关沙河大桥病害分析与加固
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广东某大桥病害检测及加固处治方案【摘要】本文重点对某大桥因9号墩倾斜引起桥面发生病害所进行的检测以及加固处治的四个设计方案分别进行了比较和阐述。
尢其是对旧桥加固、病害处治,从理论研究到实践方法上都作了进一步的研究。
【关键词】病害;检测;加固;处治;方案;强度Detection of a bridge in Guangdong and Reinforcement Programme Disease【Abstract】This article focuses on a bridge caused due to tilting bridge pier No.9 conducted by the occurrence of disease detection and Reinforcement of the four design options were compared and described. Especially for the old bridge reinforcement, Disease Treatment, from theory to practice methods have made a further study.【Key words】Disease;Detection;Reinforcement;Treatment;Program;Strength1. 前言广东省某大桥,桥型布置5×16m+2×30m+45m+65m+45m+2×30m+5×16m,大桥全长435m。
其中16m跨及30m跨为T型简支梁,45m跨及65m跨为带25m 挂孔的T型刚构。
大桥各主要技术参数如下:桥面净宽:净——9.00+1.5m(人行道);线路等级:山岭二级;荷载标准:汽车——20,挂车——100,人群3KN/m2;通航标准:内河六级航道。
该桥9号墩顶,即45m跨65m 跨交界(以T构箱梁根部底板下缘处计)向河心方向倾斜50mm,严重地影响运营。
桥梁几种常见的病害分析与加固措施处理在桥梁使用中,了解桥梁的病害特征,加强日常养护,通过养护维修消除病害,恢复原设计功能,使桥梁经常处于完好状态,达到安全、耐久、适用的。
当桥梁结构无法满足承载能力、通行能力的要求时,需要对桥梁进行加固或技术改造。
1.影响桥梁使用性能的病害1.1桥面不平整,线型不平顺,桥梁振动过大在车辆轮胎的不断作用下,许多桥梁的桥面铺装层容易破损,特别是使用了数十年以上的旧桥,桥面铺装病害表现为坑凹不平、开裂、破损。
例如,一些结构体系如T型刚构、连续梁桥在使用荷载、收缩徐变及预应力损失等综合因素的作用下,跨中桥面下挠,导致桥面线型不平顺;又如在简支梁桥的梁端接头处和悬臂梁挂梁支点处的填缝材料,由于缺乏养护而产生脱落,且易遭受车轮的磨耗,从而出现较大沟槽、引起跳车及临近梁段的振动、加剧构件的疲劳损伤。
1.2桥头跳车由于桥头引道刚度相对较低,在车辆荷载作用下容易产生沉降,致使桥面与引道连接处不平整、不顺适,从而使车辆驶过桥头时产生跳车。
桥头跳车不但影响车速,降低行车质量,而且影响司乘人员的心理状态,同时跳车产生的附加冲击效应也会影响桥梁使用寿命。
1.3桥下过水不畅,桥面排水性能不良一些桥梁由于养护不当,导致桥孔淤塞严重,在日常维修养护中又没有及时清理疏浚河道,汛前也很少做泄洪准备,因此汛期一到,桥孔泄洪能力不足,可能出现桥梁被洪水冲垮等问题。
