关于桥梁结构病害的分析
桥梁病害分析及处理办法

桥梁病害原因混凝土剥落、露筋施工引起,车载作用,外力冲撞混凝土蜂窝麻面混凝土浇筑中缺乏应有的捣固,模板缝隙不严,水泥浆流失混凝土腐蚀因为桥面排水不畅,泄水孔设置位置不当,使得构造物受雨水冲刷混凝土网状裂缝主要是混凝土内部水热化和外部气温的温差、日气温变化和日照影响而产生的土层松软或沉陷不均造成的T梁斜向裂缝斜向裂缝是受到纵向力以及剪切应力而致振幅是由两边向跨中逐渐增大的,由于横隔板的作用,在跨中以横隔板中间处,振幅达到最大,于是先产生了裂缝,并且此裂缝会随着时间的推移裂缝会很快的延伸,尺寸由窄变宽,深度由表层到内部。
在梁片的其它部T梁马蹄处及板梁梁底的纵向裂缝梁片的纵向裂缝主要是由于混凝土保护层不够引起的,混凝土保护层厚度不够,砼的包裹力不足,致使外层主筋锈蚀膨胀,于是产生纵向的裂缝,裂缝处由于混凝土的粗糙程度较大,及易与潮湿空气中的化学物质反应,造成进一步腐蚀的现象,裂缝容易向梁片深处延伸;梁片是属于承载恒载与动载的承重构件,汽车动载长期通过桥面系传动荷载给梁片,梁片的施工强度未达到设计强度,当荷载累积量超过其所能承受的疲劳次数时,承重部件会从底部开始产生细小的裂缝,并逐渐由于动载产生的剪切应力作用裂梁底的横向裂缝横隔板的脱落导致梁片单板受力,在车辆动载重复作用下,产生剪切力而导致裂缝;下部钢筋受张拉松弛,混凝土由于受拉产生横湿接缝腐蚀、脱落由于施工质量不高引起的,长时间的重车作用的重复累积以及与空气中腐蚀性物质的反应,使得本来就裹力不足的湿接缝发生剥落,长时间下去很容易就造成钢筋网片的断开,严重者会发展到单板受力,使得梁底产横隔板裂缝产生主要由于运营中偏载和扭转产生垂直剪力所造成。
横隔板剥落横隔板的剥落裂缝主要是由于施工控制欠严格,造成混凝土的大面积剥落。
也可能是由于运营中偏载和扭转产生垂直剪力所造成湿接板渗水腐蚀施工不当可能是一个原因,混凝土浇筑中缺乏应有的捣固,模板缝隙不严,水泥浆流失等造成湿接板渗水腐蚀。
探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施

探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施钢结构桥梁是公路、铁路等交通基础设施的重要组成部分,它的安全性和可靠性直接关系到人民生命财产安全和国家经济发展。
由于长期风吹雨打和车辆的频繁行驶,钢结构桥梁常常会受到各种不同的病害影响。
对钢结构桥梁的常见病害及防护措施进行探讨是非常重要的。
一、常见病害1. 腐蚀病害腐蚀是钢结构桥梁最为常见的病害之一。
这是由于大气中的氧气、二氧化碳、水蒸气和酸性物质的存在,以及桥梁所处环境中的盐雾、化工废气等因素引起的。
当钢结构桥梁表面的保护层破损或受损时,这些有害物质会侵蚀钢材表面,造成钢材的腐蚀。
腐蚀病害会降低桥梁的承载能力,严重时可能导致桥梁的破坏甚至倒塌。
2. 疲劳病害疲劳病害是由于钢结构桥梁长期以来承受频繁的荷载交替作用,导致桥梁材料发生疲劳变形和开裂。
疲劳损伤通常发生在桥梁梁体和焊接接头等部位,而且通常不易察觉。
如果不及时修复,疲劳病害会导致桥梁的安全隐患,甚至可能引发严重事故。
3. 锈蚀病害钢结构桥梁常常会受到锈蚀的影响,特别是在潮湿的环境中更为明显。
当桥梁表面的涂层受损时,空气中的水分和氧气会与铁发生化学反应,形成氧化铁,即锈蚀。
