混凝土橋樑病害診斷及加固技術超強解析,橋樑工程人必看

2020-02-13     常江後浪

對混凝土結構而言,其病害的最終形式是裂縫。雖然裂縫在規範里是作為正常使用狀態中耐久性來評價,但結構損壞乃致倒塌往往是從裂縫的擴展開始的,由安全狀態隨著時間的延伸而逐漸轉化為不安全狀態。

非荷載裂縫

混凝土收縮裂縫:當收縮受到約束而產生的拉應變大於當時砼的極限拉應變就會 產生與拉應力方向相垂直的裂縫。

構件表面收縮龜裂:這類收縮裂縫多數是混凝土構件表層由於養護不當,表層失水、干縮所造成。這類裂縫一般不深,多數深度不超過鋼筋保護層厚度。


墩台混凝土的豎向收縮裂縫:在岩石基礎上澆築的墩台混凝土,混凝土墩身要收縮,岩石基礎不收縮,由此產生收縮差,岩石基礎阻止墩身砼收縮而在橫向產生拉應力,當該拉應力大於該時段的混凝土極限拉應變就會產生豎向裂縫,這類墩身、台身的豎向裂縫為下寬上細,當台身較厚,由於表層收縮大、內部收縮小,因此顯示錶層裂縫寬些、內部裂縫細些,一般不貫通。

在先澆築好的砼承台上再澆築薄壁砼牆身(C30,水灰比達0.63,泵送砼)。由於第一次澆築的砼齡期長些,其收縮已完成一部分,後期收縮要小一些,但後澆的薄壁牆身收縮顯然要大於先澆部分砼的後期收縮量,導致產生收縮差而裂縫。由於牆體薄,故裂縫貫通。

在先澆注的砼承台上澆注橋台牆身的砼收縮裂縫

•預製T梁由於鋼模拆除不及時,造成腹板豎向裂縫,圖為蘇嘉杭高速公路T 梁收縮裂縫。

鋼模板拆模引起T梁收縮裂縫

•老橋混凝土腹板的碳化收縮現象

如蘇式T梁腹板經常發現棗核形裂縫,即二端細,中間粗。裂縫下端細是由於下緣配筋量大,裂縫上端由於逐漸上伸到受壓區而消失。裂縫中間粗有二個原因:一是腹板水平鋼筋少;二是在原有裂縫基礎上,由於碳化收縮而使裂縫寬度增寬,圖為蘇式T梁裂縫狀況。

蘇式T梁裂縫

預製構件拼裝濕接頭收縮裂縫的危害:

(1)拱片之間的橫系梁、橫隔板的濕接頭產生收縮裂縫後,大大減弱橋樑橫向整體性。

造成拱片頂部橋面順橋向裂縫。荷載橫向分布集中,降低承載能力。產生橫向搖擺。

(2)空心板梁鉸縫砼收縮產生縫隙後,當橋面鋪裝鋼筋配筋率低時,易造成橋面沿梁長產生順橋向裂縫,降低橫橋向整體性,使荷載橫向分布集中,並由此降低橋樑承載能力。

3)空心板梁封頭板砂漿收縮裂縫引起滲水,使空腔內聚積大量水,曾經在一塊空心板梁的空腔底部鑽一孔, 出水量達0.6m3,對普通鋼筋砼空心板梁的受力裂縫在受荷時張開內部水滲出,導致鋼筋鏽蝕嚴重。

空心板梁封頭板砂漿收縮裂縫滲水

4)中層式拱吊杆上端封錨砼因收縮裂縫滲水,通過錨頭孔隙流水鋼束而鏽蝕。

• 解決方法:

