝是在桥梁施工过程中,由于使用的是空心板,必然存在绞缝的处理。
空心板是将板的截面做成空心的。
空心板较同跨径的实心板重量要轻得多,强度又很好,尤其在桥梁上使用,由于运输安装的方便,建筑高度又较同跨径的T 梁小,所以在小跨径桥梁中使用较多。
由于空心板在桥梁上的板与板之间的缝只传递剪力,不传递弯矩而故名铰缝。
空心板间的铰缝是模拟铰的受力状态,有交叉钢筋相连,然后灌注铰缝混凝土。
铰缝是指空心板桥两块板之间增强横向连接的地方,一般有少量的配筋,在梁板架设完毕之后浇筑混凝土,再用砂浆勾缝。
如果铰接在横向联系上没有处理好,就会在铰缝处出现绞缝问题,这需要在施工时就要采取措施预防,如果使用中出现绞缝问题也需要及时治理。
二、桥梁空心板绞缝常出现的问题在桥梁空心板之间绞缝处的施工过程中,由于预制的空心板之间在安装中板缝宽窄不一,较窄的部位只有几mm较宽的部位会有10mn左右,在施工过程中,传统的方法是在绞缝中填充用参杂细石的混凝土,这种方法的效果不理想,在板缝间的最窄处可能被粒径大的骨料卡死,使板缝下部混凝土出现空洞,不易振捣,因此,绞缝的混凝土易在空心板缝下面出现松散,气泡过多或过大。
即使使用砂浆填充也很难做到密实饱满,而且砂浆的强度难以保证。
另外,一般混凝土有较强的收缩性质,与预制梁板之间结合不好,当桥梁空心板受到振动,绞缝中的混凝土就极易脱落,影响桥梁外观质量。
三、桥梁空心板出现绞缝的原因和危害简支桥梁空心板绞缝具有施工简单、技术成熟等特点,在一段时期得到推广。
经过多年的使用,空心板梁桥的一些绞缝问题也逐渐反映出来,形成这种绞缝问题的原因是,由于桥梁空心板预制安装过程中板缝宽窄不均匀,而且板缝设计仅有10mm按照传统的施工工艺,不仅难以实行振捣,还将导致板缝下部混凝土易出现松散、气泡过多或过大、不密实等现象。
即使使用高标号砂浆填充,在填充过程中很难做到密实饱满,导致混凝土的强度难以保证。
空心板梁桥桥面铺装破损现象病害及维修加固方法概述:空心板梁桥作为一种常见的桥梁结构形式,在现代交通建设中得到广泛应用。
然而,随着使用年限的累积和外界环境的影响,空心板梁桥桥面铺装破损现象逐渐显现。
本文将就空心板梁桥桥面铺装破损现象的病害类型及相应的维修加固方法进行探讨。
一、病害类型1. 类型一:龟裂龟裂是指桥面铺装出现细小的裂缝,通常呈线状或隐约呈网状的裂纹。
龟裂病害可能由于材料老化、温度变化、荷载作用等原因引起。
2. 类型二:坑洞坑洞是指桥面铺装中出现的局部凹陷,通常呈圆形或不规则形状,可能产生严重的车辆颠簸和行驶不畅。
坑洞病害可能由于原材料质量问题、施工不当、水分侵蚀等原因引起。
3. 类型三:剥落剥落是指桥面铺装材料与基层结构分离或局部掉落的现象。
剥落病害可能由于材料黏结不牢、冻融循环作用等原因引起,严重时可能造成桥面铺装结构的脱落。
二、维修加固方法1. 方法一:补充铺装材料对于龟裂病害,可以通过补充铺装材料的方式进行维修加固。
首先,清理病害部位的杂物和损坏材料;然后,涂抹合适的补充材料填补裂缝;最后,用压路机或振动板进行压实,使其与原有路面形成紧密结合。