长期的锈蚀会使桥梁的表面变得不平整,严重时甚至可能穿透钢材,导致桥梁结构的损坏。
4. 变形病害由于受力不均、温度变化和材料老化等原因,钢结构桥梁在使用过程中会出现变形。
这种变形不仅会影响桥梁的外观和舒适性,还会影响桥梁的使用性能和安全性。
及时发现并处理桥梁的变形病害是非常重要的。
二、防护措施1. 表面涂层为了防止钢结构桥梁受到腐蚀、锈蚀等病害的影响,可以在桥梁表面进行防护涂层处理。
这种处理方法不仅可以防止外界有害物质的侵蚀,还可以延长桥梁的使用寿命。
在选择涂层材料时,应该考虑桥梁所处的环境和其功能要求,并严格按照涂层施工规范进行操作,以确保涂层的质量和效果。
2. 定期检测为了及时发现和处理钢结构桥梁的各种病害,应该建立定期检测机制。
定期检测可以通过目视检查、无损检测等多种手段进行,对桥梁的表面、连接部位、焊接接头等进行全面和精细的检查,及时发现和修复病害点,确保桥梁的安全可靠性。
桥梁结构常见病害及加固方法

桥梁结构常见病害及加固方法
桥梁作为交通运输的重要设施,经常承受着车辆的压力和自然环境的侵蚀,因此容易出现一些病害。
这些病害如果得不到及时修复和加固,就会对桥梁的安全和使用寿命造成影响。
下面我们将介绍一些桥梁结构常见的病害以及相应的加固方法。
1. 混凝土龄期裂缝
混凝土桥梁通常在施工后一段时间内会出现龄期裂缝,这是由于混凝土的收缩和温度变化引起的。
这些裂缝如果不及时处理,就会影响桥梁的承载能力和使用寿命。
加固方法:对于混凝土桥梁的龄期裂缝,可以采用注浆加固的方法。
通过在裂缝处注入特定材料,填充裂缝,提高混凝土的强度和密实度,从而修复和加固桥梁结构。
混凝土桥墩由于承受车辆的振动和水土的侵蚀,容易出现裂缝。
这些裂缝如果加剧,就会导致桥墩的强度和稳定性受到影响。
3. 混凝土桥面板开裂
混凝土桥面板由于受到车辆的荷载和水分的侵蚀,容易出现开裂,严重影响桥面的使用和安全。
加固方法:对于混凝土桥面板开裂,可以采用张拉预应力钢筋加固的方法。
通过在桥面板下方张拉预应力钢筋,提高桥面板的承载能力和抗弯强度,从而修复和加固桥面结构。
1. 钢桥梁腹板腐蚀
加固方法:对于钢桥梁腹板腐蚀,可以采用防腐涂料保护和钣金包覆加固的方法。
通过给腹板表面涂覆防腐涂料,减少腐蚀的机会,同时在腹板表面包覆钣金,提高腹板的强度和稳定性,从而延长桥梁的使用寿命。
2. 钢桥梁焊缝断裂
3. 钢桥梁主梁挠度过大
钢桥梁的主梁由于长期受到车辆的荷载和振动的影响,容易产生挠度过大的问题,影响桥梁的安全和稳定性。
桥梁常见病害成因分析及维修加固建议

桥梁常见病害成因分析及维修加固建议摘要:随着交通量的增长、汽车载重量的增加和桥梁运营时间的增长,一些公路桥梁结构构件已出现不同程度的破损,对于桥梁改造和维修以及加固工作是当前我国交通部门的重要工作内容。
了解使用中的公路桥梁的病害及发生的原因,及时掌握桥梁的损坏实际状况,严格按照一定的加固手段,对当前存在的病害问题有针对性的预防和解决,才能够延长桥梁的使用寿命,实现我国交通道路事业的快速发展。
关键词:桥梁;病害;维修加固引言1桥梁中容易出现的病害问题1.1上部结构主要病害类型裂缝是主梁(板)的最常见病害,主要发生的位置在跨中、梁(板)端、梁(板)侧以及梁(板)底等,不同位置的裂缝其发生的原因也大不相同。
一般来说:跨中竖向及梁(板)端斜裂缝主要是结构性受力裂缝,其余位置处的裂缝主要是非结构性裂缝。