•1)採用補償收縮砼 •補償收縮砼是在普通砼中按規定比例摻加有效膨脹劑,如UEA用量為水泥用量的12~14%,可防止產生收縮裂縫。

•2)收縮裂縫,一般採用裂縫封閉方法解決 •

注入稀環氧樹脂膠

鑿槽後採用無收縮水泥基專用修補砂漿修補

裂縫較深者鑿槽後採用高強度免振無收縮砂漿修補

塗抹滲透結晶型水泥基漿料,封閉裂縫。

由於混凝土剛澆築、振搗,抹面壓光後,混凝土在自重作用下仍有繼續沉縮趨勢,此時受到鋼筋阻礙,或模板約束,就會產生裂縫。

混凝土沉落裂縫

a—鋼筋阻礙的沉落裂縫

b—模板阻礙的沉落裂縫

•原因: 振搗不充分 漏漿 跑模 模板剛度不夠 砼保護層太薄 砼坍落度過大 空心板梁空腔氣囊漏氣

空心板澆築砼初凝後因氣 囊漏氣而產生裂縫

這類裂縫一般為表層裂縫。

處理方法:沿裂縫鑿U型槽、採用專用修補、砂漿修補;這類裂縫較密時可整片鑿除混凝土保護層,採用免振自流平砂漿修補。

鋼筋鏽蝕引起的裂縫

砼中鋼筋產生鏽蝕後,由於銹皮會吸濕產生化學反應而膨脹,其體積將增大2~4倍,從而脹裂砼保護層。

對於鋼筋鏽蝕,首先要分析是先銹後裂,還是先裂後銹。

鋼筋鏽蝕引起裂縫形態一般是順筋向的。對先銹後裂的混凝土構件,實際上在鋼筋鏽蝕早期,構件內部已有層離裂縫存在,但外部還尚未裂縫,此時可用小錘輕敲聽聲,有空殼聲表示內部已有裂縫起殼,然後鑿開檢查。

鋼筋鏽蝕引起順筋向裂縫

箍筋鏽蝕裂縫,手摸裂縫邊緣有突出高差感覺。

箍筋鏽蝕崩裂混凝土保護層

鋼筋鏽蝕後,內部混凝土產生層離狀態。

橋樑箱體腹板和頂板鋼筋大面積鏽蝕而崩裂混凝土保護層。

腹板鋼筋鏽蝕崩裂混凝土表面

箱內頂板鋼筋鏽蝕成片頂裂混凝土保護層

鋼筋鏽蝕的危害:

1、 粘結力減弱,降低承載能力

2、 鋼筋截面減小,降低承載能力

3、 鋼筋鏽蝕後易產生應力集中,增加脆性

4、 預加應力鋼筋鏽蝕後,在高應力作用下會加快鏽蝕,即所謂應力腐蝕現象。

維修加固方法:

1、 鏽蝕鋼筋徹底除銹,補焊鋼筋,彌補鋼筋銹損,然後用砼包裹保護。

2、 鏽蝕鋼筋,徹底除銹,砼補強,外粘貼鋼板或碳纖維布,補充鋼筋截面損失。

3、 保護層混凝土已全面碳化,不防鏽,採取封閉砼毛細孔,隔離水及腐蝕性物質,防止鋼筋

4、 滲入阻銹劑,防止鋼筋鏽蝕

骨料膨脹引起的裂縫


混凝土橋樑病害診斷及加固技術超強解析,橋樑工程人必看



由於空心板梁頂部處於受壓區,如受壓區碎裂到一定程度,則易導致空心板梁突然斷裂,為此必須予以重視。

承台頂面混凝土有放射狀裂縫,和龜紋狀裂縫。

根據承台裂縫二側有高差,多處呈放射形及龜紋裂縫的特徵,可以判斷為粗骨料膨脹所引起,根據承台裂縫分布形態確診含有這類膨脹性骨料是瀰漫性的,通過局部打開層離裂縫部位,可見骨料表面附著一層白色粉汗水沫或白色漿狀物質,這是一種反應物,正是這種反應特的膨脹,是造成承台嚴重裂縫的根本原因。

