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文档简介
公路桥梁常见病害及预防国内外桥梁病害状况一、
桥梁基础病害1、
扩大基础病害基础沉降、倾斜及混凝土破坏。2、
打入桩基础支承力不足下沉、倾斜,配筋不足,桩长不足。3. 钻孔灌注桩基础沉降、倾斜、桩长不够、配筋不足、桩混凝土不完整、短桩、短筋、偏位、桩顶露筋、桥台桩偏位。
对基础要求:承载力、稳定性、冲刷、冻胀、不满足要求就会出现病害。对常用的三种桥梁基础,扩大基础(挖基)、打入桩、钻孔桩在施工中和使
用中出现的病害加以阐述。
1.扩大基础一般是地基强度较高能够满足设计
承载力要求,但也时有承载力不足,所以设计文
件用在说明中都注出,如地质条件变化与设计不
符,通知设计部门,研究后确定是否可继续施工。尽管如此,仍有因设计和施工中的疏忽造成基础
施工后严重沉降、倾斜、变形。致使墩台变形、
倒塌。出现这种病害的主要原因有:1)地基土质较差,在不遇水时,强度较高,在经
过水浸泡后就会变软,失去强度。长春至哈尔滨102线肖家沟2号桥,二孔桥跨,是扩大基础,在
桥台施工完成,一字墙也灌注完成,台背填土时,发现桥台向内倾斜,一字墙出现裂缝,后来做了
打入桩加固处理;珲春圈河至防川公路,有一座6米小桥,挖基时发现地质为淤泥,做了打小木
桩和抛片石处理,但在桥台台身灌注后有2号台
身沉降6-8㎝,采用加载预压,一个月稳定后,再将台帽加厚。
基础埋设深度不足,垂直承载力、不平承载力不足,在水流冲刷下基础或墩台失去稳定而倾斜。这类事件很多。基础混凝土浇注时,基坑水没有抽干,混凝土遇水强度及完整性不良。在水流冲刷、冰冻侵蚀
作用下,基础局部遭受破坏,造成墩台倾斜,倒
塌。这类病害很多,预防的办法就是在混凝土浇
注前,做好基坑排水,不能将混凝土浇注在水里,留下隐患。
4)基础地基冻胀上升,造成破坏,致使墩台上升,断裂、桥面变形。
2.打入桩基础1)打入桩基础下沉的主要原因,有桩长不足、
地基承载力不够、实际地质条件与设计不符、施
工时桩很容易打入,没有采取加桩或接桩的补救
措施,最终造成墩台沉降。预防的办法是在打桩
时必须满足承载力的要求,应严格按贯入度控制,做好每根桩的检查记录。
预防的办法是对地质不良的打入桩基础的桥台,必须先做支撑梁,桥涵地面铺砌、安装梁板。上述工序施工结束后再做台后填土。还有桩的入土深度不足造成桥台倾斜。遇到上层软下层硬的地基土质,桩打不进去,便将其截断,入土深度不满足设计规定4m的要求。加上浇承台挖基、铺
砌或流水冲刷,实际桩在原地基中的长度只有2-3米,在路基填土水平力作用下发生倾斜。预防的办法是不容许随意截短桩的长度,在原样地基土中不应短于4m。否则应改为扩大基础,不能
用桩基。
3)打入桩有些隐患值得注意。配筋不足,主钢筋直径过小,有的将房屋建筑用的方桩,直接用到桥涵中使用,钢筋断面不足。由此造成水平承载力不足,加上钢筋锈蚀后断面会变小,桩身出现裂纹、断裂;混凝土标号不足,也是经常出现问题。
二、桥梁墩台病害台后填土冻胀、桥台前移。墩台裂纹、墩台倾斜、表面剥落、混凝土强度低。1.桥梁墩台倾斜、倒塌主要是由基础引起的,这里不再重复。本身倒塌较多的有轻型桥台在施工中,没有做下部支撑梁和上部主梁安装,就快速填土,用振动压路机振压或大型推土机推土,在土压力和机械力作用下,致使桥台倒塌。预防方法是按设计规范要求程序施工,支撑结构达到设计强度、上部梁安装或加支顶后填土。
2.桥梁墩台混凝土多有裂纹发生,因墩台一般不按结构计算配筋,对素混凝土只设构造筋,或防裂钢筋。裂缝
出现在U形侧墙斜方向,前墙竖直方向、水平方向、拐角处、墩帽处等都有。裂缝原因主要是混凝土早期温缩、
干缩裂缝,混凝土沉降裂缝、模板变形裂缝;荷载裂缝
及地基沉降裂缝。混凝土浇注后,在形成强度过程中,
温度变化大,内部产生拉应力,在强度很低时就被拉裂;混凝土浇注后,水分很快失掉,如拆模过早,模板吸水
或漏浆严重,混凝土泌水,水泥水化热高,凝结速度快,外界气候干燥等都容易造成混凝土开裂;混凝土浇注后