横向裂缝:大多数情况下梁(板)底横向裂缝病害主要是由于梁(板)在荷载作用下产生的正弯矩裂缝,也有部分横向裂缝是由于梁(板)底保护层厚度不足,梁(板)体内箍筋锈胀所致。
纵向裂缝:纵向裂缝的产生原因主要有: ①早期空心板梁设计由于经济因素制约,其底板厚度较薄,薄壁结构在纵向受力时其截面将发生畸变变形,同时在底板上下缘产生畸变弯曲应力,当畸变拉应力超过混凝土的抗拉强度,势必导致底板产生纵向开裂。
若底板横向构造配筋较少,则钢筋无法限制纵向裂缝的扩展,这也是底板纵向裂缝宽度一般较大的原因之一。
②施工工艺引起空心板梁底板产生纵向裂缝的因素较多,其中预应力因素较为关键。
正常状态下施加预应力,预应力将对截面产生轴向压力和弯矩,由于混凝土材料的泊松效应,在轴向压力作用下底板将产生横向拉应力,此应力与截面的畸变应力组合后往往大于混凝土的抗拉强度,这就是产生纵向裂缝较为普遍的原因之一。
③此外,空心板梁混凝土质量较差、振捣不密实、内模下沉导致底板厚度偏薄等因素均可引起底板产生纵向裂缝。
主梁(板)常见裂缝情况表空心板(或普通钢筋混凝土T梁)板(或梁)间铰缝开裂、脱落、渗水,桥面有大量反射纵缝,单板受力趋势明显。
桥梁结构的典型病害及原因分析

164YAN JIUJIAN SHE桥梁结构的典型病害及原因分析Qiao liang jie gou de dian xing bing hai ji yuan yin fen xi张宇桥梁结构病害的类型多样,造成桥梁病害的原因较为复杂,桥梁病害不仅影响桥梁结构的稳定性,而且也会造成较大的使用安全隐患,影响着桥梁的使用寿命。
应当加大桥梁隐患的排查修复工作,形成综合性的桥梁病害分析防控体系,达到有效控制桥梁病害问题的效果。
一、桥梁结构的典型病害类型分析1.混凝土病害我国大部分桥梁建设都使用的是混凝土结构,我国是世界上建设混凝土桥梁占比最大的国家,近些年来混凝土结构的桥梁病害事故不断增加,混凝土结构桥梁危害要比其它类型桥梁的危害更严重,而且修复的费用较高,混凝土桥梁结构病害得到全世界的广泛关注。
混凝土结构桥梁的病害主要在结构内部,具体表现为混凝土结构的裂缝、混凝土钢筋锈蚀和混凝土结构稳定性差等方面。
这些问题主要是由于混凝土结构的桥梁强度与设计强度有差异,钢筋保护层厚度不足,以及桥梁运营中监管不足,以及存在混凝土结构的空洞或掉块之类问题造成的隐患。
2.缆索承重桥梁危害缆索承重桥梁主要用于大跨度桥梁的建设,一般跨海、跨江大桥,系杆拱桥、县索桥等使用缆索承重方式。
这种桥梁一般处在高应力状态下,桥梁的缆索对外界环境较敏感,因极端特殊天气情况会对桥梁的缆索造成较大的影响。
桥梁使用缆索检查起来不方便,一些维护人员使用的维护手段不足,因此影响了桥梁的正常维护。
缆索防护是桥梁防护的重要任务之一,缆索防护能力直接的影响桥梁的功能和寿命,缆索承重是桥梁的生命线。
修建悬索斜拉桥时会发现缆索使用10年左右会出现严重的锈蚀现象,影响悬索大桥使用寿命的主要原因都在拉索耐久性不足。
例如,广州海印大桥仅使用了10年时间,济南的黄河公路大桥从使用到更换悬索仅用了13年时间。
斜拉索的材料质量问题已经是制约悬索桥使用寿命的主要原因,耐久性防护水平直接影响悬索桥的正常使用。
公路桥梁常见病害及加固措施分析

道路桥梁常见病害及加固措施分析随着交通运输事业的蓬勃进展,种种原因造成不少桥梁发生病害,甚至有的已成为“危桥”,严重地影响了桥梁的承载本领和正常使用。
