公路工程的常见病害于分析

《讲座论文》XINJIANGUNIVERSITY论文题目简述桥梁工程的常见病害与分析所属院系：建筑工程学院专 业：交通土建指导老师：李新平学生姓名：谢涛学 号：20072201012班 级：路桥083班上交日期：2010年12月6日成绩简述桥梁工程的常见病害与分析班级：路桥073姓名：谢涛学号：20072201012前言：通过听李老师的讲座——《桥梁工程的常见病害与分析》，我了解到了很多关于桥梁在使用过程中出现的病害类型，它们的特征和辨别方法，以及这些病害造成的影响；还学到了一些关于这些常见病害的处理方法，觉得非常实用，受益匪浅，下面就简单的把我对听完该讲座后学到的知识和感受介绍一下。关键词:桥梁工程桥梁病害病害分析维修加固随着我国经济的快速发展，各地交通运输事业也迅速的发展起来，交通运输量大幅度增长，行车密度及车辆载重越来越大，尤其是拖挂运输、集装箱运输、个体户载重货物运输等重型车辆日益巨增，特种工程车如矿山运载车、大型平板车亦不时出现，这给道路桥梁的承载力及正常使用带来了新的挑战。此外，现有桥梁往往需要应对特殊载荷的需求，一个特大构件的运输，新建一条临时便道的投资很大，沿已有道路运输虽则方便，但桥涵的通行能力便成了控制因素，为了安全可靠地利用已有公路，则对桥涵进行检查，施行临时加固，采取科学对策是十分重要的。正文：一、桥梁检查的目的和意义近年来随着我国工业化进程的加快，特大型工业设备运输、集装箱运输、矿山特种车辆及私自改装重型车辆的运行，都给现有桥梁的安全使用造成威胁。加之前述重型车辆的频繁出现，更是造成这些桥梁雪上加霜。为了桥梁的安全使用，有必要对桥梁仔细检查，防患于未然。现有道路上的桥梁由于营运使用多年，主要部位出现缺陷（如裂缝、错位、沉降等）会对桥梁的整体使用造成很大影响，通过对现有桥梁进行检查，了解其各部位损坏的程度，核定其承载能力，为桥梁的维修加固提供必要的依据，这样既经济有安全。另外，当桥梁遭受特大灾害时，如因地震（比如2008年5月四川地震有许多高速公路桥梁需要检查，加以维修）、洪水等而受到严重损坏或在建造、使用过程中发生严重缺陷（如质量事故、过度的变形和严重裂缝以及意外的撞击受损断裂等），均须通过对其检查，核定其承载能力。为桥梁的管理和养护提供可靠依据。那么桥梁的病害有哪些、如何检查出来就是首先要解决的问题，下面就介绍这一块内容。二、桥梁的常见病害种类及相应的检查方法1、桥梁常见的病害种类分析：桥梁的主要病害就是产生裂缝，导致里面的钢筋外露，进长时间的自然条件侵蚀最终引起自身结构承载力不足而是结构破坏。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自应力，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，自应力也就消失了。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。再往细里划分，裂缝又可以分为下面几类：结构性裂缝（受力裂缝）：众所周知混凝土构间的大部分工作时间都是带有微小裂缝工作的，这是由于构件受拉，钢筋有较大的拉应变而引起的裂缝。非结构性裂缝（体积变形导致的裂缝）：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因素影响。具体又分为：（1）收缩裂缝：混凝土凝固过程，混凝土中多余水分蒸发，体积缩小称为十缩；同时，水泥和水起水化作用逐渐硬化而形成的水泥骨架不断紧密，体积缩小，称为凝缩。这两种收缩产生的裂缝称收缩裂缝。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，截面上温度形成梯度，内外十缩量不一样，因而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，全梁的上、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：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。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。可将三维热传等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。截面内外温差裂缝水泥在水化过程产生一定的水化热，其大部分热量是在水泥浇筑后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。在这种截面温差作用下，结构将产生弯曲变形，且符合平截面假设，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：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。梁板式结构或长度较大的结构，裂缝多是平行于短边。大面积结构（例如桥面铺装）裂缝多是纵横交错。裂缝宽度大小不一，一般在0.5mm以下，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。三、病害的处理方法对于病害我们首先做的是预防为主，然后才是对已出现的病害进行处理。1、病害的预防前面已经对各种病害产生的原因及有什么样的特点进行了分析，我们只要在设计和施工的时候就把这些东西充分考虑进去并采取相应的措施，会对裂缝的预防起到很大作用，但这样还不够，结构的使用环境在变，使用条件也在变，裂缝还是会出现，这就需要我们及时检查与修复。2、 裂缝的修复常见的裂缝修复方法就是：粘结加固。采用裂缝修补胶（在裂缝处灌注）或裂缝灌注胶（用聚合物水泥注浆料灌注）。裂缝修补胶是为了封闭裂缝和修复构件的整体性，进行表面缺陷修补。强调充填性好，粘结力强，收缩率低，触变性好，不流淌，固化快。裂缝灌注胶是为了原构件的整体性，或是为了保护钢筋不被侵蚀。要求低黏度、可灌性好、低收缩性、高强度、极限延伸率大和渗透性高。3、 对重要构件部位的加固分清加固的性质：根据桥梁病害检测分析和鉴定评估结果，桥梁结构加固设计应分为：承载力加固（强度加固）、使用功能加固（刚度加固）和耐久性加固等三种情况。承载力加固是确保结构安全工作的基础，是桥梁改造加固设计的核心内容，其内容包括正截面抗弯承载力加固和斜截面抗剪承载力两部分。承载力加固应考虑分阶段受力的特点，注意新加补强材料与原结构的整体工作。使用功能加固是确保桥梁正常工作的需要，主要是对活载变形或振动过大的构件，加大截面尺寸，增加截面刚度，以满足结构使用功能要求。耐久性加固是指对结构损伤部位进行修复和补强，以阻止结构损伤部分的性能继续恶化，消除损伤隐患，提高结构的可靠性，提高结构的使用功能，延长结构使用寿命。桥梁加固与加宽设计相结合：在公路改造设计中，很多情况下桥梁加固和加宽是同时进行的。在加宽宽度不大的情况下，尽量将加宽部分与原桥连为一体，使新旧桥共同工作，利用新加宽部分，调整原桥内力，减轻原梁负担，间接达到加固补强的目的。主意各种加固补强方法的综合应用：桥梁加固补强的方法很多，但是基本上可以划分为两大类：第一类为改变结构体系，调整结构内力、减轻原梁负担。例如：加斜撑减少梁的跨度、简支梁改为连续结构、增加纵梁数目、调换梁位、加大新建边梁，调整横向分布系数，减轻原梁负担等。第二类为加大截面尺寸和配筋，加固薄弱构件。例如：粘贴钢板、加焊钢筋，粘贴高强纤维复合材料，体外预应力加固。设计中