另一方面,一些桥梁的排水坡度不够、桥面不清洁或泄水管堵塞,导致雨后桥面积水较多、渗漏甚至于冻胀,桥面积水往往导致车辆过桥时泥浆飞溅。
影响车辆行人的正常通过,严重时会加大桥梁的负荷,如遇梁体上缘开裂破损,还会使桥面积水渗透到箱梁内部、导致箱梁积水严重,影响到桥梁的安全性与耐久性。
1.4伸缩缝破损,支座脱空一些桥梁尤其是中小跨度梁桥,由于构造或维护不当,梁桥的伸缩缝容易出现破损、堵塞、顶死现象。
如未能及时处理,最终会丧失伸缩功能,导致桥梁在环境温度作用下会产生附加内力。
道路桥梁的常见结构病害及加固技术孙启熇摘要:随着社会的不断发展、科学技术的不断创新也在日益迅速地发展。
而随着道路桥梁建设的不断推进、普及,越来越多的人开始关注道路桥梁安全问题。
简要分析道路桥梁的现状,从常见类型以及后果两个方面讲述了道路桥梁的结构危害,探讨了道路桥梁加固技术的原理与意义。
供相关人士交流参考。
关键词:道路桥梁;结构病害;加固技术引言结构病害是道路桥梁十分常见的问题,对道路桥梁的质量产生了非常不利的影响。
强化结构病害的管控,通过必要的加固技术应用,提升道路桥梁质量,是道路桥梁施工和维护工作中不可或缺的一环。
特别是在当前我国道路桥梁应用日益频繁的情况下,积极解决结构病害问题,强化道路桥梁质量,能够有效保障行车安全。
1加固技术在道路桥梁施工中应用的必要性桥梁建设是我国交通建设中非常重要的一环,对于我国的经济建设和社会发展有着非常重要的作用。
由于之前我国道路桥梁建设技术水平不够先进、资金也不够雄厚,使得道路桥梁工程的建设质量得不到有效保障,进而使得很多桥梁结构出现了各种瑕疵和问题,施工材料的应用效果不佳,质量得不到管控,致使很多桥梁桥墩等构成配筋率不达标,强度无法满足施工的需要,进而使得桥梁的使用效果和使用寿命都非常差,而随着我国经济和社会的快速发展,我国交通运输需求日益增大,对于交通设施的要求和需求都在不断提升,对于交通建设工作提出了越来越严苛的要求。
而加固技术在道路桥梁施工中应用能够有效提升桥梁的质量,有效提升桥梁的使用年限,通过加固方法来不断增强桥梁的承受力,进而极大地提升桥梁的安全性能和稳定性能。
特别是当前道路桥梁由于使用频率大,承载的重量越来越大,致使诸如裂缝问题、地基沉降、梁端头破损以及混凝土碳化等问题时有发生,严重影响了道路桥梁的质量,正因为如此,在新的发展背景下,非常有必要加强对道路桥梁质量的保障,加固技术在道路桥梁施工中应用也就成为了必然,具有非常重要的现实意义和应用价值。
桥梁常见病害的成因及加固措施随着经济的发展和人口的增加,桥梁成为了现代交通建设中不可或缺的一个重要部分,但桥梁在使用过程中往往会受到各种各样的损坏和病害,如裂缝、腐蚀、疲劳、变形等,这些病害不仅会影响桥梁的使用寿命和安全性,也会对人们的生命和财产造成威胁。
因此,对桥梁常见病害的成因及加固措施进行了解和研究,将有助于更好地维护和管理桥梁。
一、桥梁病害的成因1. 裂缝裂缝是桥梁病害中最常见的一种,主要成因有以下几点:(1)桥梁本身结构设计缺陷。
(2)桥梁荷载超载或荷载作用下受到冻融、沉降等自然因素的破坏。
(3)施工过程中的疏漏或错误,如过早拆模、振捣不足等。
2. 腐蚀桥梁在长期使用过程中会受到外部腐蚀因素的侵蚀,导致钢筋锈蚀、混凝土表层起砂起灰、甚至混凝土质量下降等问题。
主要成因有以下几点:(1)地表水、雨水和海水等。
(2)空气中的腐蚀性气体和颗粒物等。
