市政桥梁结构裂缝分析及加固技术处理解析.doc

最新【精品】范文 参考文献 专业论文市政桥梁结构裂缝分析及加固技术处理解析市政桥梁结构裂缝分析及加固技术处理解析 摘要：在市政桥梁的工程中，桥梁产生裂缝问题是很难避免的。不仅仅因为工程施工的原因，更重要的是自身的应力所导致的。本文首先分析了市政桥梁结构裂缝的成因，然后对裂缝加固技术进行了探讨。 关键词：桥梁；结构裂缝；原因；加固技术 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 1.桥梁结构裂缝成因分析 1.1荷载裂缝 直接应力裂缝。导致直接应力的因素主要有设计阶段对部分荷载漏算或错算所产生的结构应力，结构受力假设不符合实际，结构设计期间未考虑施工的可能性或设计断面不足以及钢筋配置偏少或布置错误等；施工期间在构件上不恰当地堆放钢筋等材料或机具，或借助顶板来运送重型材料，或在不了解预制结构的前提下随意对其翻身、起吊或未按照设计图纸施工，擅自更改施工顺序或受力模式等；在使用期间出现超出设计荷载的重型车辆或受到大雪、大风以及爆炸等冲击。次应力裂缝。市政桥梁结构中经常出现凿槽、开洞及设置牛腿等，而常规计算难以用准确图纸进行模拟计算，而实际上在受力构件上挖孔后内部“力流”将产生“绕射”现象，并在孔洞周围密集产生巨大应力，继而将导致裂缝生成。 1.2温度变化 由于温度变化导致的裂缝若为表面裂缝则其走向无规律性，若为深层或贯穿裂缝则其走向一般平行于主筋走向，且该种裂缝宽度大小不一，在温度变化影响下热窄冷宽，导致该种裂缝生成的因素主要有：（1）日照。施工后的桥梁面板及侧面受阳光暴晒后导致该部位温度明显高于其他部位，在混凝土内部会生成温度梯度，且其呈非线性分布，最终导致混凝土内局部拉应力过大，当该应力超过混凝土所承受的极限应力则会生成裂缝。（2）降温。天气突降大雨或冷空气侵袭以及日落等均会导致结构外表面温度突降，而内部温度降低较慢，因此也会生成温度梯度而使混凝土发生变形，若变形遭到约束则会在结构内产生应力，当该应力超过混凝土自身抗拉强度则会生成裂缝。（3）水化热。混凝土浇筑后水泥发生的水化热反应在很大程度上升高其温度，因此会生成严重的温度梯度而引起裂缝生成。 1.3收缩裂缝 1.3.1塑性收缩。 混凝土浇筑45h后内部水泥发生剧烈的水化热反应，内部分子链逐步形成，继而沁水和水分急剧蒸发现象发生导致混凝土失水收缩，该类收缩量可达1%左右；骨料在自重作用下会发生下沉，过程中会受到钢筋阻挡而生成同主筋方向相同的裂缝。 1.3.2失水收缩。 混凝土硬结后随着内部水分逐步蒸发，温度逐渐降低且体积逐步减小，该现象称为干缩，由于表层水分损失快、内部损失慢，因此导致内外收缩量不同，即形成不均匀收缩，而表面收缩受内部混凝土的约束可导致表面混凝土受到拉应力，当其超过自身抗拉强度则会导致裂缝生成。 1.3.3自生收缩。 混凝土硬化过程中水泥发生水化反应导致的收缩，该类收缩与外界湿度无关，且不同种水泥所产生的收缩类型也不同。 1.3.4炭化收缩。 即大气中的二氧化碳同水泥水化产物间发生化学反应所引起的收缩，该类收缩在湿度为50%左右明显发生，并随二氧化碳浓度增大而加快。 1.4基础变形 桥梁基础竖向不均匀沉降或水平向位移将导致构件内生成附加应力，当其超过构件抗拉能力则会导致裂缝生成，导致基础变形的因素主要有：对地质勘察深度不足、试验资料不准，在此基础上进行设计则会导致地基不均匀沉降；桥梁建设地地质变化较大，地基土不同压缩性导致不均匀沉降；桥梁各部分基础荷载存在很大差异或同一桥梁采用不同的基础类型或虽采用同种基础但基底标高差异很大或地基自身塑性变形存在很大差异；同一桥梁的基础为分期建造导致承载力不同；桥梁建设成投入运营后环境温度升降、冻土融化也会导致地基下沉；或桥梁建设后因地基浸水而影响土体强度，增大压缩变形，导致地基发生变化，或由于人工抽水及干旱季节等原因导致地下水位下降等均会导致基础发生不均匀沉降。 