2. 方法二:修补混凝土基层对于坑洞病害,可以通过修补混凝土基层的方式进行维修加固。
具体操作包括:首先,清理病害部位的杂物和损坏混凝土;然后,将新的混凝土料填充至病害处,并采用合适的工具进行充分压实;最后,进行保养和养护,确保新旧混凝土间的结合牢固。
3. 方法三:加固桥面结构对于剥落病害,可以通过加固桥面结构的方式进行维修。
具体操作包括:首先,清理病害部位和周边的杂物和损坏材料;然后,采用专用的材料对桥面结构进行全面加固,如使用纤维增强材料或高强度胶黏剂进行修补和黏结;最后,进行质量检查和验收,确保加固效果达到设计要求。
三、结语空心板梁桥桥面铺装破损现象的病害类型多种多样,维修加固方法也因病害类型的不同而异。
本文就空心板梁桥桥面铺装破损现象的病害类型及相应的维修加固方法进行了简要的介绍,希望对相关从业人员和工程师有所帮助。
空心板梁桥裂缝扩展病害及维修加固方法空心板梁桥是一种常见的桥梁结构,具有结构简单、施工便捷、材料经济等特点,被广泛应用于公路、铁路等交通工程中。
然而,由于长期使用和外界环境的影响,空心板梁桥往往会出现裂缝扩展病害,给桥梁的使用安全带来潜在威胁。
本文将从裂缝扩展原因和维修加固方法两方面进行讨论,以帮助大家更好地了解和处理空心板梁桥裂缝问题。
一、裂缝扩展原因1. 荷载作用:梁桥在使用过程中承受了来自车辆、行人等的荷载,长期以往会导致局部结构的疲劳破坏,从而引发裂缝扩展。
2. 温度变化:梁桥受到温度变化的影响较大,由于温度的膨胀和收缩作用,梁桥构件之间的间隙会发生变化,造成裂缝出现和扩展。
3. 频繁震动:梁桥所处的交通工程环境中,车辆经过会产生震动,频繁的震动作用下,梁桥构件容易出现疲劳损伤,而进一步导致裂缝扩展。
二、维修加固方法1. 预防措施:为了防止空心板梁桥裂缝扩展的发生,可以采取以下预防措施:- 加强桥梁的荷载设计,确保桥梁能够承担更大的荷载,降低荷载对桥梁结构的影响。
- 选择合适的施工材料,如高强度混凝土、抗温变材料等,提高桥梁的抗变形性能。
- 加强对桥梁温度变化的监测和控制,可采用温度传感器等设备进行实时监测,及时采取措施减少温度变化对桥梁的影响。
- 定期进行桥梁检测和维护,发现问题及时修复,预防裂缝扩展。
2. 裂缝维修方法:当空心板梁桥出现裂缝扩展时,需要采取相应的维修方法。
常用的维修方法包括:- 补充腻子材料:对细小的裂缝,可以使用腻子材料进行填充和修复。
这种方法适用于裂缝较浅、不太严重的情况,能有效地防止裂缝继续扩展。
- 粘贴增强材料:对于较大的裂缝,可以采用粘贴增强材料的方法进行维修加固。
常用的增强材料有玻纤布、碳纤维网等,能够提高桥梁的抗拉强度和抗裂性能,防止裂缝扩展。
- 注浆加固:注浆是一种常见的桥梁维修方法,通过注入特定材料填充裂缝,增强梁桥结构的稳定性。
注浆材料可以选择聚氨酯树脂、环氧树脂等,能够有效地修复和加固裂缝。
空心板梁桥常见病害及维修加固方法简介空心板梁桥是一种常见的桥梁结构,具有轻质、高强度的特点。
然而,长时间的使用和自然环境的侵蚀会导致空心板梁桥出现一些病害问题,如裂缝、变形、锈蚀等。
为了确保桥梁结构的安全可靠,及时的维修和加固显得尤为重要。
