桥梁上部结构的冻融破坏和防治

桥梁上部结构的冻融破坏和防治:Whilecarryingonthedesigntothebridgeupperpartstructure.Thejellythatdiscoversthebridgeupperpartstructuremeltbreakageisaffectthenortheastregionofthebridgeupperpartstructuredurableandmainfactorofthestability.PutforwardthebridgeupperpartstructurejellytomeltthedestructivemainreasonandvalidpreventionandcuremeasuretothistextBridgeupperpartstructure；Thejellymeltsthebreakage；Reason；Preventionandcure桥梁上部结构冻融破坏我国北方寒冷地区由于冻融产生的混凝土破坏是工程结构损坏的主要原因之一。混凝土的冻融破坏是国内外研究较早、较深入的课题。但大多数都是研究在水饱和状态下混凝土的冻融破坏，如水工混凝土冻融破坏等。然而桥梁上部结构的冻融破坏也是影响桥梁上部结构耐久性和稳定性的重要因素之一，会严重影响桥梁的使用效果和降低桥梁的使用寿命。1.1桥梁上部结构冻融破坏产生的原因1.1.1结构内部原因混凝土拌和物的用水量多于水泥水化作用所需量。如普通硅酸盐水泥一般只与相当于水泥重量的20%25%的水结合。多余的水在混凝土硬化后，一部分以水的形态留于混凝土中，一部分蒸发出来，从而在混凝土中形成了孔隙和毛细管通道。这些孔隙可分为凝胶孔、收缩孔和毛细管孔隙。凝胶孔和收缩孔的直径非常小，所以我们称之为微毛细孔；而毛细管孔隙直径较大我们称之为大毛细管。微毛细孔中的水只有在-78C以下才会冻结，因此在自然气候条件下对混凝土抗冻性没有什么影响。大毛细管的直径一般相当于凝胶孔直径的1000倍，水可渗入和迁移。，因此在负温条件下，冻结和融化主要是在这种孔隙中进行的。在冻结温度下存在结冰的水和过冷的水，结冰的水产生体积膨胀及过冷的水发生迁移，引起孔壁承受压力。由于留存于孔隙中的水冻结时体积膨胀约9%，因此孔壁受到很大的压力而产生裂缝。北方地区的混凝土经过年复一年的冻融循环，混凝土损伤不断扩大，逐渐积累，经过一定冻融循环后，裂缝相互贯通不断扩大和深入，混凝土便逐步破坏。1.1.2结构外部原因桥梁上部结构与汽车活载等直接接触，而且经常受到雨水的侵蚀，在长期自然作用和反复活载作用下对铺装层表面造成一定程度的破坏而出现裂缝，还会导致一部分的雨水浸入梁体表面空隙中，对上部结构会产生一定程度的冻融破坏，可归纳为以下几点：八、、1*当温度降低到0C以下时，混凝土裂缝内的残留雨水开始冻结，体积膨胀。结构构件的冻结由表面开始，逐渐向内部发展。表面部位水冻结后，由于结冰而膨胀，将裂缝向内部延伸。随着冻结的发展，结冰体积越来越大，使内部未结冰压力越来越高，使内部微裂纹不断增加。水在一定压力下，流入发生裂纹的裂缝内，这时冻结继续向深层发展，水压力继续增大，达到一定程度时，裂纹继续扩展或产生新的裂纹。裂纹不断发展增多，使混凝土内部结构发生破坏。1.1.3梁体结构受力原因桥梁上部结构承载能力评定涉及诸多方面因素，其中最主要的是桥梁的使用荷载标准和桥梁结构的尺寸，各部分材料的强度等。桥梁上部结构的承载能力评定的基本原则是在目前使用荷载作用下，结构的抵抗弯矩、抵抗剪力、挠度、裂缝等主要技术指标满足现行《桥梁设计规范》规定的技术指标要求。