公路桥梁质量病害的原因及处理方法
2016-06-14 22:35 [路桥论文] 来源于：互联网 作者：互联网
导读：公路桥梁质量病害的原因及处理方法 李艳 (中交二航局第二工程有限公司重庆市 400042) 摘要： 工程质量的高低，在很大程度上取决于管理，管理水平的高低主要取决于从事管理的领导人质量意识的高低，例如对工人忽视操作规程，听之任之，致使工程质量达不到标准
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公路桥梁质量病害的原因及处理方法
摘要：工程质量的高低，在很大程度上取决于管理，管理水平的高低主要取决于从事管理的领导人质量意识的高低，例如对工人忽视操作规程，听之任之，致使工程质量达不到标准造成质量事故。有些施工单位对应返工的部分不返工，造成隐患。本文主要结合公路道路桥梁工程质量病害的原因及控制措施进行分析。李艳 (中交二航局第二工程有限公司 重庆市 400042) 关键词：道路桥梁；工程质量；通病；控制 1引言 公路桥梁结构或构件往往存在裂缝，不仅削弱了混凝土的有效面积，也会加速混凝土碳化及钢筋腐蚀，从而影响构件的强度和耐久性，缩短其使用寿命。因此，裂缝一直是工程界普遍关心的问题。在此，对裂缝产生的机理和表现形式进行具体的类型识别与分析。混凝土是一种易开裂的建桥材料，完全没有裂纹的混凝土公路桥梁极为少见。混凝土公路桥梁裂纹发生的位置和裂纹形态对我们了解公路桥梁结构的状态有极大的帮助，所以混凝土斜拉桥施工期间的裂纹观测和分析应该是施工监控的重要内容[1]。 2混凝土结构公路桥梁施工质量病害及原因 2.1裂缝 裂缝的分类有多种：从安全角度考虑可分为：安全的正常工作裂缝和非正常裂缝；按客观成因可分为：先天裂缝、原生裂缝、后天裂缝；从力学机理角度可分为：弯曲裂缝、剪切裂缝、局部承压裂缝、次裂缝等。还可以从产生根源、产生时序及裂缝尺寸来划分。而所有的这些裂缝分类，都没有从混凝土结构的承载力变化进行考虑，而人们最关心的就是裂缝对结构承载的影响。为此，从结构承载力的影响的角度把裂缝分为结构裂缝和非结构裂缝两大类。这两类裂缝的产生结果不一样，所以对其维护措施也是不同的。 2.1.1结构裂缝 由外界荷载引起的裂缝，预示结构承载力不足或下降的裂缝，称为结构性裂缝。这类裂缝的产生究其力学机理，主要是因为结构整体或局部构件的强度、刚度、延性不足引起的。结构裂缝的产生造成结构中的应力重分配，降低了结构的刚度和强度，直接影响到公路桥梁结构的承载力，使公路桥梁的安全运营直接受到了威胁。因此在公路桥梁结构的裂缝分析中，我们最关心的也就是结构裂缝，判别结构裂缝应该抓住裂缝产生的主要力学特征。现根据裂缝产生的力学机理，大致可分为剪切裂缝、弯曲裂缝、扭曲裂缝、局部应力裂缝、拉压裂缝、预应力二次裂缝等[2]。 2.1.2非结构裂缝 非结构裂缝主要介绍塑性裂缝、收缩裂缝、温度裂缝、锈蚀裂缝。 （1）塑性裂缝：1)混凝土搅拌时间过长，使混凝土凝固速度加快，造成结构微裂缝；2)模板移动或鼓出，使混凝土在浇注后不久产生与模板移动方向平行的裂缝；3)养生不好，造成现浇混凝土表面水分蒸发过快，产生的不规则的裂缝；4)施工时振捣不充分，或混凝土的析水过多，混凝土沉降产生的沿钢筋或导管方向的裂缝，而且极易在钢筋下面产生空洞； （2）收缩裂缝 混凝土凝固时，混凝土体积变小，发生收缩。收缩裂缝主要发生在混凝土的表面，裂缝细而密，分布比较均匀，多沿梁、板的长边走向。大体积混凝土在平面部位较为多见，侧面也常见，预制构件多发生在箍筋位置上。高度较大的混凝土梁，一般在腰部产生竖向裂缝，集中于构件中部，中间宽两头细，而在底部则没有。