3. 疲劳桥梁在交通荷载、风荷载等作用下,会发生疲劳损伤,通常表现为钢筋的裂纹、变形等。
主要成因有以下几点:(1)交通荷载频繁作用。
(2)荷载循环次数达到材料的疲劳极限。
4. 变形桥梁在使用过程中由于长期荷载作用和温度变化等因素会发生不同程度的变形,主要成因有以下几点:(1)桥梁施工中的误差。
(2)桥梁设计不合理或者荷载超载。
(3)桥梁在使用过程中由于展开梁、易拆卸等工艺需要拼装等而导致变形。
二、桥梁病害的加固措施1. 裂缝(1)前置法:建立预应力钢梁拱桥和混凝土岩石墙桥等。
此种方法在解决桥梁斜拉索、混凝土桥梁大比跨度上应用较多。
(2)后置法:彻底消除桥面裂缝的方法是用锚具联接桥面两侧,实现拉升连接与弥补裂缝。
此种方法在钢、混凝土桥梁上应用较多。
2. 腐蚀(1)先进材料:应用新型材料,使桥梁表面具有自洁功能,减少表面附着物的堆积,如纳米环保涂层。
(2)修复铁筋锈蚀:打孔、嵌补、喷涂复合材料等。
3. 疲劳(1)分析疲劳裂缝,做出补救措施。
(2)加强构造完整性和疲劳寿命,通过补强、更换,甚至新建桥梁等方式实现。
道路桥梁常见病害及加固措施分析随着交通运输事业的蓬勃进展,种种原因造成不少桥梁发生病害,甚至有的已成为“危桥”,严重地影响了桥梁的承载本领和正常使用。
因此,如何延长桥梁构件的使用寿命,提高其耐久性以削减桥梁更新的投入,便成为广阔桥梁工极为挂念的问题。
一、高速道路桥梁常见病害原因分析纵向裂缝是预应力空心板结构的常见病害,一般有以下几个成因:1、常见裂缝分析桥台竖向裂缝,一般显现在扩大基础的重力式桥台上,在设计阶段由于地质勘察精度不够,试验资料不精准,没有充分把握地质,就设计、施工,在运营过程中,由于结构荷载差异较大,引起台身不均匀沉降产生的;桥台横向裂缝,一般为荷载裂缝,它重要是由台背自动土压力过大、荷载以及温度作用效应产生的。
另外钢筋锈蚀膨胀、混凝土收缩也是产生桥台裂缝的重要原因。
盖梁(墩顶及悬臂处)产生的裂缝(缝宽约0.04mm~0.2mm),是结构正应力即盖梁顶面负弯矩区受力钢筋不足引起的。
盖梁其它类型裂缝重要是由于钢筋锈蚀膨胀以及混凝土收缩产生的裂缝。
此类裂缝重要存在于连续预应力T梁桥中,病害最重要的原因是:设计方面,由于横隔梁间距过大,自身刚度偏小,致使桥梁横向联系较弱,横隔梁在拉剪应力下开裂;施工方面,横隔梁一般实行湿接缝施工,后浇混凝土未考虑收缩补偿,造成新旧混凝土收缩速率差而产生混凝土收缩裂缝;养管方面,由于超载重车反复作用,使桥梁的横隔梁承受宏大于设计的荷载,导致横隔梁混凝土竖向开裂。
另外雨水及融雪盐水沿横隔板接缝下渗,致使连接钢板锈蚀,将混凝土保护层胀开。
空心板横向裂缝一般包括荷载裂缝、温差产生的混凝土干缩裂缝、空心板板底钢筋锈胀裂缝等几种形式。
其成因重要为:设计荷载等级小于目前超载车辆的荷载等级,较大荷载作用下板底混凝土开裂形成横向裂缝;施工时由于水泥用量过大、温差过大或养生不适时等显现的干缩裂缝;模板底座不牢,沉降不均匀显现的横向开裂;空心板吊装或堆码,受力支点不当显现的开裂;施工时板底厚度偏小,简单造成板底横向开裂。
1、单板受力趋势特征:病害主要特征表现为铰缝砼被剪坏,并逐步松散而脱落。
在桥面铺装沿铰缝方向产生不规则纵向裂缝,严重时形成一条破碎带。
一旦出现桥面裂缝,雨雪水渗入后,在冲刷、化学、冻涨综合作用下,铰缝混凝土彻底破坏,钢筋锈蚀,并在板底留下明显的渗水痕迹。
当重型车辆通过“单板受力”的板时产生明显的弹性下挠,使其与两侧板上下错动,形成台阶。