本文将对空心板梁桥的常见病害进行简介,并介绍一些常用的维修加固方法。
一、裂缝病害空心板梁桥常见的病害之一是裂缝。
这些裂缝可能是因为桥梁荷载超荷或地基下沉引起的。
一旦出现裂缝,若不及时修复,可能会导致桥梁结构的进一步损坏。
维修加固方法:1. 裂缝的宽度在1mm以下,可使用聚合物树脂修复剂进行填充,填充完毕后进行抹平处理。
2. 裂缝的宽度在1-5mm之间,可采用胶粘剂和纤维增强材料进行修复,添加纤维可提高修补层的韧性。
3. 裂缝的宽度在5mm以上,应采用混凝土灌浆修复或局部拆除结构进行重新浇筑。
二、变形病害由于长时间承受荷载和温度变化,空心板梁桥有可能出现变形病害,如挠度过大、水平位移等。
这些变形问题可能会影响桥梁的正常使用和结构的安全。
维修加固方法:1. 对于挠度过大的问题,可以通过增加梁下支撑来提高承载能力,或者采用桥面铺装中设置过渡段的方法。
2. 对于水平位移问题,可采用增加固定锚杆等方法来加固。
三、锈蚀病害空心板梁桥常见的另一个病害是锈蚀。
在潮湿的环境中,钢筋可能会受到氧化反应的影响而产生锈蚀,进而导致钢筋的断裂和混凝土的脱落。
维修加固方法:1. 首先,需要对锈蚀的钢筋进行清理,可以采用钢丝刷或高压水枪等方法清除表面锈垢。
2. 接下来,可使用防锈涂料对钢筋进行涂覆保护,以延缓钢筋的腐蚀速度。
3. 对于锈蚀严重的梁底部或支座处,可以采用外加钢板加固的方法。
综上所述,空心板梁桥的常见病害包括裂缝、变形和锈蚀等问题。
及时的维修加固对于确保桥梁结构的安全和可靠具有重要意义。
在选择维修方法时,需要根据具体病害情况和结构特点综合考虑。
同时,定期检查和维护也是预防病害产生的有效手段,能够延长桥梁的使用寿命,确保行车和人员的安全。
空心板梁桥常见病害及维修加固方法一、空心板梁桥常见病害1. 裂缝问题:裂缝是空心板梁桥最常见的病害之一。
裂缝的产生可能是由于设计、施工、使用过程中的各种因素引起的。
裂缝的出现会降低桥梁的承载能力,影响桥梁的安全使用。
2. 结构变形:空心板梁桥的结构变形问题主要是由于设计不当、施工误差、承载过大等因素引起的。
结构变形会导致桥梁受力不均,降低桥梁的承载能力,严重时甚至会影响行车安全。
3. 防水层损坏:防水层是桥梁的重要保护层,可以防止水分渗透,保护桥梁结构不受损害。
然而,防水层常常会因为自然因素(如紫外线、氧化)和人为因素(如施工缺陷、车辆撞击)而损坏,影响桥梁的使用寿命。
4. 钢筋锈蚀:空心板梁桥的钢筋锈蚀问题主要是由于环境因素(如湿度、氧气)和人为因素(如施工缺陷、维护不当)引起的。
钢筋锈蚀会导致桥梁结构承载能力下降,严重时甚至可能导致桥梁断裂。
5. 梁体移位:梁体移位是指桥梁梁体的位置发生变化,这主要是由于地基不均匀沉降、地震等自然因素引起的。
梁体移位会破坏桥梁的平衡,影响桥梁的安全使用。
6. 铺装层损坏:空心板梁桥的铺装层损坏主要是由于车辆碾压、施工缺陷等因素引起的。
铺装层损坏会影响桥梁的使用寿命和行车舒适度。
7. 施工误差:施工误差是指在桥梁施工过程中出现的误差,包括材料质量、施工工艺、设备使用等方面的误差。
