公路工程的常見病害于分析

《講座論文》XINJIANGUNIVERSITY論文題目簡述橋梁工程的常見病害與分析所屬院系：建筑工程學(xué)院專 業(yè)：交通土建指導(dǎo)老師：李新平學(xué)生姓名：謝濤學(xué) 號(hào)：20072201012班 級(jí)：路橋083班上交日期：2010年12月6日成績簡述橋梁工程的常見病害與分析班級(jí)：路橋073姓名：謝濤學(xué)號(hào)：20072201012前言：通過聽李老師的講座——《橋梁工程的常見病害與分析》，我了解到了很多關(guān)于橋梁在使用過程中出現(xiàn)的病害類型，它們的特征和辨別方法，以及這些病害造成的影響；還學(xué)到了一些關(guān)于這些常見病害的處理方法，覺得非常實(shí)用，受益匪淺，下面就簡單的把我對(duì)聽完該講座后學(xué)到的知識(shí)和感受介紹一下。關(guān)鍵詞:橋梁工程橋梁病害病害分析維修加固隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地交通運(yùn)輸事業(yè)也迅速的發(fā)展起來，交通運(yùn)輸量大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，尤其是拖掛運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸、個(gè)體戶載重貨物運(yùn)輸?shù)戎匦蛙囕v日益巨增，特種工程車如礦山運(yùn)載車、大型平板車亦不時(shí)出現(xiàn)，這給道路橋梁的承載力及正常使用帶來了新的挑戰(zhàn)。此外，現(xiàn)有橋梁往往需要應(yīng)對(duì)特殊載荷的需求，一個(gè)特大構(gòu)件的運(yùn)輸，新建一條臨時(shí)便道的投資很大，沿已有道路運(yùn)輸雖則方便，但橋涵的通行能力便成了控制因素，為了安全可靠地利用已有公路，則對(duì)橋涵進(jìn)行檢查，施行臨時(shí)加固，采取科學(xué)對(duì)策是十分重要的。正文：一、橋梁檢查的目的和意義近年來隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，特大型工業(yè)設(shè)備運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸、礦山特種車輛及私自改裝重型車輛的運(yùn)行，都給現(xiàn)有橋梁的安全使用造成威脅。加之前述重型車輛的頻繁出現(xiàn)，更是造成這些橋梁雪上加霜。為了橋梁的安全使用，有必要對(duì)橋梁仔細(xì)檢查，防患于未然?，F(xiàn)有道路上的橋梁由于營運(yùn)使用多年，主要部位出現(xiàn)缺陷（如裂縫、錯(cuò)位、沉降等）會(huì)對(duì)橋梁的整體使用造成很大影響，通過對(duì)現(xiàn)有橋梁進(jìn)行檢查，了解其各部位損壞的程度，核定其承載能力，為橋梁的維修加固提供必要的依據(jù)，這樣既經(jīng)濟(jì)有安全。另外，當(dāng)橋梁遭受特大災(zāi)害時(shí)，如因地震（比如2008年5月四川地震有許多高速公路橋梁需要檢查，加以維修）、洪水等而受到嚴(yán)重?fù)p壞或在建造、使用過程中發(fā)生嚴(yán)重缺陷（如質(zhì)量事故、過度的變形和嚴(yán)重裂縫以及意外的撞擊受損斷裂等），均須通過對(duì)其檢查，核定其承載能力。為橋梁的管理和養(yǎng)護(hù)提供可靠依據(jù)。那么橋梁的病害有哪些、如何檢查出來就是首先要解決的問題，下面就介紹這一塊內(nèi)容。二、橋梁的常見病害種類及相應(yīng)的檢查方法1、橋梁常見的病害種類分析：橋梁的主要病害就是產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致里面的鋼筋外露，進(jìn)長時(shí)間的自然條件侵蝕最終引起自身結(jié)構(gòu)承載力不足而是結(jié)構(gòu)破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)的裂縫是由材料內(nèi)部的初始缺陷、微裂縫的擴(kuò)展而引起的。引起裂縫的原因很多，但可歸納為兩大類：第一類：由外荷載引起的裂縫，稱為結(jié)構(gòu)性裂縫（又稱為受力裂縫），其裂縫的分布及寬度與外荷載有關(guān)。這種裂縫的出現(xiàn)，預(yù)示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在其他嚴(yán)重問題。第二類：由變形引起的裂縫，稱為非結(jié)構(gòu)性裂縫，如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的結(jié)構(gòu)變形受到限制時(shí)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，即會(huì)引起混凝土裂縫，裂縫一旦出現(xiàn)，變形得到釋放，自應(yīng)力也就消失了。兩類裂縫有明顯的區(qū)別：危害效果也不相同，有時(shí)兩類裂縫融在一起。調(diào)查資料表明，在兩類裂縫中以變形引起的裂縫占主導(dǎo)的約占80%；以荷載引起的裂縫占主導(dǎo)的約占20%。對(duì)裂縫原因的分析是裂縫危害性評(píng)定，裂縫修補(bǔ)和加固的依據(jù)，若對(duì)裂縫不經(jīng)分析研究就盲目進(jìn)行處理，不僅達(dá)不到預(yù)期的效果，還可能潛藏著突發(fā)性事故的危險(xiǎn)。