待重车过后,这种错动消除,板恢复原状。
单板受力病害初期表现为勾缝砂浆和铰缝底部混凝土脱落;随后由于铰缝内部出现贯通上下的裂缝,出现渗水痕迹,此时下渗的水中不含灰浆杂质,只在板底形成水痕,这一时期持续时间较为不确定,长之2、3年,短之3个月;病害继续发展在桥面铰缝位置出现纵缝带,下渗的水夹带灰浆在板底形成大片的灰白或黄色浮浆,铰缝混凝土出现较大块脱落,这一阶段为病害快速加剧阶段,在降水较多或重载严重情况下发展更快,此阶段虽然横向联系尚未完全破坏,但已经消弱;经过多为1~4个月后最终铰缝完全失效,横向钢筋和钢板断裂、变形,形成单板受力。
出现单板受力病害桥梁破坏具有一定的突发性,一辆超载车就可以造成突然断裂,属于脆性破坏,其最终破坏形态属于斜截面破坏而非通常认为的受弯破坏。
适筋梁受弯破坏属于塑性破坏,有一定的发展过程,但斜截面相反,由于空心板或实心板在理论上一般受弯具有1倍左右的富裕承载力,但由于受结构高度限制,斜截面抗剪富裕度多在0.2~0.5。
这就验证了多次断板事先并无先兆,且破坏发生在板端支点到1/4L处的事实,同时说明了这种病害对于板梁比T梁危害要大的多。
2、桥面铺装病害原因(1)设计或构造原因沥青桥面铺装层厚度设计偏薄。
由于钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之混凝土厚度较薄,车辆荷载容易在铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,从而造成推移、拥包。
道路桥梁的常见结构病害及加固技术道路桥梁作为运输网络的重要组成部分,承载着交通运输的重大责任。
由于长期使用和环境因素的影响,道路桥梁往往会出现一些结构病害,如裂缝、桥面破损等。
为了确保桥梁的安全运行,我们需要及时发现这些病害,并采取相应的加固技术进行修复。
下面,我将介绍一些道路桥梁常见的结构病害及加固技术。
1. 裂缝病害:裂缝是道路桥梁中最常见的病害之一,常见的裂缝类型有水平裂缝、垂直裂缝和斜裂缝等。
裂缝的出现会影响桥梁的承载力和稳定性,导致桥梁功能性能下降。
加固技术主要包括补强加固、防水加固和防裂加固等。
2. 桥面病害:桥面病害主要包括麻面、剥落、起伏、裂缝和缺损等。
这些病害会影响行车的平稳度和行车安全。
常用的加固技术有修补、打磨、更换砼层和铺装等。
3. 支座病害:支座病害是指桥梁支座出现位移、摩擦力不足、老化等问题,会导致桥梁变形和不稳定。
加固技术主要包括更换支座、增设支座和加固基础等。
4. 锈蚀病害:锈蚀病害主要是由于桥梁金属结构长期暴露在空气、水分和化学物质等环境中,导致金属腐蚀和锈蚀。
加固技术包括防腐涂料、防蚀剂和防锈剂等的使用,以延长桥梁的使用寿命。
5. 梁体病害:梁体病害主要指桥梁梁体的开裂、腐蚀和破损等问题,会影响桥梁的承载力和稳定性。
常见的加固技术有局部修补、加固剂注浆和板材加固等。
道路桥梁常见的结构病害包括裂缝病害、桥面病害、支座病害、锈蚀病害和梁体病害等。
针对这些病害,我们可以采用不同的加固技术进行修复,以确保桥梁的安全运行。
定期的检查和维护也是预防和减少病害发生的重要措施。
只有保持桥梁的良好状态,才能保障交通运输的顺畅和安全。
关沙河大桥病害分析与加固
摘要:以连续空心板桥发生的病害为例,简要介绍了曲线上空心板桥病害产生的原因。
同时针对空心板桥病害的特性,介绍了加固方法和施工方法,为曲线空心板桥的设计、施工和加固提供了参考。