施工误差会导致桥梁结构的承载能力和稳定性下降,影响桥梁的安全使用。
8. 维护不当:维护不当是指在桥梁使用过程中出现的维护问题,包括缺乏维护、维护方法不当等。
维护不当会导致桥梁结构的损伤和老化加速,影响桥梁的使用寿命和安全性能。
二、空心板梁桥的维修加固方法1. 对裂缝进行修补:对于空心板梁桥的裂缝问题,可以采用表面封闭法、灌浆法等方法进行修补。
表面封闭法是在裂缝表面涂抹水泥砂浆、环氧树脂等材料,以达到封闭裂缝的目的;灌浆法则是将环氧树脂等材料注入裂缝内部,以达到修补裂缝的目的。
2. 增强结构稳定性:对于空心板梁桥的结构变形问题,可以采用增加支撑、改变结构形式等方法来增强结构的稳定性。
空心板梁桥裂缝宽度现象病害及维修加固方法空心板梁桥是一种常见的桥梁结构形式,其具有自身的特殊性和优势。
然而,由于各种因素的综合作用,空心板梁桥裂缝宽度现象逐渐显露出来,严重影响着桥梁的使用效能和结构安全。
本文将对空心板梁桥裂缝宽度现象的病害原因进行总结,并介绍几种常用的维修加固方法。
一、病害原因分析1. 材料因素空心板梁桥裂缝的宽度增大与材料的性质密切相关。
当材料的抗张强度不足,桥梁在受力时易发生拉伸破坏,导致裂缝产生和扩展。
此外,材料的粘结性能也会对裂缝宽度产生影响,粘结性能差的材料更容易出现裂缝。
2. 设计因素桥梁设计中的不合理因素是裂缝宽度产生的重要原因之一。
包括梁段长度过长、截面尺寸设置不当、预应力设计不合理等。
这些设计不合理会导致桥梁在使用过程中产生过大的荷载集中作用,加速了裂缝的扩展。
3. 施工因素施工过程中的一些失误也会导致空心板梁桥的裂缝宽度增大。
例如,混凝土浇筑不均匀、养护不到位等。
此外,预应力张拉过程中的操作不当也会导致桥梁的裂缝增加。
二、维修加固方法1. 裂缝填充对于宽度较小且不深的裂缝,可以采用填充的方式进行维修。
首先,将裂缝表面清理干净,清除杂物和尘土。
然后,使用修补材料进行填充,确保填补完全,并采取适当措施保证填充材料与原有结构的粘结性能。
2. 裂缝处理对于宽度较大或较深的裂缝,需要进行专门的裂缝处理。
可以采用裂缝开切和清理的方式,将裂缝开宽,并清理其中的杂物和尘土。
然后,使用填充材料将裂缝填平。
3. 预应力加固如果空心板梁桥的裂缝宽度已经超过了一定的限度,可以考虑进行预应力加固。
预应力加固的目的是通过引入预应力,提高梁体的整体性能,减小裂缝的宽度。
预应力加固需要进行专门的设计和计算,确保施工的可行性和安全性。
4. 钢板加固另一种常用的维修加固方法是采用钢板进行加固。
可以在空心板梁的裂缝处焊接钢板,提高梁体的抗弯强度和承载力。
钢板加固需要选择合适的材料和焊接工艺,确保加固效果和施工质量。
桥梁空心板铰缝破坏成因分析及加固修复技术摘要:根据对工程实践中经常出现的装配式空心板铰缝出现破坏的问题,本文从设计、施工和运营阶段分析了病害形成的机制和原理,探讨了对空心板铰缝破坏的防治对策及维修加固技术,并为装配式空心板梁桥铰缝破坏的维修加固提供参考。
关键词:空心板梁桥;铰缝;铺装层;铰缝改造;施工控制装配式空心板梁式桥在荷载作用下,纵向铰缝极易剪切破坏,并导致桥面铺装开裂或出现空洞。