这主要与配筋的密度相关，配筋密则缝少，配筋稀，混凝土不能承受拉应力而开裂。另外，含泥量大的混凝土也容易产生收缩裂缝。 （3）温度裂缝 混凝土受到水泥水化放热、阳光照射、响而出现冷热变化时，将发现收缩和膨胀，土的强度时，就会产生裂缝。大气及周围温度、电弧焊接等因素影产生温度应力，当温度应力超过混凝大体积混凝土(厚度超过2m时)，灌注之后由于水化放热，内部温度很高，造成内外温差过大，极易产生裂缝。在施工混凝土养护过程中，如果措施不当，温度骤冷骤热，导致内外温度不均，也易产生裂缝。当连续刚构、拱桥等结构两端固定时，由于周围温度变化将产生附加应力，容易与其他应力形成合力，造成开裂。 （4）锈蚀裂缝 钢筋混凝土结构由于环境介质的影响破坏了混凝土对钢筋的保护作用，从而引起了钢筋的锈蚀。锈蚀时，钢筋铁锈体积膨胀，对周围混凝土产生挤压，导致混凝土开裂，通常称为“先锈后裂”，裂缝走向沿钢筋方向，裂缝周围混凝土呈铁锈色，严重时导致保护层成片脱落。 2.2桥墩轴线偏移、扭转 （1）现象：桥梁墩柱的实际轴线与标准轴线发生偏离。（2）危害：造成整座桥梁轴线的偏离或扭转。（3）原因分析：①基础杯口十字线放偏。②墩柱预制时断面尺寸误差。③基础杯口尺寸未预检，杯口偏移，墩柱在杯口内无法调整或因插柱固定时，四周钢楔未打紧，在外力作用下松动。④框架柱轴线虽已找正，但由于墩柱预埋件埋设不牢，调整钢筋时预埋件活动，使柱产生位移。 2.3桥墩柱垂直偏差 （1）现象：桥墩柱垂直度超过标准。（2）危害：使墩柱受力时，因未保持竖直，产生附加弯矩。（3）原因分析：①吊装时仅用一台经纬仪控制或复测次数不够。②杯口钢楔背紧程度不同，或浇注第一次混凝土后，过早拆掉钢楔，使柱垂直度发生变化。③接口为钢筋焊接的柱，由于采用帮条焊接和搭接焊接时，焊接变形对柱垂直偏差有直接影响。④双肢门形柱由于构件制作偏差或基础不平，只能保证单肢垂直，另一肢则垂直度超标。 3处理措施 混凝土结构出现裂缝或其它缺陷，往往施工质量是主要的原因。近年来，公路桥梁建设采用招投标来选择承包商，严格讲是有利于保证质量的，但现在问题是低价中标，层层分包，疏于管理，现场有经验技术熟练的操作人员数量严重不足，在施工中暴露出不少问题，甚至留下了质量隐患。根据调查资料分析，对大跨径预应力混凝土连续梁或连续刚构，产生裂缝原因中，除设计原因外，施工质量不好是主要原因。以下将针对公路桥梁质量问题的原因的基础上提出防护措施[3]。 3.1要注意预应力钢筋的张拉应严格按照程序进行 对于大跨径预应力连续箱梁或连续T形刚构公路桥梁，在设计上一般都是采用三向预应力结构，在施工过程中不仅要对纵向预应力重视，对横向和竖向预应力的施加也要引起高度的重视，各道工序要按施工顺序相互衔接，不可将横向或竖向预应力筋的张拉无限制的推后，甚至预应力张拉不足。由于竖向预应力对斜截面主拉应力的影响很敏感，保证竖向预应力的有效性，是值得重视的问题。通过对有斜裂缝桥的加固、检查，发现梁高较矮的短竖向预应力钢筋起的作用不大，所以跨中，尤其是边跨端部，在支点反力和正应力作用下，斜截面主拉应力较大，容易出现斜裂缝。竖向预应力位于箱梁腹板中，一般采用预应力粗钢筋，螺栓锚固。大跨径预应力箱梁多为变截面，跨中和边跨端部梁高较矮，粗钢筋有效长度有限，加上粗钢筋张拉延伸量小，螺栓锚固的效率低及垫板压缩等损失，可能造成预应力的损失比设计上预计的大。所以应在施工中特别加以注意。箱梁顶板出现的纵向裂缝，从原因上判断，多数是设计上未考虑横向预应力或在施工过程中对于横向预应力施加不足或横向预应力的张拉工序没有跟上，推迟时间太晚造成，这是因为结构在横向上无顶应力，在荷载作用下容易引起开裂。