关键词:连续梁桥;空心板;病害;桥梁加固
中图分类号: u448.21+5 文献标识码: a 文章编号:
一、工程概况
关沙河大桥位于张石高速公路张家口连接线上,荷载等级:城-a 级;桥面净宽:2x净19m;全桥共6
联:4x20+4x20+4x20+4x20+4x20+4x20m;上部结构采用预应力砼(后张)空心板,先简支后连续;下部结构桥台采用肋板台,桥墩采用柱式墩,墩台采用桩基础;发生病害的16~23号桥墩墩高约14~27m,24号桥台高约14m,采用高桩承台。
本桥平面分别位于缓和曲线(参数a:547.723)和圆曲线(半
径:1000m)上,纵断面纵坡2.02%;桥梁与路线交角为120°,墩台等角度布置;发生病害的桥梁全部位于圆曲线上。
桥台及伸缩墩(4、8、12、16、20号桥墩)采用gyzf4225x58型四氟滑板式橡胶支座;其余桥墩采用gyz 325x55型板式橡胶支座;桥台采用qmf-60型伸缩缝,缝宽4cm;伸缩墩(4、8、12、16、20号桥墩)采用qmf-80型伸缩缝,缝宽6cm。
二、主要病害
1、梁体错位
在伸缩缝处前后两联主梁梁端之间错位,这是该桥最为明显的破坏形态,以16号、20号墩及24号桥台处最明显。
从桥面上看,梁体均向主梁的锐角方向错位,见下图1。
图1 梁体错位示意图
2、挡块裂缝
由于梁体错位,梁体对挡块产生严重的挤压,导致个别挡块产生较大裂缝。
3、支座横向剪切变形
由于梁体错位,梁端处支座被横向剪切,24号桥台处尤为明显。
4、主梁混凝土破碎
主梁之间产生挤压,导致个别主梁梁底混凝土破碎,有露筋现象。
5、个别伸缩缝被杂物堵死,失去伸缩性能,橡胶密封带已老化消失。
三、病害原因分析
1、该侨在平面设计上采用 r=1000m曲线半径,设计超高值偏小。
在密集的交通荷载作用下,车辆离心力造成梁体所受的离心力过大,至使梁体向曲线外侧平移。
2、温度力的作用。
张家口地区冬、夏季温差变化较大,弯梁内、外侧梁长不同,造成梁体涨缩不均匀,逐渐产生梁体向曲线外滑移的趋势。
3、梁体限位措施不当。
全桥桥台盖梁、桥墩盖梁两侧均设置了
钢筋混凝土抗震挡块,在直线桥上能较好地限制梁体的横向变位。
而在斜弯桥上,但是由于挡块尺寸较薄,难以抵抗梁体向曲线外横移的趋势,最终钢筋混凝土抗震挡块破坏,造成了连续空心板梁转动平移的现象发生。
4、由于弯桥处于2.022%左右的纵坡上,存在梁体自重下滑力。
且12#墩以后,处于圆曲线上,处于最小弯曲半径处,桥上车辆制动频繁,在制动力和梁体自重下滑力的共同作用下,造成梁体沿纵向出现滑移。
5、受支座橡胶老化的影响,在长期梁体颠簸和向曲线外侧水平推力的作用下,支座随梁体向墩顶外移动。
四、处理思路
针对以上病害现象及原因分析,对病害的处理应包含以下方面:
1、对主梁进行复位
2、重做限位挡块
该斜交弯桥出现病害的直接原因是联端没有足够强大的限位结构,拟凿除破损的挡块重新施做,根据计算确定新做挡块的尺寸和配筋。
挡块与主梁的接触面之间采用橡胶板填塞。
3、增强联端主梁整体性
采用胶粘与螺栓固定相结合的方式,在联端横桥向梁底加设通长钢板,以增强整联主梁的整体性,尽量避免铰缝破损的主梁之间产生挤压。
在加设的钢板上也可设计横向限位装置,与盖梁相连。
4、更换或恢复支座
利用千斤顶将主梁进行顶升,对发生横向剪切变形的支座进行复位调整,更换不能复位或已损坏的支座。
5、对破损露筋的主梁混凝土进行修复。
6、对已堵死的伸缩缝及时清理,恢复伸缩能力。
五、桥梁病害维修方案