轻则使铰缝与空心板侧壁界面分离,雨水渗透并侵蚀混凝土;重则使铰缝处混凝土完全破损(剪切破坏),空心板失去横向连接能力,极易出现单板受力,最终可能导致板梁断裂塌落从而发生安全事故。
装配式空心板梁桥的结构病害主要有4种:一,抗弯承载力不足,表现为梁板下挠,底板开裂;二,由铰缝剪切破坏引起的板间横向联系削弱或失效,表现为板间渗、漏水,桥面铺装纵向开裂、变形、网裂、龟裂、破碎;三,耐久性因素引起的承载能力降低,桥面沥青混凝土铺装裂缝、松散坑槽、推移拥包、车辙、防水层失效,以及水泥混凝土铺装层离、保护层不足、剥落、露筋、裂缝、表层浸蚀等造成的“裸板效应”;四,预制板梁与后期浇筑的结构层分离,桥面连续构造及其附属结构在运营l~2 a内就出现开裂、破碎、脱落、露筋、松动,表观特征为结构部位下渗水、漏水浸蚀混凝土,结构功能失效,结构安全和使用寿命均严重降低。
一、铰缝病害成因分析1.铰缝结构理论的不完整性由于铰缝受力复杂,用传统的铰接板梁计算理论已不能满足设计要求。
(1)带铰缝的简支板桥梁的荷载横向分布是按铰接板(梁)法计算的。
将相邻板(梁)之间视为铰接,只传递剪力而忽视其受拉。
实际上,当铰接板承受偏心荷载时,其变形既有挠曲又有转动。
由此引起的竖向位移量带动了相邻板的挠曲和转动,传递剪力和扭矩;产生的侧向水平位移量,通过铰缝及桥面铺装向相邻板施加水平拉(或压)力。
在活载反复作用下的弹性变形也使铰缝产生反复交替的拉压作用。
(2)铰缝受剪计算图式与实际受力状况差别很大。
车辆轴转换算为等效半波正弦荷载后,两者荷载总效应接近,但车轮荷载集中作用于铰缝间的局部剪力,要比半波正弦换算荷载(即按分布荷载)计算值大得多,故按弹性分布计算荷载的横向分布系数时,铰缝无力承担。
(3)由铰接板梁破坏试验得知,往往是铰缝混凝土与空心板的黏结面先破坏,而不是铰缝混凝土被剪开 ]。
由于铰缝的实际抗剪能力比理论计算值要低得多,故在多种荷载及不利因素影响下,铰缝既受剪又受拉(压)。
当铰缝内配筋少,而连接筋及桥面铺装钢筋网又薄弱时,在反复剪、拉(压)作用下,会导致铰缝混凝土的开裂、破坏,并最终造成桥面铺装的破坏。
2.设计因素(1)铰缝构造单薄,尺寸小而浅,缝间连接钢筋薄弱、缝内无拉力筋,刚度甚微,因此横向联结力薄弱,难与板牢固结合。
单纯按铰接板分析计算,抗剪强度可能满足设计荷载要求,但忽视了结构最薄弱处的特殊计算及构造要求。
(2)桥面混凝土铺装层的设计厚度过薄,仅满足构造要求。
但由于预制板上拱度及满足桥面施工纵横坡协调等原因,使得实际工作厚度满足不了结构要求,且少而稀的布筋又大大降低了铺装层抗拉强度,降低了整体横向刚度。
(3)轻视桥面防水和排水构造功能设计。
多数沥青铺装(磨耗层)开裂、松散,甚至出现坑槽后,渗入铺装层内的水无法保证及时排出。
3.施工因素(1)预制板企口光滑的混凝土表面未进行规定的凿毛清浮浆处理 j。
根据试验,新、老混凝土结合面之间的抗拉强度约为混凝土抗拉强度的1/3。
铰缝内狭窄、缺乏振捣,混凝土不密实,而相连混凝土铺装受梁板上拱度的影响,厚度多小于设计值。