因此,如何延长桥梁构件的使用寿命,提高其耐久性以削减桥梁更新的投入,便成为广阔桥梁工极为挂念的问题。
一、高速道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:1、常见裂缝分析桥台竖向裂缝,一般显现在扩大基础的重力式桥台上,在设计阶段由于地质勘察精度不够,试验资料不精准,没有充分把握地质,就设计、施工,在运营过程中,由于结构荷载差异较大,引起台身不均匀沉降产生的;桥台横向裂缝,一般为荷载裂缝,它重要是由台背自动土压力过大、荷载以及温度作用效应产生的。
另外钢筋锈蚀膨胀、混凝土收缩也是产生桥台裂缝的重要原因。
盖梁(墩顶及悬臂处)产生的裂缝(缝宽约0.04mm~0.2mm),是结构正应力即盖梁顶面负弯矩区受力钢筋不足引起的。
盖梁其它类型裂缝重要是由于钢筋锈蚀膨胀以及混凝土收缩产生的裂缝。
此类裂缝重要存在于连续预应力T梁桥中,病害最重要的原因是:设计方面,由于横隔梁间距过大,自身刚度偏小,致使桥梁横向联系较弱,横隔梁在拉剪应力下开裂;施工方面,横隔梁一般实行湿接缝施工,后浇混凝土未考虑收缩补偿,造成新旧混凝土收缩速率差而产生混凝土收缩裂缝;养管方面,由于超载重车反复作用,使桥梁的横隔梁承受宏大于设计的荷载,导致横隔梁混凝土竖向开裂。
另外雨水及融雪盐水沿横隔板接缝下渗,致使连接钢板锈蚀,将混凝土保护层胀开。
空心板横向裂缝一般包括荷载裂缝、温差产生的混凝土干缩裂缝、空心板板底钢筋锈胀裂缝等几种形式。
其成因重要为:设计荷载等级小于目前超载车辆的荷载等级,较大荷载作用下板底混凝土开裂形成横向裂缝;施工时由于水泥用量过大、温差过大或养生不适时等显现的干缩裂缝;模板底座不牢,沉降不均匀显现的横向开裂;空心板吊装或堆码,受力支点不当显现的开裂;施工时板底厚度偏小,简单造成板底横向开裂。
探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施

探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施钢结构桥梁是现代交通建设中经常使用的一种桥梁类型,它具有结构强度高、施工周期短、维护成本低等优点。
钢结构桥梁在使用过程中也会出现一些常见的病害问题,这些问题可能会对桥梁的安全性和使用寿命造成影响。
对钢结构桥梁的常见病害及防护措施进行深入探讨,对于提高桥梁的使用寿命和安全性具有重要意义。
一、常见病害(一)锈蚀钢结构桥梁锈蚀是其最为常见的病害之一。
在桥梁的使用过程中,受到氧气、水汽等外部介质的影响,钢结构桥梁的表面易受到氧化作用,产生锈蚀。
当锈蚀严重时,会减小钢材的截面积,导致桥梁承载能力下降,甚至出现断裂的情况。
(二)疲劳裂缝疲劳裂缝是由于桥梁长期受到交通荷载等外部作用,导致材料表面出现微小裂纹,并逐渐扩展形成的。
疲劳裂缝一旦形成,会对桥梁的结构强度和安全性造成较大威胁,如果得不到及时修复和加固,就会引发严重的事故。
(三)变形钢结构桥梁在使用过程中,受到温度变化、交通荷载等因素的影响,易发生变形。
桥梁的变形不仅会对行车安全造成隐患,还会加速桥梁的疲劳破坏,降低桥梁的使用寿命。
(四)腐蚀钢结构桥梁在潮湿的环境中易受到腐蚀。
水汽中的盐分等物质会对桥梁的表面产生腐蚀,导致钢材表面产生坑洼和破损,严重影响桥梁的整体美观和结构强度。
