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高速公路桥梁上部结构病害成因及养护对策分析

2019-11-26 10:34   作者: 来源:沧北养护工区

在高速公路桥梁养护检查过程中,发现服役中的混凝土桥梁,由于建设和使用等方面的因素,上部结构不同程度的存在各种病害及损伤。全面了解和掌握桥梁的缺陷和损伤情况,及时对每种病害采取不同的养护措施,对桥梁使用功能的发挥和行车安全具有十分重要的意义。

一、上部结构的主要病害有以下几种类型:

1、板(梁)裂缝

上部结构主要裂缝形式有梁(板)底纵向裂缝、梁(板)底横向裂缝、腹板竖向裂缝,部分裂缝伴有碱蚀。

(1)梁(板)底纵向裂缝

1)部分纵向裂缝位置及走向为顺预应力钢束方向,与施工期间的预应力钢束的布置、张拉、压浆有关,如张拉时混凝土强度不够、张拉过度、钢束线形偏差等。

2)空心板的空心形状也会导致纵向裂缝的出现,如圆形孔的最底部、方形孔的两下角等较薄弱的位置。

3)对于整体浇筑的空心板,结构配筋偏重纵向,横向上仅布置构造钢筋,相对薄弱。尤其是高等级公路桥宽一般较宽,受温度应力、桥上渠化交通、横向弯矩的影响,也会出现有规律的纵向裂缝。

(2)梁(板)底横向裂缝和腹板竖向裂缝

梁(板)底横向裂缝及腹板竖向裂缝多见于普通钢筋混凝土结构的上部构件,由于没有预应力作用,在恒载、二期恒载及活载作用下是允许带裂缝工作的。这是一种典型的受力裂缝,属于正常开裂。部分预应力构件的腹板由于混凝土保护层薄,竖向钢筋锈胀也会出现竖向裂缝,但这种裂缝一般不会贯通到底板,也没有下宽上窄的趋势,不属于受力裂缝。

(3)箱梁腹板水平缝

1)部分裂缝与腹板预应力钢筋束波纹管位置走向基本相同,波纹管位置处混凝土截面尺寸相对较小,混凝土受温度及其他原因产生拉应力时,混凝土截面尺寸薄弱位置处较易拉裂。

2)部分裂缝走向与腹板水平钢筋走向一致,因腹板水平钢筋保护层较薄,由于长期受雨水冲刷导致钢筋锈胀而产生裂缝。

2、板(梁)底渗水、泛白

空心板板底渗水碱蚀泛白大都是由于梁体空心中存水引起,主要原因有:

(1)梁体设置排水孔的位置不是最低处或未设排水孔,雨水进入后不能及时排出,由于水泥混凝土具有一定的透水性,梁体内存水慢慢由水泥砼慢慢渗透至体外,出现泛白现象。部分桥涵为普通钢筋砼结构,在运营时板底会产生细微横向裂缝,此时梁体内水从裂缝中渗出,导致板底出现泛白现象。