在硬化过程中仍要沉降,如遇到钢筋、预埋件阻碍就会
发生裂缝。分层浇注的混凝土,因衔接不紧揍,中断时
间长,也容易在分界面处出现裂缝。混凝土配合比不好
更是产生裂缝的主要因素。
在混凝土浇注后,由于模板支立不牢,受外力振动,而发生裂缝。荷载裂缝是在混凝土浇注后,
强度很低而结构受振动、冲击、挤压等外力作用,便产生裂缝;地基沉降致使墩台裂缝。
预防要从以下几方面改进。
从设计上根据不同结构,加密防裂钢筋的间距,使之成为抗裂钢筋网,要比加厚混凝土为佳。在浇混凝土注后,要加强养护,包括防止外力作用,加强浇水保持湿润,覆盖产生。3) 改善混凝土配合比设计,降低单位用水量,减少坍落度,选择粘性好的水泥和外加剂。
降低混凝土浇注速度,减少每次浇注高度,在混凝土初凝左右(4h),贯入值35kg/cm2,进行二次振捣。台后填土和主梁安装时,要充分考虑墩台混凝土强度,结构特点,采取防止裂缝的方法施工。
3.桥梁墩台的混凝土强度偏低,表面剥落露石。由于过去对耐久性要求“差”,下部混凝土强度
设计低,施工中有时又达不到要求,如某大桥桥
台设计20号混凝土,实际达到12—15号,这样由
于雨雪、气温等自然浸蚀,几年便出现表面剥落,强度更低,不得不加固处理。预防的办法是提高
墩台混凝土设计强度,最低不小于25号,最好用30号,提高防渗、防冻、防蚀性能。施工中要重
视混凝土的强度及各项性能,使各部位混凝土都
达到设计要求。
三、桥梁上部病害不同部位出现裂纹,混凝土标号不足,同一标号
不同部位不一、混凝土漏水渗水、钢筋锈蚀、预
应力过大过小、拱度过大、管道压浆混凝土溶蚀。桥梁是上部结构的主体,主要承载结构。如病害
严重,要加固处理,因此必须引起重视。其主要
病害有:不同部位出现裂缝;混凝土强度不均匀;混凝土渗水;露钢筋及锈蚀;梁的拱度过大、过
小(预应力过大、过小);预应力孔道压浆不饱
满,钢丝锈蚀;梁体冻裂等。
1.梁体裂缝混凝土梁的裂缝是一个很复杂的问
题,常见又难以控制,也是对梁使用耐久性影响
最大的问题,裂缝可引发很多病害。裂缝大体分
为两类,一类是结构荷载裂缝,如在自重作用下,外载作用下,地基沉降、突发外力等作用下引起
结构破坏裂缝。另一类是在混凝土强度形成过程
中,由自身内应力引起的裂缝,称作非结构性裂
缝。
设计中对梁的裂缝提出了限值规定,普通钢筋混凝土梁和预应力螺纹钢筋混凝土梁在I类和II类环境下,计算最大裂缝宽度不应超过0.2mm,在Ⅲ、Ⅳ类环境下,不应超过0.15mm。部分预应力钢丝
束(钢绞线)混凝土B类梁在I类和II类环境下,
计算容许裂缝宽度不超过0.1m。在Ⅲ、Ⅳ类环境
下不容许出现裂缝。对非荷载裂缝没有规定。但
要尽量减少裂缝的出现。常见主梁裂纹情况如下:1)普通钢筋混凝土T梁、工字梁、板梁(1)复
板部位出现竖向裂缝向梁端逐渐减少。从底板开
始向处上翼发展,这是受弯构件出现的荷载裂缝。是不可避免的,只能控制容在许范围内。(2)钢筋混凝土T梁上翼板(顶板)与复板交接处裂缝,这是由施工不连续、配比不一致,振捣不好、模板干缩引起的。只要施工中混凝配合比一致、连续浇注、加强振捣就可解决。
(3)梁的顶板表面裂纹,这多是非结构性裂纹,在混凝土浇
注数小时至数天内出现,有塑性沉降和塑性收缩裂纹,早期干
缩裂缝,长期干缩裂缝。减少塑性沉降裂纹的办法是控制配合
比的坍落度,减少混凝土泌水率,使用二次振捣等工艺措施。
塑性收缩裂缝,主要是因混凝土浇注后快速干燥,当蒸发速率
超过泌水率时,混凝土表面干燥,便发生收缩裂缝。还有环境
温度突然变低水泥浆化学反应产生的收缩拉应变大于抗应变能
力。防止收缩裂缝的主要措施是加强早期养护,降低水分蒸发
率,环境温度突变时采取一定防护措施,防止掺加不利外加剂;混凝土早期干缩(热)裂纹,主要是水泥发热量高,混凝土体
积大或散热条件不佳,混凝土急聚收缩造成的。主要从设计、
材料选择(水泥)、拆模时间、养护等方面加以解决。除采取
上述措施外,要有足够的抗裂分布钢筋。还有梁的顶板龟裂,
造成龟裂的因素有:相对湿度越低越不利;模板材料越光滑越