•骨料膨脹裂縫的辨別方法: 膨脹骨料在構件淺層,一般呈網狀及放射形裂縫,裂縫交點處為膨脹骨料所在位置。


骨料膨脹剪錐體

當膨脹骨料在鋼筋背後,則骨料膨脹後,會把鋼筋頂彎,此時有可能產生順鋼筋裂縫,但其長度不長,同時可能出現砼被沖剪破裂,其裂縫為周邊一圈。

砼沖剪錐體邊緣裂縫的二側有高差。若內部膨脹骨料為瀰漫性分布,其內部有可能產生層理狀千層餅似的裂縫。

多顆膨脹源引起層離裂縫

與網狀收縮裂縫的區別有二點:一是收縮裂縫一般發生時間較早,多在施工後即發生,而骨料膨脹裂縫均在幾年之後發生;二是收縮裂縫二側無高差,而骨料膨脹裂縫二側有高差。

•處理方法 •

1、在施工前,應該對骨料進行檢驗,對水泥及添加劑的鹼含量加以控制,做好防水隔離,這是最好的預防措施。

2、對於已建結構,必須發現一處應及時進行有效修補一處,同時作好混凝土毛細孔封閉工作,隔絕水分或潮氣浸入,以減緩病害發展速度。若發現病害已較嚴重維修加固已不經濟時,則應拆除重建。

•大體積混凝土水化熱引起的裂縫

•大體積混凝土澆築過程中,由於水泥水化過程中會產生大量熱量,導致內外溫差而裂縫,一般在澆築過程中,應採取措施控制內外溫差而裂縫,一般在澆築過程中,應採取措施控制內外差不超過25℃;但往往由於管理不善,保溫措施不力而裂縫。

•承台混凝土西側面中部豎向裂縫

荷載裂縫

•正截面裂縫是指垂直於構件軸線的截面在正彎矩或負彎矩作用下產生的裂縫,這類裂縫一般垂直於構件軸線方向。

•在梁端的剪力作用下,當主拉應力超過混凝土抗拉強度,即為產生斜截面裂縫(圖34),對於箱梁,在扭矩作用下,也會產生斜截面裂縫。

在裝配組合式結構中,往往由於結合面強度不足,並在結合面未予配筋而在結合面受剪較大處及結合面受拉較大處產生裂縫。這類裂縫必須引起重視,由於結合面裂縫後,會造成截面承載能力極度降低,在作荷載試驗時,一般應該檢測截面整體性檢驗 。


預加應力不足引起裂縫

預加應力不足,會導致混凝土結構提前出現裂縫,圖為由於對箱梁剪滯效應估計不足,而導致預加應力不足而產生正截面裂縫。


預應力混凝土錨下應力集中引起裂縫


錨下混凝土應力分布示意圖

看圖可知在錨具處作用局部的集中力後, 在錨具下一定範圍內是處於橫向受壓狀態,但過後即產生橫向受拉狀態,當其拉應力大於當時混凝土抗拉強度,即會沿預應方向裂縫。


橋面縱向裂縫:

•橋面縱向裂縫主橋樑上部結構橫向整體性差所致。

拼裝式T 梁,由於橫隔板拼縫處下緣焊接鋼板脫焊,導致橫向整體性差而使橋面產生錯動裂縫。

•空心板梁由於鉸縫構造較小,施工時又不注意混凝土強度,在活載作用下極易剪裂,而造成橋面產生縱向裂縫。

槽形梁由於兩梁之間簡支板在活載下,產生撓曲變形而導致縱裂。

•支座變位引起的裂縫

連續梁因橋墩不均勻沉降引起的裂縫。

拱圈因拱腳變位引起的裂縫 。

裂縫調查方法:

•在裂縫邊約3~5mm處用粉筆或記號筆或毛筆勾畫線,以示醒目和照相記錄。

•沿裂縫劃三個小圈,第一個圈是裂縫寬度最寬處(如);第二個圈是主鋼筋重心處裂縫寬度(如);第三個圈是裂縫未處裂縫寬度(如)。並予以註明分子――裂縫寬度以mm計;分母――時間(年、月、日)

來源:築龍論壇

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