二、防护措施钢结构桥梁在施工完成后,可以对其进行防锈处理,常用的方法有喷涂防锈漆、热浸镀锌等。
这些方法可以有效地阻止氧化作用的发生,延缓桥梁的锈蚀速度,提高其使用寿命。
(二)定期检测钢结构桥梁的使用寿命是与其使用环境、荷载情况等因素密切相关的,为了及时发现和监测桥梁的病害情况,可以定期对桥梁进行检测。
常见的检测方法有超声波检测、磁粉检测等,这些方法可以有效地发现桥梁的内部和表面病害,为后续的维修提供参考依据。
(三)加固修复一旦发现桥梁存在疲劳裂缝、变形等情况,就需要及时进行加固修复。
加固方法有增加剪力墙、加装钢筋混凝土等,这些方法可以提高桥梁的整体结构强度,延长其使用寿命。
桥梁的病害与维修方案

桥梁的病害与维修方案桥梁是连接两个地点的重要交通设施,随着使用时间的增长和外界自然因素的影响,桥梁可能会出现各种病害。
这些病害如果不及时维修,会导致桥梁的使用寿命缩短甚至危及交通安全。
因此,及时识别桥梁的病害并采取相应的维修方案至关重要。
桥梁常见的病害包括:1. 混凝土龟裂:龟裂是由混凝土与环境变化产生的温度差异引起的,如果龟裂扩大且不加修补,就会导致水分进入混凝土内部,进一步破坏结构。
在识别出龟裂后,可以采取修复措施如打破龟裂面、填入防水材料等。
2. 钢筋锈蚀:桥梁中的钢筋暴露在外界环境中容易受到水蒸汽、酸雨等的腐蚀。
腐蚀后的钢筋会使混凝土受压能力下降、开裂等。
针对钢筋锈蚀问题,可以采取清理钢筋表面、涂覆防腐剂、更换受损的钢筋等维修措施。
3. 桥面铺装破损:桥梁的桥面铺装是供车辆行驶的表面层,长期使用会受到车辆冲击和外界环境的影响,导致铺装破碎。
修复桥面铺装可以进行补丁修复、重新铺装等。
4. 基础沉降:桥梁的基础是支撑整个桥梁的关键部分,如果发生沉降问题,会导致桥梁不平衡,进一步影响桥梁的稳定性。
对于基础沉降问题,可以进行补充填土、加固基础等修复措施。
维修方案的选择需要根据桥梁的具体情况来确定。
首先,进行全面的桥梁检测,采用无损检测技术来确定桥梁的病害类型和程度。
然后,根据检测结果制定维修计划,并确定维修方法和材料。
在选择维修方法时,需要考虑维修的效果、成本、施工难度等方面的因素。
在维修过程中,需要保证施工质量和安全。
对于一些较大规模的维修工程,需要组织专业的施工队伍进行施工,确保工程质量。
此外,还应注意施工期间对交通的影响,选择合适的施工时间,并采取临时交通措施来保障交通的畅通。
总之,桥梁的病害需要及时识别并采取相应的维修方案进行修复。
通过科学的检测和认真的施工,可以延长桥梁的使用寿命,保障交通安全。
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桥梁结构病害分析混凝土结构的病害表现形式多种多样,引起病害的原因错综复杂,从引起病害的原因来分析,可以将其划分为两大类:第一类为由环境作用引起的混凝土结构损伤与破坏。
由于混凝土的缺陷(例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等),环境中的水及侵蚀性介质就可能渗入混凝土内部,与混凝土中某些成份发生化学、物理反应,引起混凝土损伤,影响结构的受力性能和耐久性。
第二类为由荷载作用或设计、施工不当造成的混凝土结构损伤。
例如,由于超载作用引起的裂缝,动力冲击作用引起疲劳破坏。
构造措施和施工方法不当引起结构裂缝等。