在对上部结构进行结构尺寸拟定和配筋设计时按现行《桥梁设计规范》规定的技术指标，满足正截面和斜截面的强度要求和变形、裂缝的要求。梁体内部出现裂缝后，孔隙中的水与预应力（或普通）钢筋直接接触，会对钢筋造成一定程度的锈蚀和冻融破坏。桥梁上部结构在混凝土和钢筋均产生冻融破坏后，失去了原有的受力平衡，而且承载力大大降低，导致桥梁使用寿命降低。主要表现在以下几个方面：首先上部混凝土冻融破坏，部分混凝土失去使用性能，导致结构横截面形心轴下移，最终使原有桥梁构件在主要截面的结构抗力值小于规定的荷载组合内力值，在外部荷载组合处于极限状态时，梁体破坏。桥跨结构伸缩缝处容易积水而产生冻融破坏，在长期冻融循环作用下，梁端将出现裂纹，最终导致锚固端锚具和钢筋受到锈蚀。上部荷载过大时，部分锚端锚具被破坏，受拉钢筋有效面积减小而导致梁体下部挠度过大，最终受拉破坏。当梁体某部位部分混凝土失去作用时，截面有效尺寸和效率指标等都发生变化，受力不平衡而导致结构某部位首先破坏，使梁体失去使用功能。桥梁上部结构的冻融破坏会对桥梁的正常使用功能和使用寿命造成极其不利的影响，所以我们要采取相应的措施加以防治。桥梁上部结构冻融破坏的防治2.1首先对钢筋混凝土本身加以防治（梁体本身）2.1.1影响混凝土抗冻性能的主要原因1.水灰比。水灰比直接影响混凝土的孔隙率及孔结构。随着水灰比的增大，不仅可饱和水的开孔体积增加，而且平均孔径也增大，因而混凝土的抗冻性必然降低，国内外的有关规范规定了用于不同环境条件下混凝土最大水灰比及最小水泥用量。含气量。含气量也是影响混凝土扛冻性能的主要因素之一，特别是加入引气剂形成的微细气孔对提高混凝土抗冻性尤为重要。这些互不连通的微细气孔，在混凝土受冻初期能使毛细孔中的静水压力减少，起到减压作用，在混凝土受冻结冰过程中，这些孔隙可阻止或抑制水泥浆中微小冰体的形成，每一种混凝土都有一种可防止其受冻的最小含气量。混凝土的饱水状态。混凝土的冻害与其孔隙的饱水程度紧密相关，一般认为，含水量小于孔隙总体积的 91.7%，就不会产生冻结膨胀压力，此时为极限饱水度。在混凝土完全饱水状态下，其冻结膨胀压力最大，混凝土的饱水状态主要与混凝土结构的部位及所处自然环境有关。混凝土的受冻龄期。混凝土的抗冻性随着其龄期的增长而提高，龄期越长，水泥水化越充分，混凝土强度越高，抵抗膨胀的能力越大，这一点对早期受冻的混凝土更为重要。水泥品种及集料质量。混凝土的抗冻性随着水泥活性增高而增高，普通硅酸盐水泥的抗冻性优于混合水泥混凝土，更优于掺灰水泥。混凝土集料对抗冻性的影响，体现在集料吸水量的影响及集料抗冻性的影响。外加剂的影响减水剂，引气剂及引气减水剂等外加剂，均能提高混凝土的抗冻性能，引气剂能增加混凝土的含气量，而减水剂则能降低混凝土的水灰比，而减少孔隙率最终提高混凝土的抗冻性。2.1.2增强混凝土抗冻性的措施掺用引气剂和减水剂及引气型减水剂。掺用引气剂是提高混凝土抗冻性的主要措施，实践证明，掺有引气剂的混凝土比不掺引气剂的混凝土后退10〜15年出现表面剥落等冻害现象。日本研究成功一种非引气型表面活性剂，掺量为水泥重量的 2%-4%时，可使混凝土的耐久指数提高50%〜90%。严格控制水灰比，提高混凝土密实性。密实度是混凝土强度的主要指标，水灰比是影响密实度的主要因素，提高混凝土的抗冻性，必须从降低水灰比入手。当前较有效的方法是掺减水剂特别是高效减水剂，生产实践证明掺入水泥重量的 0.5%〜1.5%的，可以减少用水15%〜25%，使混凝土强度提高20%〜30%，抗冻性提高10%左右。