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  • 技術資料

    預應力混凝土連續箱梁常見病害及原因分析加固方法

    2015/12/3 11:02:51 打印

    前言:由于預應力混凝土連續箱梁這種結構形式的截面具有結構性能優良,抗扭轉能力較強,適宜于工廠化集中預制、安裝快捷等優點,使得其非常適合于建造大跨度的橋梁,但是因運營條件的改變、設計和施工不當、自然災害和外部環境等原因,許多橋梁出現了各種常見病害,如不能得到及時處理勢必影響橋梁結構安全和耐久性,甚至對人民生命財產造成極大損害。本文中,我們針對在實際工程中連續箱梁出現的常見病害,對其產生的原因進行詳細分析并提出了相應的加固措施。

    預應力混凝土連續箱梁常見病害及原因分析

    1、支座破壞

    由于每一聯的長度較長,從而其伸縮量較大,所設計的滑動支座必須有效滑動,也就是說伸縮量必須靠支座滑動來承擔,不滑動僅靠支座變形來承受,支座變形超出其極限,那么支座必然破壞。從實際使用觀察,應該說存在一些問題,出現個別橋梁支座破壞,為此必須保證支座的質量,一方面支座的剛度、強度、耐久性必須滿足要求,另一方面必須保證滑動面能有效滑動。



     

    支座破壞

    2、施工工藝質量問題

    箱梁預制拆模后,如不注意在腹板下部與底板接觸處波紋管位置會出現“水紋”現象。通過實踐分析主要是由于內模為下料方便未設底板,腹板振搗時水泥漿外漏造成的。采取措施為芯模制作時加設活動底板,底板下料時打開,澆完底板后蓋上并固定,再澆腹板,并注意振搗密實。加強混凝土澆筑的工藝控制,嚴格按規范要求澆筑,同時適當采取二次振搗工藝。通過以上措施就能很好的避免出現“蜂窩麻面”,“氣泡”,“冷縫”,“拼縫漏漿錯臺”等質量通病。

    3、連續箱梁的開裂

    通過對預應力混凝土箱梁橋的調查,在橋梁的修建以及以后的運營過程中.梁體不同部位常會出現橫向、縱向及斜向裂縫。裂縫問題是連續箱梁的常見通病。裂縫一旦出現,輕則影響結構的耐久性,重則直接影響結構的承載能力,甚至危及結構安全,必須予以重視。應弄清裂縫成因.采取預防措施.必要時采取加固措施.控制和延緩裂縫的進一步發展,以確保橋梁的安全和耐久性。

    根據裂縫發生的原因和位置的不同,主要可以分為一下幾類:

    (1)腹板斜豎向裂縫

    箱梁腹板豎向裂縫主要分布在箱梁腹板跨中及1/4跨徑處。一般這種裂縫產生在施工脫模后的2d~3d內,上下沒有延伸。箱梁腹板斜向裂縫在越靠近箱梁兩側支點的位置,裂縫上部越向跨中傾斜,呈“八”字狀分布。斜裂縫也稱主拉應力裂縫,它是預應力混凝土梁橋中出現最多的一種裂縫,往往首先發生在剪應力最大的支座附近,大致與梁軸線成25。—50。夾角,并隨著時間的推移不斷向受壓區和跨中方向擴展。


    腹板斜向裂縫

    (2)腹板橫向裂縫

    此類裂縫較小,裂縫寬度大部分為0.1mm左右,一般出現于跨中位置。此類裂縫為荷載裂縫,裂縫寬度會在重車過橋時發生變化。出現橫向裂縫的主要原因是結構計算時計算模型不合理,結構受力假設與實際受力不符,使得結構安全系數不足。設計荷載等級小于目前超載車輛的荷載等級,則在較大荷載作用下板底混凝土開裂形成橫向裂縫。

     

    (3)底板縱向裂縫

    這類縱向裂縫主要分布在縱向預應力鋼筋范圍內,底板底面產生這類縱向裂縫后,可能會伴隨著底板沿厚度方向層離。有的引起局部起殼,嚴重者底板下半層混凝土脫落。底板曲面在縱向預應力束作用下會產生徑向均布力或集中力。在各預應力束產生的徑向力作用下,底板橫截面發生彎曲變形.導致底板橫向受彎而產生縱向裂縫。