环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏1 混凝土的碳化混凝土的碳化是指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧化碳或其它酸性气体发生化学反应的过程。
一般情况下混凝土呈碱性,在钢筋表面形成碱性薄膜,保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀,起到了“钝化”保护作用。
碳化的实质是混凝土的中性化,使混凝土的碱性降低,钝化膜破坏,在水分和其它有害介质侵入的情况下,钢筋就会发生锈蚀。
2 氯离子的侵蚀氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。
海水是氯离子的主要来源,北方寒冷地区冬季道路、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。
氯离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀,对结构的危害是多方面的,但最终表现为钢筋的锈蚀。
3 碱—骨料反应碱—骨料反应一般指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应,生成碱—硅酸盐凝胶,并吸水产生膨胀压力,造成混凝土开裂。
碱—骨料反应引起的混凝土结构破坏程度,比其他耐久性破坏发展更快,后果更为严重。
碱—骨料反应一旦发生,很难加以控制,一般不到两年就会使结构出现明显开裂,所以有时也称碱骨料反应是混凝土结构的“癌症”。
碱—骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂,裂缝的形态与结构中钢筋形成的限制和约束状态有关:钢筋限制、约束力强的混凝土形成顺筋裂缝;钢筋限制约束作用弱的混凝土形成网状或地图状裂缝,在裂缝处有白色凝胶物渗出。
碱—骨料反应裂缝与其他原因裂缝的主要区别是:①碱—骨料反应引起混凝土局部膨胀,裂缝的两个边缘出现不平状态(错台);是碱骨料反应裂缝的特有现象;②碱—骨料反应与环境湿度有关,在同一工程中潮湿部位出现裂缝,而干燥部位却安然无恙,是碱—骨料反应裂缝区别与其他原因裂缝的外观特征差别之一。
③从裂缝出现的时间来判断,碱—骨料反应裂缝出现的时间较晚,多在施工后5~10年内出现,而混凝土收缩裂缝出现的时间较早,一般在施工后若干天内出现。
4 冻融循环破坏渗入混凝土中的水在低温下结冰膨胀,从内部破坏混凝土的微观结构。
经多次冻融循环后,损伤积累将使混凝土剥落酥裂,强度降低。
冻融循环破坏的混凝土剥落,开始时在混凝土表面出现粒径为2-3mm的小片剥落,随着使用年限的增加,剥落量及剥落块直径增大,剥落由表及里,发展速度很快。
一经发现冻融引起的混凝土剥落,必需密切注意剥落的发展情况,及时采取修补措施。
北方地区采用撒盐除冰,由于盐类与冻融循环的共同作用引起的盐冻破坏是冻融循环破坏的一种特殊形式。
盐冻破坏是静水压及盐溶液的渗透压和结晶压共同作用的结果,因此,盐冻破坏要比单纯的冻融破坏严酷得多。
盐冻破坏区别于其他破坏形式的主要特征是:①表面分层剥落,骨料暴露,但剥落层下面的混凝土完好;②破坏速度快,对未采用防盐冻措施而使除冰盐者,少则一冬,多则几冬,即可产生严重盐冻破坏;③在没有干扰的剥蚀表面或裂缝中可见到白色盐结晶体;5 钢筋锈蚀混凝土中钢筋腐蚀的首要条件是钝化膜坏,混凝土的碳化及氯离子侵蚀都会造成覆盖钢筋表面的碱性钝化膜的破坏,加之有水分和氧的侵入,就可能引起钢筋的腐蚀。
