混凝土桥梁常遇病害及养护维修对策解析

2021-02-11 10:18来源:重庆永仁建筑结构加固有限公司作者:重庆永仁网址:http://cqyrjg.cn浏览数:148 

钢筋混凝土桥梁病害的养护,若能采取有效的加固维修措施,恢复和提高它们的承载能力,消除质量隐患,使其能够继续服役,将会带来巨大的社会和经济效益。旧桥的补强加固比新建桥梁难度更大,因为旧桥的补强加固没有现成的设计规范,又没有现成的施工验收标准,需要广大技术人员通过对旧桥的实际情况进行评估。因此,应高度重视公路旧桥的管理工作,加大资金投入,使其保持良好的工作状态,确保道路运输的安全。



混凝土桥梁病害类型及成因


1.混凝土腐蚀


桥梁结构严重腐蚀以后,受力构件因受压区混凝土的破坏而破坏,而不是受力钢筋的断裂。混凝土腐蚀都与水有关,较常见的为盐水腐蚀、盐冻腐蚀和碱集料反应。如此多的破坏因素协同作用,使混凝土构件破坏得更快更严重。


2.混凝土的碳化


混凝土碳化的发生是个缓慢的过程,其实质是混凝土失去碱性而中性化。混凝土碳化破坏构件机理:钢筋混凝土碳化,使钢筋失去碱性环境,从而引起钢筋腐蚀。


3.混凝土裂缝


混凝土裂缝是混凝土桥梁最常见的病害。混凝土结构任何潜在的损伤和破坏,几乎都表现为裂缝。裂缝如不能及时采取措施,会造成桥梁超载力不足,甚至整体性破坏。


4.在桥梁的建造、使用过程中出现漏洞


桥梁的设计不合理、截面尺寸和钢筋配置不符合力学要求、施工、建材质量问题都会使桥梁在使用开始就存在质量隐患。桥梁在使用过程中,混凝土的干缩、徐变现象以及预应力构件的预应力损失不可避免,造成构件强度降低;同时,环境中有害的化学物质会对结构造成侵蚀,导致混凝土出现问题。



永仁加固论点:通过文中提到的四种病害类型及成因,核心其实只有一点,桥梁破坏从外至内,外部混凝土出现病害,导致内部钢筋出现锈蚀,桥梁整体承载力出现不足。因此,桥梁采取合理防护措施,是预防桥梁病害发生的有效手段之一。(目前,对混凝土表面的防护多采用硅烷浸渍技术,具体工作原理可查找“混凝土“长寿”秘密 硅烷浸渍技术”文章进行了解)


混凝土桥梁病害维修方案


常见的维修加固方法有加大截面加固法、改变结构受力体系加固法,还有常常令人“质疑”的裂缝表面压力灌浆工艺,本篇文章不再做过多赘述,详情可进入“加固技术”公众号查看。以下几种加固方式,卡本想与大家分享一下。


1.预应力加固法


通过布置于承载结构主体之外的钢束(钢绞线)张拉或碳纤维(碳板)张拉来对桥梁相应结构部位提供预应力,以降低被加固构件的应力水平,大幅提高结构整体承载力。体外预应力体系的组成部件包括张拉端、锚固端、张拉材料等。此法加固效果好,施工周期短,但加固后对原结构外观有一定影响,对于混凝土收缩徐变较大的桥梁结构不适用,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性、并且能够提供较大加固空间的桥梁。



永仁加固论点:预应力加固相较于粘钢与粘贴纤维加固,其施工流程及周期方面不存在优势;但预应力的最大优势:主动加固,加固效果优于粘钢与外粘纤维;因此,根据结构状况选择合适加固方法,才是关键。


2.粘贴钢板加固法


在桥梁混凝土结构受损处的表面以树脂粘接钢板,使钢板同原混凝土结构共同受力,从而提高构件的整体刚度和承载力。此法施工快速、加固后对原结构外观和原有净空影响小,并且现场无湿作业,对生产和生活影响较小,适用于加固承受静力作用且处于正常湿度环境中的受拉或受弯混凝土构件。



永仁加固论点:外粘钢板一般在桥梁加固中,梁或板均应用较广,房建领域,则多用于T梁加固,楼板加固少见。细究原因,楼板厚度多为100mm,外粘钢板时,需要大量锚栓的植入,对原结构易造成二次伤害,这或许是粘钢应用范围界定的一个因素。


3.粘贴FRP加固法


在桥梁混凝土构件表面用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂来粘贴高强度或高弹性模量的纤维复合材料,使其同原结构形成新的受力整体,共同承受荷载,降低钢筋应力。结构工程中常用的FRP材料有碳纤维(CFRP)、玻璃纤维和芳纶纤维等几种,碳纤维增强复合材料(CFRP)应用最为广泛。



永仁加固论点:外粘纤维的加固方法,相比上述两种方法具有操作简单,不增结构自重等显著优势,在桥梁加固领域的应用上,三种纤维均能结合自身优势发挥作用,例如:墩柱加固的玻纤套筒;抗弯、抗拉强度提升的芳纶与碳纤维。(芳纶与碳纤维的选用问题上,可参照“碳布与芳纶布 同为纤维却又不同”进行确定)


需解决的关键问题

  

受环境侵蚀、材料老化等长期因素影响,运营桥梁结构中基本建筑材料实际技术指标的确定,包括钢材与混凝土的弹性模量、强度以及钢筋锈蚀程度与混凝土耐久性下降程度等。


根据桥梁中建筑材料的实际技术指标以及由于钢筋锈蚀引起钢筋与混凝土粘结力的下降与裂缝引起混凝土构件截面的减小,计算桥梁中各构件的实际承载力。


根据外荷载的变化以及由于材料性能下降引起的刚度变化而导致的内力重分布来计算桥梁结构实际的荷载效应,根据动力荷载引起的疲劳效应计算桥梁的疲劳寿命。



永仁加固论点:桥梁加固的关键点,并非是一味增加桥梁荷载,加固开展之前,原桥梁需进行结构检测,确定桥梁实际损害情况,在确定合适的加固方法;同时,在加固过程中,预留合适的储备荷载,为桥梁再加一道安全保障。


最终结论


钢筋混凝土桥梁的养护加固方法除了上述方法外,还包括喷混凝土加固法、置换混凝土加固法、外包型钢加固法、锚栓锚固法等多种维修加固方法,我们桥梁养护维修人员一定要及时发现桥梁存在的各种质量隐患,并结合具体情况选择经济合理、技术可行、施工方便、负面影响小的养护加固方法,确保桥梁的结构安全。