有效的横向顶应力，才能阻止混凝土纵向裂缝的开裂或控制裂缝的宽度。当然，横向预应力过大会对纵向有效正应力起卸载作用，但横向预应力对克服箱梁顶板纵向裂缝是最有效的方法。所以，合理布置横向预应力是防止纵向裂缝出现和发展的有效途径。 3.2要注意支架和模板的沉陷及变形 支架沉陷、模板变形也是引起早期裂缝的原因之一。据有关调查资料表明，因模板发生变形，使设计厚度为20cm的腹板减薄了2-3cm；设计厚度为40-50cm的腹板减薄了7cm的例子。这些公路桥梁在设计上，对于断面尺寸的选择就已优化，而在施工中又不足，势必会造成应力偏大，因此在拉应力较大的腹板处出现了斜裂缝。在有些大跨径连续刚构桥的0号块和边跨现浇段，施工支架在挠筑混凝土之前未作顶压或采取其它有效措施来消除支架非弹性变形或因为地基发生较大的沉陷，使底板出现贯通裂缝，支架变形过大是主要原因[4]。 3.3要注意混凝土的浇筑质量及养护 混凝土浇筑过程，因振捣不好或漏震等，将会使混凝土出现蜂窝、麻面及不密实等缺陷，均可直接影响混凝土的强度，致使混凝土极限抗拉强度降低而引起开裂。混凝土养护的好坏直接关系到是否出现收缩或温度裂缝的重要环节。特别是大体积混凝土或在寒冷和炎热气候浇筑的混凝土，散热、隔热措施不好，都会引起裂缝。 3.4吊装施工过程中注意事项 吊装时：①吊装前，要对杯口十字线及杯口尺寸，进行预检，发现问题，及时调整。②桥墩柱中心线，应按桥轴线两次校核，做到中心线准确，且使各墩柱相对两面的中线均在同一平面以内，防止墩柱扭转。③吊装松吊钩时，杯口内钢楔应再打紧一遍，并随即用经纬仪复测。在校正时，钢楔的调整和增减应有严格的工艺要求与安全措施以防止柱倾倒。杯口内第一次浇灌的混凝土，在未达到10MPa前，不得随意拆掉钢楔。安装时：①安装墩柱时，垂直度要用两台经纬仪在两个方向控制。安装Y形柱时，吊索中心应与Y形柱重心重合。②杯口混凝土强度未达10MPa时，不得拆除钢楔。③焊接钢筋时，必须采取合理施焊顺序，减少甚至避免焊接产生的变形对柱垂直度的影响。当发生变形影响柱的垂直度时，根据钢筋残余变形少于热胀变形的原理，利用电焊或氧乙炔火焰烘烤钢筋以调整柱的垂直度[5]。 3.5顶进中质量病害的防治方法 ①为防止箱涵扎头，可采用将箱涵就位时，前部的地基土，换土夯实，以增强箱涵前端地基的抗力；或及时清理现场，减少箱内堆土；或将箱涵滑板预留0.2％至1％的仰坡，使箱涵抢坡顶进，顶出滑板时，先有一个预留高度；或箱涵前端底板下设“船头坡”，该坡长约1m，坡度5％，目的在于造成上坡的趋势；或加大上部刃脚阻力，以增加箱涵抬头力矩，阻止扎头；或在软土地基上顶进时，在箱体前端底板下，铺垫预制混凝土块体，并在块体表面涂润滑剂。②防止箱涵抬头偏差的措施1)在刃脚处适当超挖，以增加低头力矩。但超挖量不得超过有关规定。2)箱底超挖法：将底刃脚前的挖土平面，降至箱涵底面以下1～2cm，当箱涵行进到开始超挖点附近时，箱涵标高逐渐发生变化。但注意超挖长，不超过箱体重心前端的长度。 参考文献 [1]秦顺全编著. 桥梁施工控制无应力状态法理论与实践[M]. 人民交通出版社，2007.2. [2]沈强南. 浅谈公路桥梁伸缩缝的施工控制[J]. 科技创新导报，2009，(9)：108-110. [3] 何庆平. 浅析公路桥梁常见病害及加固措施[J]. 科技信息，2007(09)：102. [4] 吴进军,芦杰. 论公路桥梁常见病害及加固[J]. 民营科技，2010(05)：98. [5] 郑玉石,张博洋. 浅析公路桥梁常见病害及加固措施[J]. 黑龙江科技信息，2009(16)：87. （编辑：东北亚） |
公路桥梁抗风设计规范