根据检测单位对该桥的检测报告、专家评审意见,该桥维修加固方式如下:
1、经过施工现场清理伸缩缝填充物后,梁体之间的错位已经由原来的最大距离10cm减少到6cm。
2、由于桥梁变位,16#、20#伸缩墩盖梁挡块过于薄弱,导致挡块产生较大的裂缝。
将原挡块拆除,重新施工挡块;将原挡块尺寸厚度由原垂直厚度22.5cm增加至40cm,盖梁长度接长,并将原挡块高度由原50cm增加至60cm;原挡块主筋直径由22mm增加至25mm。
3、由于梁体变位,挡块和梁体之间间距发生变化,施工时仅保证最外侧梁体与挡块之间间距为8cm,以便给缓冲限位装置预留足够空间。
4、挡块与梁体间缓冲装置采用gjzf4 300x400x54四氟滑板式橡胶支座,将支座预埋钢板预埋入挡块内,钢板外露1.5cm,橡胶支座可采用粘贴方式固定于钢板上,支座上设置四氟滑板,并在空心板梁对应的位置粘贴不锈钢板,保证梁体与支座之间能顺利滑动。
5、由于桥梁原来伸缩墩处四氟滑板支座在桥梁变位中发生破坏,对不能复位的支座进行更换。
6、由于原桥梁伸缩缝在桥梁变位中产生较大位移,梁体间距增大,原型号伸缩缝已不能满足正常使用要求,将原80型伸缩缝更换为120型伸缩缝。
7、由于桥墩原盖梁不拆除,进行挡块施工时,采用植筋的方式将挡块内钢筋锚固于桥墩盖梁内,植筋间隙用植筋胶填充,盖梁加长部分设置钢筋网片。
8、由于原伸缩缝处破坏,重新施工伸缩缝时,将伸缩缝钢筋采用植筋的方式植入空心板内,植筋间隙用植筋胶填充。
9、原桥盖梁上的预埋件应全部切割,打磨与盖梁顶面齐平。
预埋件打磨平之后有钢筋或者钢板与空气直接接触,应进行防锈处理。
10、由于拆除原伸缩缝破坏原桥面铺装,将桥墩伸缩缝两侧各1m 范围内桥面铺装重新施工,并在现浇层内铺设d12冷轧带肋钢筋焊接网片。
六、施工顺序
考虑桥梁12#墩以后的桥墩盖梁均有破坏,以及梁体发生平移,本桥为双幅桥,共四联(每联为4x20m),左右幅桥梁横坡不一致,以及整幅桥同时提升自重过大,拟采用同时提升半幅2联,具体顺序如下:
左幅8#-12#、12#-16#墩主梁提升-修复左幅12#-15#墩盖梁及主梁梁体-左幅8#-12#墩主梁落梁就位,拆除复位支承系统-左幅
16#-20#墩主梁提升-修复左幅16#-19#墩盖梁及主梁梁体-左幅
12#-16#墩主梁落梁就位,拆除复位支承系统-左幅20#-24#墩主梁提升-修复左幅20#-24#墩盖梁及主梁梁体-左幅16#-20#、20#-24#墩主梁落梁就位,拆除复位支承系统。
左幅修复完毕,右幅按左幅顺序修复即可。
七、结语
通过对关沙河大桥的病害分析及加固,从中体会到:曲线梁桥受力分析复杂,该类型的桥设计、施工是一种技术探索过程。
1、对于曲线梁桥应加强墩、台部位处设横向限位构造,尤其是对于桥梁宽度较大的斜弯桥,在常规桥梁设计经验的基础上对于挡块等横向限位构造应给与足够重视。
2、在施工现场清理完伸缩缝后,梁体逐渐恢复了部分变位,这说明在曲线梁桥上应加强对于伸缩装置的设计,尤其是温差较大的地区,对于宽度较大的斜弯桥,伸缩缝取值应有足够考虑;同时施工中应加强施工管理保证施工质量,确保伸缩缝施工完毕后,伸缩缝内没有杂物,保证梁体的正常伸缩;同时在使用中应加强维修工作。
3、在斜弯桥设计中,应加强支撑体系的设计,对于较宽的桥梁可采用在墩顶设置不同限位方向的支座,减少梁体的横移及错位。
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