(2)部分桥面排水不畅,加之防水砼破损,导致雨水、雪水向下渗透。另外,冬季使用的融雪剂也会随雪水渗入,对结构造成腐蚀。

3、剥落、露筋

(1)混凝土在自然条件下经过风吹、雨淋、日晒的反复作用,表面容易风化破损,以及长期渗水、冻融等因素的综合作用下,钢筋发生锈胀导致混凝土剥落、露筋。

(2)车辆撞击刮蹭造成。

4、板底刮痕

(1)车辆超高,部分司机为了谋取更大的利润,非法超高、超载运输,甚至私自改造车辆,加高车辆的装货箱,导致车辆高于设计允许高度。

(2)被交道路养护清理不及时,部分被交道路运输沙石等材料的货车居多,洒落在道路上的沙石等材料不及时清理,造成路面标高越来越高,最终导致发生车辆撞击桥梁的现象。

5、铰缝渗水碱蚀、勾缝砂浆脱落

(1)勾缝砂浆与梁体结合、粘贴不牢固,车辆通过桥梁产生震动,致使勾缝砂浆脱落。

(2)梁板间传递车辆荷载的剪力时,铰缝同时受到弯剪组合作用,勾缝砂浆本身厚度较小,更易产生破坏。

(3)桥面排水不畅,积水会沿着铰缝开裂部位下渗,产生碱蚀。

6、支座脱空

由于支座底部的支座垫石开裂松散及墩台顶面不平造成底面局部脱空。

7、支座老化、开裂

(1)橡胶支座在正常使用过程中,受荷载、环境因素的综合作用,引起橡胶的组成、结构的变化,出现老化开裂现象。

(2)伸缩缝或桥面连续缝损坏,漏水、漏油,侵蚀支座橡胶,加速橡胶老化。

(3)墩顶残留有混凝土垃圾、模板等限制了支座的变形或滑动等问题也能引起橡胶开裂、严重变形等。

8、支座剪切变形

普通橡胶支座与梁体间不能滑动,梁体由于温度变化产生收缩,加上车辆荷载的反复冲击作用导致支座剪切变形。

二、养护对策

1、梁体裂缝

(1)当裂缝宽度W<0.15mm时,建议采用表面涂刷环氧树脂浆液进行封缝处理;

(2)当裂缝宽度W≥0.15mm时,建议采用化学压力灌浆补强处理。对受力裂缝可在板底粘贴碳纤维布或钢板进行加固处理,且要先解决板底排水问题,检查排水孔是否通畅,并严格按照规范要求进行施工。

2、剥落、露筋

(1)若混凝土剥落、露筋是由于车辆刮蹭引起,应对破损部位进行修补,并设置限高标志,以防类似事故再度发生。

(2)若混凝土剥落是由于碱骨料反应而产生时,只需将混凝土剥落处用环氧砂浆进行修补,若钢筋有外露锈蚀现象,应将钢筋表面锈蚀物清除干净,使之露出光洁部分,然后涂刷钢筋保护剂,最后再用环氧砂浆进行修复。

(3)若混凝土的剥落是由于钢筋锈胀引起时,应先将钢筋表面锈蚀物清除干净,使之露出光洁部分,然后涂刷钢筋保护剂,最后再用环氧砂浆进行修复。

3、对于板(梁)底渗水碱蚀,建议检查板(梁)排水孔是否畅通,对排水不畅的重新钻孔,及时排出梁板内积水。

4、板底刮痕

(1)对于被交道路级别较低的通道、涵洞等,属于偶然性撞击,梁体损害不重的情况,可以通过环氧混凝土修补缺损,粘贴钢板、碳纤维布等进行补强等措施治理,并加设限高门架,或设置限高标志牌。

(2)对于净高不足的桥梁,如下穿道路为二级以上公路,超高车辆撞击桥梁的几率较大。梁体损伤严重的,需对梁体维修加固,必要时予以更换,但要想从根本上防止撞击事件,还需要下挖被交路,将净高加大。对于净高不足,但尚未发生撞击的桥梁,也应尽快改善桥梁净高,防止车辆撞击对桥梁造成损伤。

5、铰缝渗水碱蚀、勾缝砂浆脱落

(1)对于铰缝渗水碱蚀,建议加强桥面及伸缩缝位置防水,防止病害进一步发展。

(2)对于铰缝勾缝砂浆脱落,建议采用高标号水泥砂浆修补。

6、支座脱空

建议对脱空的支座应采用不同厚度的钢板进行垫实处理。

7、支座开裂

(1)保证垫石的平整,清除墩顶残留垃圾,保证支座的变形和滑动,延缓支座橡胶的开裂,对于开裂严重的支座应及时更换。

(2)维修破损伸缩缝及桥面相接处的裂缝,加强橡胶支座的日常养护工作,及时涂油保养,延缓支座橡胶的老化,对于老化现象严重的支座应及时更换。为了避免梁体受到损伤,支座更换时一定要采用同步顶升的方法进行。

8、支座剪切变形

根据部颁标准《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4—2004)要求,橡胶支座变形的倾角不大于35°属于正常变形,不予处置,但需加强观测,出现剪切超限的情况时应更换支座。

混凝土桥梁上部结构的缺陷、损伤对桥梁的使用功能和行车安全有着直接的影响,养护过程中,要加强对桥梁上部结构的检查,及时掌握桥梁的缺陷和损伤情况,并对其进行科学客观的研究分析,采取行之有效的养护措施,在保证行车安全的前提下,使桥梁的使用功能得到充分发挥。

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