若铺装层钢筋网绑扎不规范、问距大,则个别铺装层形成素混凝土夹层,构成结构的致命薄弱节点。
(2)没有设防水层,或设置防水层时施工不规范使之失去防水功能,极易造成水损害。
不密实的铰缝混凝土的ca(oh)2 等水化物由于受到长时间渗水作用而析出,并锈蚀钢筋导致缝内混凝土胀裂(其体积是水泥的2倍),使铰缝失去抗剪作用 j。
也有些情况是铰缝混凝土被剪裂以后才引起渗水的。
据观察统计,年降水量在500 mm左右的地区,半数以上桥梁中存在铰缝渗水现象;而年降水量1 000 mm左右地区(如上海市)约70%板桥梁中存在铰缝渗水现象。
(3)板梁安装时,4个支座未能与梁板底面紧密接触,造成受力不均匀,给梁端留下受剪的隐患。
4.运营阶段影响因素(1)超载(长期冲击,疲劳作用)加速了铰缝破坏速度。
(2)忽视桥面系排水、防水的日常检查和及时维修。
大部分损坏铰缝混凝土总是先有渗水,然后出现混凝土脱落。
(3)温度、混凝土收缩、约束变形等不可控的影响因素。
如桥面铺装混凝土和预制板间的温差产生的温度变形影响力,当铺装混凝土收缩时,铺装层混凝土和铰缝受拉。
此外,铰缝和板问的相对转动受到铰缝混凝土的粘结、摩擦等约束作用时,也可使铰缝受拉而开裂。
(4)个别支座位移或脱空,使铰缝处于很不利的受力状态,易导致铰缝混凝土逐渐破碎、脱落。
二、铰缝的破坏机制1.理论假定理论上,装配式空心板梁桥是以铰接板理论进行设计计算的。
铰作为横向传力结构,还需要承受较强的竖向剪力作用。
空心板挖空率高、截面惯矩小、结构刚度小;铰缝仅占板高的15% ,连接刚度弱;截石浅而狭窄,缝内混凝土施工时难以浇捣;现浇的混凝土因板侧面凿毛不彻底及养生不足等原因,与板的黏结力几乎为零,甚至早期已开裂松散;铰缝连接钢筋细而少,顶板连接钢筋拉力不足;混凝土铺装过薄,有的甚至只有2~3 cm等。
这些原因都造成了桥梁横向抗剪能力削弱,横向传递荷载能力很差,在重车荷载反复作用下,铰缝极易破坏,出现板问贯通纵缝。
这与铰接板(梁)法假定竖向荷载作用下铰缝内只传递竖向剪力的计算理论不吻合。
2.运营状态经长期观测分析,铰缝破坏是非承重结构损伤积累,属抗力衰减。
3.试验结果分析(1)增加混凝土铺装层厚度对于降低铰缝剪应力效果十分明显。
当铺装层厚度为20 cm时,铰缝最大剪应力只有厚度为4 em时的12% ;当铺装层厚度为14 cm时,铰缝最大纵向拉应力只有厚度为4 em 时的40%elo。
(2)增加铺装层弹性模量(即刚度)对铰缝结构的剪应力影响很大。
(3)铰缝混凝土的接触条件对其受力影响较大。
(4)基于以往铰缝的耐久性试验及静载试验,运用因素分析法,提出了表征空心板梁铰缝协同工作性能的参数及其计算方式。
结果表明:由于存在设计施工等多种因素引发的铰缝损伤缺陷,导致荷载同时作用在铰缝结构上时,与铰缝相邻的不同高程的板产生了不均匀荷载传递,由此产生挠度差,两板协同工作极其微弱;即使改善桥面铺装层与铰缝系整体浇筑,但因铺装层混凝土很薄,无助于板的协同工作。
根据研究结论,影响铰缝协同工作的显著程度由大到小依次为:铰缝配筋率、铰缝形式、铰缝混凝土强度和纵向配筋率。
