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桥梁病害及加固方法,总有一种你迫切需要!(二)

文章出处:人气:-发表时间:2019-03-23 16:42【

今天继续开讲钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥两种桥梁结构的病害与加固方法。


钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥


钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁是所有运营中桥梁数量最多的梁桥,其断面形式常有T形、Ⅰ字形、箱形和各种形式的组合。钢筋混凝土简支梁的跨径一般在10~20米,预应力混凝土简支梁跨径一般在16~50米,少量有更大的。施工方式大多采用预制装配,少量采用现浇施工。由于呈肋板形截面,自重轻抗弯能力及跨径比板桥大,病害种类也要多些。


01 钢筋混凝土简支梁桥 


常见的病害有:


(1)跨中附近梁底由下而上的竖向弯曲裂缝,数量随跨径增大而增多,恒载裂缝宽度有可能超过规范限制值,有的还伴有跨中下挠过大;


(2)两支承端附近腹板上的斜向裂缝系主拉应力过大或腹板抗剪不足等引起的剪切病害;

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(3)梁腹板上的竖向裂缝,多位于薄腹板的中部,中间宽两头细,未向上、向下延伸,多系混凝土养护差、或温度、或腹板上的水平筋太少等原因所致的收缩裂缝,主要影响结构的耐久性;


(4)桥面上沿翼缘板接缝处的纵向裂缝,较多发生在预制装配T梁桥翼缘采用铰接或横向联系受损较大的装配式简支梁桥。此种病害会造成恶性循环,加重单片梁的其他病害程度;


(5)其他施工原因产生的裂缝,这些裂缝在工程竣工前就能发现。


02 预应力混凝土简支梁桥


如果是按部分预应力混凝土B类构件设计的简支梁,钢筋混凝土简支梁有的病害它都可能有,只是程度不同而已,不再复述。但也与全预应力混凝土简支梁有一些共同的病害。对于全预应力及部分预应力混凝土A类构件正常使用条件下不允许出现裂缝,如果出现,不论缝宽大小都应找出原因进行处理或加固。


预应力混凝土简支梁不同于钢筋混凝土简支梁的其他常见病害有:


(1)张拉锚具的锚下纵向裂缝,长度一般不超过梁高,主要为锚下局部应力集中产生的劈裂拉力所致;


(2)沿预应力钢束的纵向裂缝,主要为预应力钢束保护层过薄,钢束处局部应力过大产生劈裂或是混凝土保护层碳化后预应力筋生锈所致;


(3)跨中下挠过大超过规范容许值,跨中截面不一定开裂。主要为施加预应力不足或预应力损失过大所致。


03 对上述各种病害可选的加固方法


(1)对梁底弯曲裂缝和沿预应力筋的纵向裂缝可采用粘贴钢板、粘贴纤维复合材料的方法加固,也可采用增大截面法加固,增加铺装层厚度,加大截面受压区面积对提高抗弯强度和刚度有利,但增加高度有限,同时也增加自重,如果增加梁底截面高度,实际上是增加配筋;


(2)对于腹板上的斜裂缝,可在与裂缝反向并近似与水平线成45°,即大致正交于斜裂缝的方向粘贴钢板或纤维复合材料,对梁高度矮,钢板或纤维锚固长度不足时,可粘贴成U形箍和加压条的形式,如图:


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(3)对于腹板上的收缩裂缝和锚固区的裂缝,视缝宽大小采用环氧胶封闭或灌缝处理;


(4)对桥面纵向裂缝,可结合铺装层改造增加厚度和横向配筋,或者增加或者加大横隔板;


(5)上述各种因受力引起的病害,均可采用体外预应力加固法,具体的做法有多种,如下图示意,此法的设计、施工复杂,但效果较好。

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(6)对病害较多,较重的某一单片梁,条件许可时,可割开横向联系更换增大刚度后的新梁,同时减少其它梁的荷载分布。多数情况下边梁病害较重,如图:

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钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥


连续梁桥及悬臂梁桥的截面形式常有T形、I形和箱形,跨径30米以上的大多采用箱形,并采用变高度的不等跨梁,等高度的钢筋混凝土连续梁一般跨径在30米以下,变高度的钢筋混凝土连续梁或悬臂梁一般跨径在50米以下,跨经偏大仍采用钢筋混凝土材料的此类桥梁比较费材料,而且桥面负弯矩区易出现横向裂缝。


等高度的预应力混凝土连续梁一般跨径在60米以下,而变高度的预应力混凝土悬臂梁跨径大多100米以下,但100米以上也是常有的,连续梁跨径大多在200米以下,但200米以上也是常有的。这类桥梁在跨越障碍物或城市立交桥中较多采用,不论跨径大小均容易出现各种病害。


常见病害有:


01 钢筋混凝土及预应力混凝土悬臂梁


(1)悬臂梁牛腿端下挠过大,常有墩顶桥面开裂。主要是悬臂部分刚度不够,尺寸偏小,超重车影响,或者是纵向预应力损失较大,施工质量差等造成;


(2)悬臂梁牛腿处局部裂缝,如下图,原因主要是配筋不足,高度偏小,温度影响或者是挂梁与牛腿连接不顺,形成跳车,局部冲击过大等所致;

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(3)如果悬臂梁的锚固孔跨径过大,在尺寸偏小或配筋不足时,很有可能出现跨中下挠或跨中梁底竖向裂缝;


(4)预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝,这是所有预应力箱梁可能出现的病害,如下图,主要是齿板附近应力集中过大,普通钢筋配置偏少、预应力束锚固过于集中等引起。