再往細(xì)里劃分，裂縫又可以分為下面幾類：結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫）：眾所周知混凝土構(gòu)間的大部分工作時(shí)間都是帶有微小裂縫工作的，這是由于構(gòu)件受拉，鋼筋有較大的拉應(yīng)變而引起的裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫（體積變形導(dǎo)致的裂縫）：混凝土的非結(jié)構(gòu)性裂縫根據(jù)其形成的時(shí)間可分為：混凝土硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生受混凝土材料組成、澆筑方法，養(yǎng)護(hù)條件和使用環(huán)境等等多因素影響。具體又分為：（1）收縮裂縫：混凝土凝固過程，混凝土中多余水分蒸發(fā)，體積縮小稱為十縮；同時(shí)，水泥和水起水化作用逐漸硬化而形成的水泥骨架不斷緊密，體積縮小，稱為凝縮。這兩種收縮產(chǎn)生的裂縫稱收縮裂縫。當(dāng)混凝土成形后，表面水份蒸發(fā)，這種水份蒸發(fā)總是由表及里逐步發(fā)展，截面上溫度形成梯度，內(nèi)外十縮量不一樣，因而混凝土表面收縮變形受到混凝土內(nèi)部約束或其他約束限制時(shí)，即在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土開裂。尤其是混凝土早期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，混凝土表面直接受到風(fēng)吹日曬的影響，表面水份蒸發(fā)過快，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，混凝土早期強(qiáng)底低，很容易出現(xiàn)收縮裂縫。收縮裂縫發(fā)生在混凝土面層，裂縫淺而細(xì)，寬度多在0.05?0.2mm之間。對(duì)板類構(gòu)件多沿短邊方向，均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間，方向與鋼筋平行。對(duì)高度較大的鋼筋混凝土梁，由于腰部水平鋼筋間距過大，在腰部（或腹板）產(chǎn)生豎向收縮裂縫，但多集中在構(gòu)件中部，中間寬兩頭細(xì)，全梁的上、下緣附近逐漸消失，梁底一般沒有裂縫。大體積混凝土在平面部位收縮裂縫較多，側(cè)面也有所見。收縮裂縫對(duì)構(gòu)件承載力影響不大，主要影響影響結(jié)構(gòu)外觀和耐久性。（2）溫度裂縫：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變形受到約束時(shí)，在混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，即會(huì)引起混凝土裂縫，這種裂縫稱為溫度裂縫。按結(jié)構(gòu)的溫度場不同、溫度變形、溫度應(yīng)力不同，溫度裂縫可分為三種類型：截面均勻溫差裂縫：一般橋梁結(jié)構(gòu)為桿件體系長細(xì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度變化時(shí)，構(gòu)件截面受到均勻溫差的作用，可忽略橫截面兩個(gè)方向的變形，只考慮沿梁長度方向的溫度變形，當(dāng)這種變形受到約束時(shí)，在混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，出現(xiàn)裂縫。例如：連續(xù)梁預(yù)留伸縮縫的伸縮量過小，或有施工散落的混凝土碎塊等雜物嵌入伸縮縫，或堆集于支座處沒有及時(shí)清理，使伸縮縫和支座失靈等，當(dāng)溫度急劇變化時(shí)，結(jié)構(gòu)伸長受到約束，上部橋跨結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)這種截面均勻溫差裂縫，嚴(yán)重者還可能造成墩臺(tái)的破壞。截面上、下溫差裂縫以橋梁結(jié)構(gòu)中大量采用的箱形梁為例，當(dāng)外界溫度驟然變化時(shí)，會(huì)造成箱內(nèi)外的溫度差，考慮到橋梁為長細(xì)結(jié)構(gòu)，可以認(rèn)為在沿梁長方向箱內(nèi)外的溫差是一致的，沿水平橫向沒有溫差。可將三維熱傳等問題簡化為沿梁的豎向溫度梯度來確定，一般假設(shè)梁的截面高度方向、溫差呈線性變化。在這種溫差作用下，梁不但有軸向變形，還伴隨產(chǎn)生彎曲變形。梁的彎曲變形在超靜定結(jié)構(gòu)中不但引起結(jié)構(gòu)的位移，而且因多余約束存在，還要產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度應(yīng)力。當(dāng)上、下溫差變形產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，混凝土就要出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱為截面上、下溫差裂縫。截面內(nèi)外溫差裂縫水泥在水化過程產(chǎn)生一定的水化熱，其大部分熱量是在水泥澆筑后3天以內(nèi)放出的。大體積混凝土產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā)，內(nèi)部溫度不斷上升，而混凝土表層散熱較快，使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。另外，預(yù)制構(gòu)件采用蒸氣養(yǎng)護(hù)時(shí)，由于混凝土升溫或降溫過快，致使混凝土表面劇烈升溫或降溫，也會(huì)使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。