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桥梁预应力箱梁裂缝检测和加固处理
更新时间:2021-04-10 17:51
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 一、裂缝产生原因
        (1)混凝土浇筑后处于塑性阶段,由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸发而产生裂缝。
        (2)混凝土凝固过程中因收缩而产生裂缝。
        (3)由于温度变化产生的裂缝。结构随着温度的变化受到约束时,在混凝土内部产生应力,当此应力超过混凝土抗裂强度,混凝土便开裂,即产生温度裂缝。
        (4)施工不当产生裂缝。如果施工方案合理,施工工艺符合质量控制要求,混凝土配合比、坍落度满足要求,而现场地施工温度高达25℃以上,那么裂缝的主要原因是因温度应力引起的。
        (5)模板、支架、移动模架等设备构件结构不合理,构件强度、刚度及稳定性不符合要求而引起结构的变形;基础发生不均匀沉降或水平方向位移;支架预压不符合规定等都会加大结构的主应力及附加应力,从而产生裂缝。
        (6)如预应力张拉时间过早,张拉时虽然强度满足要求,但因混凝土龄期短、弹性模量未同步增长而影响后期变形。另外结构浇筑、构件的制作、拆模的时间、运输、堆放、拼装及吊装过程中施工工艺不合理也会降低施工质量而产生纵、横、斜方向的裂缝。
        (7)混凝土是一种脆性材料,抗拉强度较低,混凝土浇注后若没有采取有效的措施,降低混凝土内外部温差或采取养护措施不当,使混凝土产生温度收缩裂缝;养护不周,时干时湿,表面干缩变形也会导致裂缝的发生,因此施工中要最大限度的降低温差和减少收缩。
        二、裂缝检测
        2.1基本检测
        在对裂缝进行检测时,由于裂缝不易被发现和不确定性,往往会多名施工人员进行检测,在现场进行仔细的检查,找出裂缝,用仪器记录下来裂缝的情况,进行分析和研究,运用精确的仪器进行分析判断,找出合理解决方案。
        2.2深度检测
        箱梁裂缝的数量较多,一般都要对箱梁裂缝进行深度测量,采用精密的仪器进行采样和记录,深度测量一般采用抽样检测法,选出具有代表性的几个样品进行研究分析,然后通过其长度、宽度、深度和外形特征判断其产生原因,说明是否有连续或间断,了解裂缝的状态和大致数量和大致分布。
        2.3裂缝的监控
        要对裂缝进行监控,了解其稳定程度以及在经历一些外力后是否增加深度等。根据实际情况,制订一个有效的监控体系,对裂缝进行监控,取监控数据对裂缝进行分析,判断裂缝是否处于稳定状态,还要对预应力的管道进行监控,要做到有问题及时发现,发现后及时解决。
        三、裂缝处理措施
        3.1表面封闭处理
        清洗表面,并干燥,然后进行裂缝处理。针对裂缝对桥梁结构的影响,通过采用3层环氧树脂玻璃丝布对裂缝区作表面封闭处理来尽可能的消除箱梁裂缝对结构使用寿命和承载能力的负面影响。为增强环氧树脂韧性,其固化剂采用聚酰氨。先用环氧树脂在箱梁顶板上顺裂缝方向涂盖一遍,再顺缝铺设一层宽十五厘米的玻璃丝布,然后环氧树脂再复涂1遍,如此重复进行3遍。两条玻璃丝布之间搭接宽度应在3cm以上。
        3.2裂缝灌浆处理
        3.2.1表面处理。用砂轮机、钢丝刷打磨混凝土表面沿裂缝走向宽约5cm范围,人工用钢丝刷清除水泥翻沫、灰尘及疏松的混凝土块和砂粒,油污要用布蘸稀料擦净,如果潮湿要用喷灯吹干。 