    (4)支座處裂縫和支座位移引起的裂縫

    在連續梁支點處, 由于梁體的振動, 將產生比靜力荷載大得多的支點反力, 在支點的局部有可能對梁產生稱壓曲裂縫的裂縫, 而且在此反力作用下, 下部結構和橡膠支座將產生大的變形, 如果這種變形不均勻, 必將造成梁體內出現由于支座不均勻位移產生的附加內力, 可能造成梁的腹板進一步的裂縫, 這種裂縫與地基以及橋梁的下部結構的振動特性有關, 需要綜合考慮。

    連續箱梁的加固對策

    1、體外預應力加固方法

    體外預應力技術在公路橋梁加固上的應用通過對增設的體外束張拉,以提高原結構的預應力水平,改變原結構的內力分布,抵消部分恒載應力,起到卸載作用,從而達到大幅度提高橋梁的承載能力。體外預應力加固方法有著對原結構的損傷小、自重增加也較小等優勢。更重要的是,作為一種主動加固方法,體外預應力加固可明顯提高結構剛度和承載力,減少結構變形,阻止裂縫寬度繼續增大甚至完全閉和。體外預應力加固體系主要是由體外索、錨固結構和轉向結構組成的。

    箱梁加固采用的體外預應力鋼束為兩股沿底板的曲線束和兩股箱內的直線束。其布置示意圖如下:


    底板束錨固構造特點:在箱粱底板兩側四分之一跨的位置澆筑新齒板,通過在箱梁底板鑿出剪力槽,新舊混凝土接觸面種植鋼筋,使結構共同受力。底板束均通過齒板錨固于底板上并靠近底板布置。直線長束則錨固于主墩墩頂對應的橫隔梁上。

    連續箱梁體通過采用增設體外預應力索這一加固措施,使得各截面中性軸高度明顯上升,橋面鋪裝參與了結構受力,結構整體剛度有了一定程度的提高,維持橋梁的運營橋面線形,延長了橋梁的使用壽命,確保了運營期間橋梁結構的安全,該工藝對舊危橋加固維修領域應用推廣價值較大。

    2、裂縫填充加固方法

    本文主要介紹兩種裂縫處理方法:

    (1)環氧樹脂法

    首先對混凝土裂縫的基層表面進行處理.在裂縫表面用鋼絲刷將其表面的灰塵、浮渣、油垢等清除,并沿縫用丙酮擦洗,晾曬干燥,且其含水率不能大于6%。稱取定量的環氧樹脂.按膠料配合比加入稀釋劑二甲苯與環氧樹脂均勻拌和,待溫度降至常溫后,再加入固化劑乙二胺充分攪拌就配制成了環氧樹脂膠料。配制好的環氧樹脂膠料.至加入固化劑起,必須在3O分鐘內處理完畢。最后用玻璃布或嵌刀將環氧樹脂膠泥仔細批嵌封閉。


    (2)環氧砂漿封堵法

    混凝土基層表面清理,沿縫鑿寬8—10mm,深度大于10cm,用鋼絲刷沿縫槽將灰塵、浮渣及松散層徹底清除,用丙酮將其油垢擦洗干凈、晾曬。其含水率不大于6%。然后在清潔的混凝土槽內,薄而均勻地涂刷環氧底膠料.不得有漏涂和留墜現象。膠料固化12小時后,用玻璃布或嵌刀將環氧砂漿分層封堵,每層厚度不大于5mm,用溝縫條壓平壓實。環氧砂漿自然固化24小時后,用環氧底膠料封閉.封閉寬度應大于環氧砂漿縫寬,且每邊要超出2—3mm。封堵后要保持干燥,用碘鎢燈烘烤。

    通過了裂縫填充加固,可以減少鋼筋與外界接觸而造成的銹蝕,從而延長箱梁的使用壽命。


    (3)粘貼鋼板法

    首先應當確定裂縫的寬度, 按裂縫寬度不小于0. 15 mm 和小于0. 15 mm 進行區分。對寬度不小于0. 15 mm 的裂縫進行灌漿法處理。對于不小于0. 15 mm的裂縫需要粘貼鋼板法處理,開鑿需粘貼鋼板條的孔位,在混凝土表面鑿毛,濕混凝土表面平整,對鋼板條按照加固原則進行相應的處理。


    結語:由于連續箱梁的制作材料鋼筋混凝土的特性,使得其在施工和施工過程中,會有一些通病的產生,因此在使用連續箱梁時,應當加強設計和施工過程的監控,不斷發展新的加固技術。以上的連續箱形梁的一系列問題都是在時間的過程中總結出來的,其相應的對策也在實踐的過程中被證實是可行有效,希望對以后的相關工程實踐能有所幫助。

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