钢筋腐蚀伴有体积膨胀,使混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝,造成钢筋与混凝土之间的粘结力破坏,钢筋截面面积减少,使结构构件的承载力降低,变形和裂缝增大等一系列不良后果,并随着时间的推移,腐蚀会逐渐恶化,最终可能导致结构的完全破坏。
值得注意的是,上述所有侵蚀混凝土和钢筋的作用都需要有水作介质。
另一方面,几乎所有的侵蚀作用对混凝土结构的破坏都与侵蚀作用引起的混凝土膨胀,最终导致混凝土的开裂有关。
而且当混凝土结构开裂后,腐蚀速度将大大加快。
形成导致混凝土结构的耐久性进一步退化的恶化循环。
因此,对新建结构而言,提高混凝土结构耐久性的基本途径是增强混凝土的密实度,防止和控制混凝土开裂,阻止水分的侵入;加大混凝土保护层的厚度,防止由于混凝土保护层碳化引起钢筋钝化膜的破坏。
对于在役结构而言,提高混凝土结构耐久性的基本思路是在清除病害根源的基础上,封堵裂缝,修补破损混凝土;增设防水层,防止水分的侵入。
混凝土结构的裂缝分析实践表明,混凝土结构的任何损伤与破坏,一般都是首先在混凝土中出现裂缝,裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表。
所以,对混凝土结构的损伤检测,首先应从对结构的裂缝调查、检测与分析入手。
混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的。
引起裂缝的原因很多,但可归纳为两大类:第一类:由外荷载引起的裂缝,称为结构性裂缝(又称为受力裂缝),其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。
这种裂缝的出现,预示结构承载力可能不足或存在其他严重问题。
第二类:由变形引起的裂缝,称为非结构性裂缝,如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制时,在结构内部就会产生拉应力,当此应力达到混凝土抗拉强度极限值时,即会引起混凝土裂缝,裂缝一旦出现,变形得到释放,拉应力也就消失了。
两类裂缝有明显的区别,危害效果也不相同,有时两类裂缝融在一起。
调查资料表明,在两类裂缝中以变形引起的裂缝占主导的约占80%;以荷载引起的裂缝占主导的约占20%。
对裂缝原因的分析是裂缝危害性评定,裂缝修补和加固的依据,若对裂缝不经分析研究就盲目进行处理,不仅达不到预期的效果,还可能潜藏着突发性事故的危险。
非结构性裂缝混凝土的非结构性裂缝根据其形成的时间可分为:混凝土硬化前裂缝、硬化过程裂缝和完全硬化后裂缝。
非结构性裂缝的产生受混凝土材料组成、浇筑方法,养护条件和使用环境等等多种因素影响。
(1)收缩裂缝在混凝土凝固过程中,由于多余水分蒸发,引起的混凝土体积缩小称为干缩。
同时,水泥与水起水化作用逐渐硬化而形成的水泥骨架不断紧密,引起的混凝土体积缩小称为凝缩。
收缩中以干缩为主,占总收缩量的8/10~9/10。
收缩量随时间增长而不断加大,初期收缩较快,尔后日趋缓慢。
普通混凝土在标准状态下的极限收缩变形约为(3~4)×10-4。