1.5材料因素 1.5.1水泥。 所选水泥的安定性不合格或水泥中游离氧化钙含量超标，由于其在凝结过程中水化速度很慢，因而在凝结后仍发生水化作用而破坏已经硬化的混凝土降低混凝土的抗拉强度，或水泥受潮等因素导致其强度不足也会增大混凝土开裂的可能性。 1.5.2骨料。 粗骨料粒径过小、级配不良或空隙率过大均会增大拌合用水和水泥量，因而增大混凝土的后期收缩量，尤其是细骨料选用特别细的细砂其后果更为严重；粗细骨料内含泥量过高均会增大水泥和拌合用水量，且能降低混凝土强度及其抗冻、抗渗性能；细骨料内有机质含量过多则会延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度尤其是早期强度而增大裂缝出现的几率。 1.5.3外掺剂。 混凝土拌合用水或外掺剂内含有较高含量氯离子则会增大对钢筋锈蚀的程度，而采用海水或含碱量较高的泉水或采用含碱外加剂则会影响碱骨料反应。 2.桥梁裂缝加固处理技术 2.1表面处理法 表面处理包括表面涂抹和表面贴补。表面涂抹的范围是针对浆材难以灌入的细且浅的缝隙，表面贴补则用于大面积漏水的防渗堵漏；表面修补一般是先将混凝土表面用铁刷子打毛以填平混凝土裂缝，或用沥青将裂缝填充，其仅适用于表面裂缝但内部无裂缝的现象，也可用混凝土石灰填充裂缝或在裂缝表面抹灰等措施以减少钢筋受到侵蚀的方法。 2.2灌浆法 该方法适用于自微小裂缝至大裂缝，且有良好的处理效果。所用浆液有水泥浆、石灰浆、化学浆液及沥青浆液。处理时应先将结构表面剥离部分去除并用水冲洗清洁，之后将基层湿润，后则开始喷浆，浆体的类型和压力的选用应结合桥梁裂缝分布情况决定，石灰浆可通过混凝土内不同的压力形成的孔眼将浆液注入，其粘稠度应结合裂缝实际情况确定；化学浆液则可在很大程度上改变浆液性能，且可对微小裂缝进行修补，同时其操作简单修补效果良好；采用灌浆法修补后可在裂缝部位粘贴钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压以增强修补效果。 2.3结构补强 2.3.1增加构件截面。 该方法又可分为增加主筋补强和增加混凝土截面补强。增加主筋多采用焊增主筋法，其是先将梁类下缘混凝土保护层凿除以露出主筋，并将原箍筋切断拉直后将新增主筋焊接在原主筋下缘，施工中为减少温度应力应采取断续双面施焊，并应从跨中向支点旋焊，主筋焊接完毕后应接长箍筋并重新进行保护层施工，新保护层易采用环氧砂浆或膨胀水泥浆用涂抹法或压力灌注法施工。 2.3.2增设构件加固。 增加主梁加固。该方法适用于地基有较好的承载力，一般将新增的主梁设置在原有主梁的两侧，可在新增主梁位置上将原桥面凿开并切断原横隔梁，利用原结构设置悬挂模板后浇筑新梁体混凝土，若为预应力梁体则应考虑在桥上无法进行张拉施工，因此应先张拉好后方可安装就位。 2.3.3粘贴加固。 一般是采用环氧树脂胶液将钢板、钢筋或玻璃钢等粘贴在结构的受拉边缘或其薄弱环节，其施工方法类似于增大截面加固方法。 2.3.4施加体外预应力。 其是在原梁体外侧受拉区域设置预应力筋，并通过张拉过程中在梁体内产生的偏心预压力来减小荷载挠度，并实现改善桥梁结构的受力状态。 3.结语 市政桥梁中混凝土裂缝是施工中容易产生但难以防范的通病，裂缝一旦发生且处理不当则将直接影响桥梁工程质量，甚至带来严重后果，但导致裂缝生成的因素多种多