三、铰缝病害防治对策1.设计中应解决的重要矛盾(1)不应过度追求截面大挖空率,这会加剧薄壁构造与结构耐久性之间的矛盾。
(2)企口深缝的横向整体性明显优于浅缝。
由于预应力体系的发展,为追求更高的经济指标,降低结构自重,大量采用浅缝构造及减少铺装层厚度的设计方式,但忽视了铰缝构造和受力功能的可靠性与刚度的削弱。
尽管铰缝采用了钢纤维混凝土,但因铰缝混凝土与桥面铺装层是分2次浇筑的,其横向整体性仍无法解决与板共同工作的矛盾。
(3)未彻底解决降低梁高与结构上拱度之间的矛盾。
2.防治对策(1)铰缝失效。
指铰缝混凝土已开裂,与板间连接失效,或铰缝混凝土已破碎,钢筋锈蚀或蚀断。
表观损坏为渗水、析白。
当铰缝不能承担剪力时,拟采用刚接板梁法重新设计后进行维修加固。
(2)当原设计为宽(企口宽>5 cm)、深(缝深>0.8板高)铰缝时,可采用清理原锈蚀钢筋,凿清混凝土,但不得损伤板体;在缝企口底增设2+12 mm纵向筋,缝中增设2~4根 10 mm水平筋,企口顶两侧植筋交叉环箍;然后浇注微膨胀小石子纤维混凝土、自密实混凝土或改性环氧混凝土。
若不增加混凝土铺装厚度,可仍按横向铰接板梁设计。
(3)当原设计为浅(缝深12 cm),加强铺装层钢筋网,减薄沥青磨耗层,使桥面铺装参与梁板整体受力。
因桥面铺装在荷载作用下,主要承受压应力,建议将铺装混凝土的强度高于主梁一个等级,受力更为理想,使之达到刚性连接受力状态。
(6)桥面铺装防水混凝土中掺入纤维(聚丙烯纤维或钢纤维),增强其抗渗、抗裂和防水性能。
同时,在铺装层上设置防水层,细化排水设计。
(7)按“预养护”理念,采用初期养护处治技术。
据观测统计及研究分析,铰缝病害一般发生在运营通车2~3 a后,病害程度大多属于“初期”阶段,即行车道板没有明显的弹性下挠,更没有形成塑性变形的台阶,故初期阶段是进行处理的最佳时期。
若不及时处理,进入病害“后期”阶段,当弹性变形逐渐变成塑性变形,铰缝破坏后的两侧板之间形成永久性台阶时,则只能采用换板方式进行处治。
3.铰缝改造(维修加固)施工控制(1)板梁安装前,板侧应凿毛处理,板顶应拉毛、清除浮浆;对所有不同预拱度的预制板进行量测,将相同预拱度板进行组合再安装成孔。
(2)安装时应认真检查支座受力状况。
(3)认真检查铰缝预留钢筋的完整性。
(4)浇筑铰缝前应在底部浇注一定厚度的12.5号水泥砂浆,在强度达到50%后,方可浇铰缝混凝土。
(5)铰缝混凝土须振捣密实,应掺人防收缩或微膨胀外掺剂,保证其强度和不出现板问缝隙。
(6)因施工误差需调坡时,垫层及铺装混凝土(多为防水混凝土)厚度必须满足设计及最小构造要求。
(7)混凝土铺装层上必须铺设防水层。
水是产生钢筋腐蚀、混凝土碳化、碱集料反应、冻融破损,致使混凝土结构剪切破坏的关键因素。
四、结语本文针对当前工程实践中出现的典型装配式空心板铰缝破坏的问题,通过对病害的机制分析,探讨了板梁铰缝的防治对策及维修加固施工控制,并为装配式空心板梁桥铰缝破坏的维修加固设计、施工等工作提供参考。
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