不利;混凝土越稀越不利;因此混凝土水泥用量不宜过多,振
捣时间不宜过长,抹面前排除泌水,及早养护(最好在干季施
工加覆盖)。
2)预应力钢筋混凝土梁裂缝状况,对全预应力梁不准许出现裂纹。部分预应力A类梁也不容许出现裂纹。部分预应力B类梁容许出现裂纹,但限定在容许范围内,这类裂纹出现在梁的复板跨中(或支点),为竖向裂纹,由跨中向梁端逐渐减弱。除此之外,预应力梁一般不应出现裂纹,但目前仍有此种梁出现裂纹。
2.梁的混凝土强度达不到设计要求和各部位强度不一致。前面已提及箱梁、板梁比较突出。评定混凝土强度是在
试模内成型,而梁体成型条件要比试件困难,主要决定
浇注、振捣工艺质量,所以它的强度容易出现强度不够
或不均匀,也就是试件只代表材料,不能全部代表实物。长平与长吉交叉的互通桥就发生了这种现象,用回弹仪
检查,底板强度最低,复板强度不一致,但高于底板。
用钻芯取样检验强度也不高。但不是很低,因为取芯强
度要换算成标号与标准强度、设计计算强度。混凝土强
度不均匀该做为病害来处理,但是很难,因此能用还得
继续使用。还有一座大桥也发现类似病害,其它没有发
现的估计也可能还有,今后要注意检查。对这类病害要
引起重视。
出现各部位混凝土强度不一致,有下列几方
面:混凝土配合比离析不均匀,底板骨料少,砂浆多,往上浇复板、顶板要好些。浇注时底板混凝土坍落度大,强度降低。混凝土浇注振捣不密实,研究证明振捣越密实强度越高。养生条件不好,这座桥主梁是冬天施工,在养生棚用蒸气养护,梁底气温过低。预防办法对这类结构设计标号要有充分的安全系数。选择可靠的施工方法,梁底混凝土要直接浇注,浇注时必须用振捣器振捣。混合料不能变异、离析。加强混凝土浇注过程中的全过程管理。
3.梁顶板混凝土漏水,T梁、箱梁顶面都有漏水现象,对梁的混凝土及钢筋都造成损害。使混凝土溶蚀、钢筋和钢丝锈蚀。造成渗漏的原因有:1)设计没有防水。顶部混凝土不密实。开设的拆除模天窗封闭不严密。桥面排水不良。桥面出现裂缝。预防办法:
(1)桥面用防渗性
能高的材料做防水。(2)做好桥上纵横向排水坡度。(3)梁顶板混凝土要用平板振捣器捣实,顶板厚度达到设计要求,要抹平拉毛。(4)箱梁天窗按设计要求封严,减少天窗的开设数量。
4.梁体露筋及钢筋锈蚀。这有两方面原因,一
是因梁渗水或裂缝进水,造成钢筋锈蚀而露筋。
二是先露筋,引发钢筋锈蚀膨胀混凝土开裂进水。预防办法就是钢筋保护层一定足够,不能当时露
筋或很短时间便露筋;三是混凝土要做到密实。
5.预应力管道压浆不密实,为钢筋钢绞线锈蚀留下隐患。预防办法,解决压浆工艺,提高压浆质量。6、预应力梁的预应力度不准确,过大过小都会造成隐患,过大钢筋安全系数降低,梁的拱度增大;过低预应力不足,混凝土会产生裂纹或毁坏。产生预应力度不准确的原因:一是设计计算时对各种应力损失计算偏高偏低。二是施工控制不严格,对千斤顶、油表检测标定不准确,甚至不检校,如:有的千斤顶的漏油还在用。还有施工中对张拉伸长值和拉力计算不准。如锚圈摩阻损失取值不当等。预防办法是需要通过试验、计算得出准确数据,按此控制施工,严格检验,避免出现错差。
四、
桥面病害整体化接缝破坏、裂纹、桥面脱落、桥面厚度不足、钢筋下落。目前高速公路桥面铺装大多不够耐久,有的通车
一、二年就破损不堪,对通行安全舒适十分不利,并会造成社会影响,因此,对高速公路桥面铺装
要特别重视,改进设计,加强施工管理。这里把
建筑中的体会加以总结,以便参考应用。
1.沥青混凝土桥面铺装层破坏表现沥青混凝土桥面铺筑不久,便出现大面积剥落,露出水泥混凝土铺装层或梁面。沥青混凝土桥面铺装出现早期大面积龟裂裂缝,很快致使桥面破坏。沥青混凝土桥面铺装层建后遇雨季便出现大面积坑槽,发展很快,几天之后便露出水泥混凝土铺装层。
2.沥青混凝土桥面铺装层破坏原因分析沥青混凝土桥面铺装层过薄,有的设计厚度50㎜,有的只铺筑30㎜~40㎜或更薄。水泥混凝土铺装层或梁面受油污
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