在這種截面溫差作用下，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生彎曲變形，且符合平截面假設(shè)，截面縱向纖維因溫差的伸長將受到約束，產(chǎn)生溫度自應(yīng)力。對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)還會(huì)產(chǎn)生阻止撓曲變形的約束應(yīng)力。有時(shí)此溫度應(yīng)力是相當(dāng)大的，尤其是混凝土早期強(qiáng)度比較較低，很容易造成混凝土裂縫?；炷翜囟攘芽p有以下特點(diǎn)：裂縫發(fā)生在板上時(shí)，多為貫穿裂縫；發(fā)生在梁上多為表面裂縫。梁板式結(jié)構(gòu)或長度較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多是平行于短邊。大面積結(jié)構(gòu)（例如橋面鋪裝）裂縫多是縱橫交錯(cuò)。裂縫寬度大小不一，一般在0.5mm以下，且沿結(jié)構(gòu)全長沒有多大變化。預(yù)防溫度裂縫的主要措施是合理設(shè)置溫度伸縮縫，在混凝土組成材料中摻入適量的磨細(xì)粉煤灰，減少水化熱，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制升溫和降溫速度。三、病害的處理方法對(duì)于病害我們首先做的是預(yù)防為主，然后才是對(duì)已出現(xiàn)的病害進(jìn)行處理。1、病害的預(yù)防前面已經(jīng)對(duì)各種病害產(chǎn)生的原因及有什么樣的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，我們只要在設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候就把這些東西充分考慮進(jìn)去并采取相應(yīng)的措施，會(huì)對(duì)裂縫的預(yù)防起到很大作用，但這樣還不夠，結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境在變，使用條件也在變，裂縫還是會(huì)出現(xiàn)，這就需要我們及時(shí)檢查與修復(fù)。2、 裂縫的修復(fù)常見的裂縫修復(fù)方法就是：粘結(jié)加固。采用裂縫修補(bǔ)膠（在裂縫處灌注）或裂縫灌注膠（用聚合物水泥注漿料灌注）。裂縫修補(bǔ)膠是為了封閉裂縫和修復(fù)構(gòu)件的整體性，進(jìn)行表面缺陷修補(bǔ)。強(qiáng)調(diào)充填性好，粘結(jié)力強(qiáng)，收縮率低，觸變性好，不流淌，固化快。裂縫灌注膠是為了原構(gòu)件的整體性，或是為了保護(hù)鋼筋不被侵蝕。要求低黏度、可灌性好、低收縮性、高強(qiáng)度、極限延伸率大和滲透性高。3、 對(duì)重要構(gòu)件部位的加固分清加固的性質(zhì)：根據(jù)橋梁病害檢測分析和鑒定評(píng)估結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)分為：承載力加固（強(qiáng)度加固）、使用功能加固（剛度加固）和耐久性加固等三種情況。承載力加固是確保結(jié)構(gòu)安全工作的基礎(chǔ)，是橋梁改造加固設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其內(nèi)容包括正截面抗彎承載力加固和斜截面抗剪承載力兩部分。承載力加固應(yīng)考慮分階段受力的特點(diǎn)，注意新加補(bǔ)強(qiáng)材料與原結(jié)構(gòu)的整體工作。使用功能加固是確保橋梁正常工作的需要，主要是對(duì)活載變形或振動(dòng)過大的構(gòu)件，加大截面尺寸，增加截面剛度，以滿足結(jié)構(gòu)使用功能要求。耐久性加固是指對(duì)結(jié)構(gòu)損傷部位進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，以阻止結(jié)構(gòu)損傷部分的性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提高結(jié)構(gòu)的可靠性，提高結(jié)構(gòu)的使用功能，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。橋梁加固與加寬設(shè)計(jì)相結(jié)合：在公路改造設(shè)計(jì)中，很多情況下橋梁加固和加寬是同時(shí)進(jìn)行的。在加寬寬度不大的情況下，盡量將加寬部分與原橋連為一體，使新舊橋共同工作，利用新加寬部分，調(diào)整原橋內(nèi)力，減輕原梁負(fù)擔(dān)，間接達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。主意各種加固補(bǔ)強(qiáng)方法的綜合應(yīng)用：橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，但是基本上可以劃分為兩大類：第一類為改變結(jié)構(gòu)體系，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力、減輕原梁負(fù)擔(dān)。例如：加斜撐減少梁的跨度、簡支梁改為連續(xù)結(jié)構(gòu)、增加縱梁數(shù)目、調(diào)換梁位、加大新建邊梁，調(diào)整橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)等。第二類為加大截面尺寸和配筋，加固薄弱構(gòu)件。例如：粘貼鋼板、加焊鋼筋，粘貼高強(qiáng)纖維復(fù)合材料，體外預(yù)應(yīng)力加固。設(shè)計(jì)中