        3.2.2注入座的黏结。裂缝表面处理完后,将注入座埋设在裂缝的交叉处、较宽处、端部或经拓宽处理的缝口部位,埋设灌浆嘴的间距为30—80cm,原则上缝窄应密、缝宽应稀,每条裂缝都必须有一个出气孔和进浆孔;对于出气孔也可离裂缝尽头1—3cm预留(不密封),以便灌浆;查看灌浆效果,也不会影响灌浆的质量。将桥梁修补料的AB两种组分混合搅拌均匀,抹少许在注入座底面四边,将注入孔对正裂缝中心稍加用力按压,使其从底面的四个小孔中挤出,注意不要堵塞注入孔,粘好后避免错动注入座;混凝土基底状态不好时可适当扩展座周围的豁结面积并对座进行包覆;依据裂缝的深度和宽度,沿缝的走向按30—40cm间距布置,裂缝分岔处应安装注入座。
        3.2.3裂缝密封。灌浆嘴埋设好后,沿缝用密封材料进行密封,封的厚度约1一2mm,宽度约3——5cm。封好的缝表面应光滑、平整,边缘与混凝土面应紧贴,不应有卷边现象。用密封胶沿裂缝走向密封5cm宽的范围,厚度应为1.5mm以上,尽量一次完成,避免反复涂抹。
        3.2.4密封材料的固化和密封检查。让其自行硬化(在不同温度下约需4—10小时)。待密封胶达到强度后,沿缝涂抹一层肥皂水,并隔100—200cm的间距把中间的注浆孔用螺栓(缠生料带)堵上,从灌浆嘴中通人空气,如密封的缝上有冒泡现象,应对该部位重新密封,当缝较长时可分段试气检查。对于只能单面密封的通裂缝,可根据其深度进行不同程度的试气检查,推测对面未封的缝口漏气的大小,如对面漏气严重,深度又浅时,可适当增加浆液的戮度采用减压延时的方法持续对其灌浆。
        3.3粘贴钢板和碳纤维布相结合单一采用其任一办法效果都不理想,若单一粘贴碳纤维布,则提高刚度有限,若单一使用粘钢,会增加过多锚孔,且增重较多,容易损伤梁体,所以为达到最佳效果,应采用结合办法。即采用6mm厚钢板,纵向满粘在板底两侧横向1m内,其余部分纵向从跨中粘贴碳布至应力较小区域。应粘贴2层碳布,提高受力效果。由于形成了整体的板底和碳布以及钢板对受力截面有一定的增加,无论是在加固效果方面还是在共同工作方面,比较可靠有效,而且对原受力体系的保留,在梁内产生新的应力并且不对应力分布情况进行改变,只承担活载作用的碳布和钢板,在有效封闭裂缝,防止其进一步发展的同时,不至于带来新的病害。
        3.4体外预应力
        它具有经济效果较好、相对低的费用、损伤较小和不对原梁体进行清凿以及加固时较小影响或不影响交通的优点。由于改变了桥梁的受力体系,体外预应力加固可有效对中小跨径普通钢筋混凝土梁式桥桥梁的受力状况进行改善,并降低了裂缝的宽度,对桥梁的挠度有一定的减少,十分有效地提高了桥梁的承载能力。但对于一些大跨径的预应力混凝土桥,存在一些其技术上的不足之处:共同受力情况不理想,这是由于梁体分离与新加预应力筋,存在不协调的变形造成;因低,原梁内已存在较高的应力,只会有不明显的效果,新加预应力所有的控制张拉力相对过高不但损失过多的原预应力,在荷载作用下更是因容易屈服而发生危险;新老预应力筋的受力不均匀,这是由于原预应力势必会因新加预应力而有所损失造成的。
        3.5底板加固
        对于底板纵向裂缝,采用横向张拉预应力碳纤维板的加固方法。首先用结构胶对底板裂缝进行灌浆,然后采用横向张拉预应力碳纤维板的形式,提高其横向连接刚度。预应力碳纤维板型号为CFP100-20,宽度为100mm,厚度为2.0mm,纵向间距50cm,公称顶压力为160kN,共27束。该方法属于主动加固,通过横向预应力可使原裂缝全部或部分闭合,能提高结构的整体刚度和耐久性,并能限制裂缝的进一步发展。该方法几乎不增加结构恒载,有良好的耐久性,施工工艺简单,但在底板下缘施工,操作不便,可采用检测车或梁顶悬挂吊篮进行施工。
        结束语
        本文针对混凝土宽翼缘三向预应力连续箱梁裂缝,制定了相应的梁相应的裂缝分布、裂缝深度检测方案,从混凝土特性、施工工艺等角度分析了裂缝成因和裂缝自愈现象,利用有限元程序进行箱梁承载力验算,确定了箱梁裂缝的非荷载裂缝性质。并从耐久性和承载力方面进行了裂缝危害性分析。根据该大桥箱梁的实际情况制定了相应的加固补强方案。
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