当混凝土成形后,表面水份蒸发,这种水份蒸发总是由表及里逐步发展,截面内外温度不等,内外收缩量不一样。
混凝土表面收缩变形受到混凝土内部约束或其他约束限制时,即在混凝土中产生拉应力,引起混凝土开裂。
尤其是混凝土早期养护不当,混凝土表面直接受到风吹日晒的影响,表面水份蒸发过快,产生较大的拉应力,混凝土早期强底低,很容易出现收缩裂缝。
收缩裂缝发生在混凝土面层,裂缝浅而细,宽度多在0.05~0.2mm之间。
对板类构件多沿短边方向,均匀分布于相邻两根钢筋之间,方向与钢筋平行。
对高度较大的钢筋混凝土梁,由于腰部水平钢筋间距过大,在腰部(或腹板)产生竖向收缩裂缝,但多集中在构件中部,中间宽两头细,至梁的上、下缘附近逐渐消失,梁底一般没有裂缝。
大体积混凝土在平面部位收缩裂缝较多,侧面也有所见。
收缩裂缝对构件承载力影响不大,主要影响影响结构外观和耐久性。
(2)温度裂缝钢筋混凝土结构随着温度变化将产生热胀冷缩变形,这种温度变形受到约束时,在混凝土内部就会产生拉应力,当此应力达到混凝土的抗拉强度极限值时,即会引起混凝土裂缝,这种裂缝称为温度裂缝。
按结构的温度场不同、温度变形、温度应力不同,温度裂缝可分为三种类型:①截面均匀温差裂缝一般桥梁结构为杆件体系长细结构,当温度变化时,构件截面受到均匀温差的作用,可忽略横截面两个方向的变形,只考虑沿梁长度方向的温度变形,当这种变形受到约束时,在混凝土内部就会产生拉应力,出现裂缝。
例如:连续梁预留伸缩缝的伸缩量过小,或有施工时散落的混凝土碎块等杂物嵌入伸缩缝,或堆集于支座处没有及时清理,使伸缩缝和支座失灵等,当温度急剧变化时,结构伸长受到约束,上部桥跨结构就会出现这种截面均匀温差裂缝,严重者还可能造成墩台的破坏。
②截面上、下温差裂缝以桥梁结构中大量采用的箱形梁为例,当外界温度骤然变化时,会造成箱内外的温度差,考虑到桥梁为长细结构,可以认为在沿梁长方向箱内外的温差是一致的,沿水平横向没有温差。
将三维热传导问题简化为沿梁的竖向温度梯度来确定,一般假设梁的截面高度方向、温差呈线性变化。
在这种温差作用下,梁不但有轴向变形,还伴随产生弯曲变形。
梁的弯曲变形在超静定结构中不但引起结构的位移,而且因多余约束存在,还要产生结构内部温度应力。
当上、下温差变形产生的应力达到混凝土抗拉强度极限值时,混凝土就要出现裂缝,这种裂缝称为截面上、下温差裂缝。
③截面内外温差裂缝水泥在水化过程产生一定的水化热,其大部分热量是在混凝土浇筑后3天以内放出的。
大体积混凝土产生的大量水化热不容易散发,内部温度不断上升,而混凝土表层散热较快,使截面内部产生非线性温度差。
另外,预制构件采用蒸气养护时,由于混凝土升温或降温过快,致使混凝土表面剧烈升温或降温,也会使截面内部产生非线性温度差。
在这种截面内外温差作用下,结构将产生弯曲变形,截面纵向纤维因温差的伸长将受到约束,产生温度自应力。
对超静定结构还会产生阻止挠曲变形的约束应力。
有时此温度应力是相当大的,尤其是混凝土早期强度比较较低,很容易造成混凝土裂缝。
混凝土温度裂缝有以下特点:①裂缝发生在板上时,多为贯穿裂缝;发生在梁上多为表面裂缝。
②梁板式结构或长度较大的结构,裂缝多是平行于短边。
③大面积结构(例如桥面铺装)裂缝多是纵横交错。
④裂缝宽度大小不一,且沿结构全长没有多大变化。
预防温度裂缝的主要措施是合理设置温度伸缩缝,在混凝土组成材料中掺入适量的磨细粉煤灰,减少水化热,加强混凝土养护,严格控制升温和降温速度。