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高速公路桥梁常见病害原因分析

日期:2021/7/12 Click:1206
高速公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:桥面铺装和伸缩缝破损严重,桥面水渗入梁体,导致梁体纵向钢筋锈蚀膨胀,底板沿纵向开裂;一方面水渗到板梁底面影响结构的耐久性,另一方面铰缝混凝土构造失效后板梁之间横向联系降低,荷载作用下单板受力较大,容易引起底板横向开裂。
高速公路桥梁常见病害原因分析

纵向裂缝是预应力中空板结构的常见病害,桥面铺装和伸缩缝破损严重,桥面水渗入梁体,梁体纵向钢筋生锈膨胀,底板沿纵向裂缝施工阶段张拉预应力过大,横向主张拉伸应力过大,施工时中空板预制拉伸管时水不干净,冬季冻胀板底裂缝。纵向裂缝的存在加剧了钢筋的锈蚀,影响了混凝土结构的耐久性。

普通钢筋混凝土整浇实心板梁裂缝比较复杂,有横向裂缝和纵向裂缝,斜交板和行驶方向不一致的斜交裂缝。底板跨径内的横向裂缝通常是受力裂缝,是由混凝土抗拉强度低的特性决定的。对于宽跨比较大的整浇实心板梁,由于横向应力较大而配筋较少,会引起纵向开裂。斜交板梁由于其结构特点,裂缝一般偏向钝角方向。

T梁结构有中梁底横向裂纹,是由于正截面弯曲强度不足引起的。普通钢筋混凝土结构允许开裂,预应力结构梁底横向开裂需要充分重视。支架附近腹板斜裂缝是由于腹板抗剪强度不足引起的。腹板均匀分布垂直裂缝的裂缝上下狭窄,中部宽度两端狭窄,呈枣核形。这种裂缝通常是由吊装、养护不当和混凝土收缩引起的。组装式T梁腹板与桥板之间纵向裂缝,主要是施工质量问题。

桥上部结构病害分析

桥下没有明显的高度限制标志,边缘(板)被车辆撞击,混凝土脱落,严重者的主筋和钢绞线暴露破裂,影响梁体的承载能力。有些梁底被刮伤,局部混凝土剥落,大面积划伤,影响结构耐久性。预制板铰链混凝土脱落、渗水现象也很常见,主要是由于施工质量差和桥面防水层故障引起的。

一方面水渗透到板梁底面影响结构的耐久性,另一方面铰接混凝土结构失效后板梁之间的横向联系下降,负荷作用下单板受力大,容易引起底板横向破裂。

T梁隔断混凝土开裂、脱落、露筋生锈。由于施工质量差以及高速公路桥梁受车辆冲击力较大致使T梁横隔板尤其是后浇带混凝土破损现象较多,导致桥梁横向联系降低,单梁受力较大。

钢筋锈蚀、混凝土风化剥离等病害发生在上部结构、盖梁、脚柱和桥台等各部件,一个是混凝土剥离破裂后钢筋锈蚀,即先破裂后锈蚀,另一个是保护层过薄、露筋或渗水等钢筋锈蚀膨胀,混凝土剥离主筋锈蚀减少有效截面,混凝土剥落破裂后,钢筋易锈蚀,这种恶行循环对桥梁的危害相当大,另外,由于施工质量差,钢筋暴露,混凝土破损,钢筋锈蚀的化学原因主要是氯离子的侵入和混凝土的碳化。

桥下部结构病害分析

常见的支架形式有油毡支架、板式橡胶支架和盆式橡胶支架。油毡支座经常发现破裂和滑动面不平整。板式橡胶支架的主要病害是脱空、老化裂纹和剪切变形,这种病害在检测桥梁中很普遍。盆式橡胶支架的情况比板式橡胶支架好,但有些支架螺栓生锈,螺栓卡住,支架不能活动。支座的病害可能会使上部结构失去活动能力,产生附加内力,不利于桥梁的承载能力和工作状态。

桥面铺装层病害表现为铺装的纵横向裂缝,铺装层剥落,引起这一病害的主要原因是冲击荷载。铺装层的病害在高速公路上的危害性非常严重:铺装层的损坏使车辆的冲击负荷进一步增大

防水功能失效后,雨水渗入主梁,主梁受力钢筋锈蚀,对钢筋混凝土结构造成危害特别严重的铺装层的损坏使设计负荷的横向分布状态发生变化,横向刚度变小,各梁板的力不均匀,主梁的实际高度变小,纵向刚度变弱,挠度变大。

伸缩缝设置在梁端相对较弱的部位,受桥面温度变化的影响和车载的作用频繁伸缩变形,容易损坏。

伸缩缝破损后,不仅影响行驶的舒适性,而且很多桥梁在桥台和盖位置漏水,引起桥主体结构和支架的腐蚀。伸缩缝的常见病害包括:软防水材料老化、脱落、接头活动异常、锚固部件损坏、伸缩缝槽填充其他硬物、不能自由变形、结构部位下陷或突出等。

减少高速公路桥梁病害发生的对策

桥梁病害发生的因素涉及设计、施工、使用和管理养护等各个方面,桥梁结构类型、跨度、环境和使用条件各不相同。为了减少病害的发生,必须从上述各个方面着手,有针对性地采取对策。

国内在设计方面往往由于工期或经济方面的原因,在方案设计时投入的精力不足,对很多关键问题缺乏研究,为桥梁病害埋下了病根。另一方面,结构设计不合理,结构体系缺乏仔细研究和优化,结构细节结构粗糙,材质要求低。

另一方面,计算和设计不完善,如设计安全系数不当,进行有限元分析时不清除结构边界条件和传输路径,对施工方法、顺序和施工负荷等结构桥梁性能的影响认识不足等。

许多桥梁病害常与施工质量差有关,典型问题包括钢筋保护层不足和施工现场严重部件开裂、混凝土蜂窝、麻面、露筋等问题,其主要原因包括水泥选择、混凝土配合比、振动、养护不当、预应力施加不合理等。这些施工上的缺陷短期内不会对桥梁的正常使用造成明显的影响,但对结构后期的使用和长期的耐久性造成非常不利的危害。

车辆超载是我国道路运输中比较普遍的现象。桥梁过载一方面可能引起疲劳问题,增大疲劳应力幅度,加剧损伤,甚至发生过载引起的结构破坏事故。另一方面,超载引起的桥梁内部损伤无法恢复,桥梁在正常负荷下的工作状态发生变化,有可能危害桥梁的安全性和耐久性。国内很多地区对于桥梁的日常检查和养护还不是十分重视,一座桥梁往往前期建设投入很大的成本,而忽视桥梁运营中的养护和维修。很多病害没有在桥梁日常和定期检查中发现并及时予以整治,天长日久导致病害加重不得不采取加固措施,此时投入的加固费用十分可观,甚至会超过建设费用。从根本上减少桥梁病害的对策是采用合理周密的设计方案,保证良好的施工质量,加强高速公路桥梁使用负荷的研究,避免过载现象,进行完善的日常检查和养护。

任何桥梁在运行中都不可避免地会发生一定程度的病害,桥梁病害必须采取合理的方法进行修理和修理。

但更重要的是,在设计、施工、使用、管理、养护等过程中预防病害的发生,降低后期的维护费用。

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