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(5)箱梁顶、底板纵向裂缝,如下图,主要是顶、底板横向弯矩过大,无横向预应力、箱梁横向弯曲空间效应、板厚偏小,横向配筋不足,箱梁内外温差过大产生温度应力等原因所致;

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(6)箱梁顶、底板梗腋处的纵向裂缝,顶板梗腋处主要是该处有大量预应力纵向钢束通过,局部应力过大,或者是箱梁的正剪力滞效应考虑不足,或者是偏心荷载下箱梁畸变扭转引起腹板上下端局部应力过大等所致;


(7)箱梁腹板中部的竖向裂缝,常发生在脱模2~3天内,上下没有延伸,施加预应力后大多会闭合,这主要与混凝土收缩或箱梁内外温差或腹板水平筋不足,或混凝土混合料质量有关;


(8)箱梁腹板上的斜裂缝,如下图,一般发生在墩台支承点至反弯点间的梁段上,属剪切裂缝,产生原因比较复杂,主要有纵向或竖向预应力不足,或损失过大,箱梁内外温差过大,箱梁的抗弯或抗扭刚度不足,偏心荷载下箱梁畸变应力过大,腹板厚度偏小,剪力滞效应影响,非预应力钢筋配置不足,混凝土混合料及添加剂影响,施工不当,纵向预应力束直线形布置,跨径布置不合理等原因引起。

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(9)箱梁腹板上的水平裂缝,如下图,主要由箱梁横向弯曲空间效应与内外温差应力使腹板内侧或外侧产生较大的竖向应力、箱梁横向刚度不足,畸变应力影响,竖向预应力不足等原因引起。

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(10)悬臂施工时各分段接缝或合拢段接缝出现裂缝,多由于施工接头处理不好,成为薄弱截面,在纵向弯矩、混凝土收缩或较大温差应力等作用下开裂,或者由于预制拼装接缝不密实,桥面开裂后,接缝渗水、钢筋锈蚀等。


(11)在箱梁较宽时,也容易出现横隔板或横梁跨中产生竖向裂缝,如下图,这主要是横隔板或横梁中施加的横向预应力不足或损失过大,或箱梁抗扭能力差等引起。

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02 钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁


跨中下挠过大,往往伴随着跨中梁底横向开裂,墩顶处桥面开裂或腹板斜裂缝,主要原因是抗弯刚度不够,如梁高偏矮,腹板偏薄,纵向预应力不足或损失过大等原因造成。


其他病害与钢筋混凝土及预应力混凝土悬臂梁的相同。上述各种病害可选的加固方法有:


(1)对于悬臂梁牛腿端下挠过大,最有效的方法是补加预应力,利用变高度梁的特点,在铺装层中布置通长无粘结预应力索,锚固在牛腿上,铺装层与箱梁顶板间应通过植入大量锚筋传递桥面预应力,如下图1,单箱多室截面并有足够箱高时,可在中腹板顶部两侧布置通长体外束,锚固在腹板上,如下图2,但均要注意对锚固孔的影响。

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(2)对于牛腿处裂缝,常在两侧粘贴块形钢板或钢板条,如图3。如果箱内牛腿处能进人操作,可考虑从外面钻斜孔后穿预应力筋张拉锚固,如图4;

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(3)对连续梁跨中和悬臂梁锚固孔跨中下挠过大,最有效的方法是体外预应力加固,利用变高度梁的特点,在箱内腹板两侧布置直线形或折线形体外预应力束加固,如图1和图2,对等高度连续梁宜采用折线形布束加固,如图3。

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(4)对预应力锚固齿板附近的裂缝一般采用灌缝后粘贴薄钢板或碳纤维等复合材料加固;


(5) 墩顶处桥面横向裂缝,可采用凿除铺装层混凝土,在顶板面增设纵向普通受拉钢筋或无粘结预应力筋,预应力钢束锚固在现浇层中,类似于图1。或在箱内腹板两侧的截面重心轴以上设体外预应力索加固,类似于图2。

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(6)对连续梁跨中梁底横向裂缝,或分段接头横向裂缝,常采用纵向粘贴钢板或碳纤维等复合材料加固;或采用体外预应力索加固。对于分段拼装接头裂缝,若属于非受力引起,只需灌胶封闭即可;


(7) 对箱梁顶、底板纵向裂缝,常采用横向粘贴钢板或其它纤维复合材料或增设横向联系等方法加固。如果顶板底面纵向开裂,主要是因顶板横向跨度过大,又未设横向预应力所致,可考虑在顶板上面的铺装层中增设横向预应力筋,如下图,并在铺装层与顶板间植入大量锚筋来传递桥面预应力;

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(8)对箱梁顶、底板梗腋处的纵向裂缝及腹板竖向裂缝,可采用封闭、灌缝或粘贴纤维复合材料加固;


(9)对腹板上的斜裂缝,可采用在腹板上粘贴钢板或纤维复合材料,类似于如下图所示。或适当增加腹板厚度,或在纵向或竖向施加预应力等方法加固;

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(10)对腹板上的水平裂缝,可采用在腹板上粘贴竖向钢板或纤维复合材料,或增加横向联系,如增设横隔板等,或施加竖向预应力加固;


(11)对箱梁内的横隔板或横梁跨中竖向开裂,可在横隔板两侧补加横向体外预应力,并穿出箱壁锚固,如下图。或增设横隔板,增强抗横向弯曲及扭转的能力。

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总结

以上讲了两种桥梁结构——钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥两种桥梁结构的病害与加固方法


明天将继续开讲预应力混凝土T型刚构桥钢筋混凝土板拱、肋拱及箱形拱桥,敬请关注。


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