2.1.3加强早期养护或掺入防冻剂防止混凝土早期受冻常用的热养护方法有电热法，蒸汽养护法及热拌混凝土蓄热养护法。早强剂，防冻剂目前仍以氯盐，亚硝酸盐为主，三乙醇胺复合早强剂使用也较普遍，近几年来工程中使用的无氯盐早强减水剂和防冻剂，对钢筋无锈蚀作用。2.2其次在桥梁上部结构的养护和维修方面加以防治：2.2.1桥面伸缩缝的养护与维修桥面伸缩缝由于设置在梁端薄弱部位，直接承受车辆反复作用，且又多暴露于大自然中，受到各种自然因素的影响，因此伸缩缝常发生不同程度的损坏，常出现较大程度的冻融破坏。所以，伸缩缝要经常养护。下面以一般常用的橡胶板伸缩缝为例介绍其更换的操作程序：将伸缩缝两边各宽约 40cm范围内的铺装层混凝土凿除，并清洗干净，调整原预埋螺栓锚筋及露出的桥面钢筋；②如为新装橡胶伸缩缝，要凿挖或钻成埋置螺栓用的锚筋孔，并预先埋好锚筋。锚筋必须埋设牢固，尽可能直接焊在桥面钢筋上，在孔内灌注环氧树脂胶，使之不易拔出；③预埋的螺栓，必须位置正确、牢固；④安装橡胶板伸缩缝，扭紧螺栓，使橡胶板平整、坚实；⑤按原样浇筑铺装面层混凝土。为维持通车，可分半幅桥面进行，也可在伸缩缝上架设跨缝设施。2.2.2桥面排水系统的养护与维修桥面排水设施出现缺陷会导致桥面积水，长期积水作用下，雨水将浸入梁体内部，容易产生冻融破坏。另外给行车带来不利影响，降雨时引起车辆滑移，成为产生交通事故的原因，严重的还会损坏桥梁结构本身的安全。当雨水由伸缩缝直接进入支座时，将会使支座锈蚀，造成支座的功能恶化。因此，桥面的泄水管排水槽如有赌塞，应及时疏通，保持畅通，沿桥面横向安装泄水孔道，不够长的要接长，避免桥面流水沿梁侧流泻。泄水管损坏要及时补修，接头不牢或已掉落的要重新安装接上，损害严重的要予以更换；引水槽已破裂的要重新修理，长度不足时应予以接长，当槽口大小不能满足排水需要时要扩大槽口重新修筑。2.2.3桥面铺装的养护与维修桥面铺装的养护工作：应经常清扫桥面，保持桥面清洁和有一定的路拱。在雨后应随时将桥面积水扫到泄水管予以排除，冬天结冰或下雪后，应随时消除桥面上的冰块或积雪。水泥混凝土铺装层如有磨光、脱皮、露骨或破裂等缺陷时，应及时进行补修。2.2.4支座的养护维修加固桥梁支座在其遭受损坏、作用不能充分发挥时，使梁体受力不均匀，在梁体有部分冻融破坏的情况下将促使梁体进一步破坏，因此，必须经常注意进行养护维修。支座的养护工作①对支座各部分应保持完整、清洁，及时扫除垃圾，冬季清除积雪和冰块，保证梁跨自由伸缩；②在滚动支座滚动面上要定期涂一层润滑油，在涂油以前，必须先用钢丝刷或揩布把滚动面揩擦干净；为了防锈，支座各部分除钢锡和滚动面外，其余都要涂刷油漆保护；对固定支座应检查锚栓坚固程度，支承垫板要平整紧密，及时拧紧接合螺栓。支座的维修加固支座有缺陷或发生故障时维修和更换。①梁支点承压不均匀时，应进行调整。调整时可采用千斤顶将梁上部顶起，然后移动调整支座的位置。②支座上板翘起、扭曲、断裂时，应予以更换或补充，焊缝开裂应予以维修加固，支座更换时，也可采用顶升法施工。③如要抬高支座时可采用捣筑砂浆垫层，加入钢板垫层或预制钢筋混凝土块的办法。2.2.5桥跨结构的养护、维修一般原则①应在桥梁检查及评定的基础上，针对产生病害的原因进行维护；②应充分发挥原有结构的承载能力，并选择投资少、工效快、尽量不中断交通、技术上可行且有较好耐久性等的方法进行。梁式桥的养护、维修目前修补裂缝的材料主要有两类：水泥（砂）浆和高分子化学材料。水泥（砂）浆通常用高标号干硬性水泥配制，适用于缺少修补机具的工程，当裂缝宽度较小时，一般用水泥浆修补；当裂缝宽度大于0.4mm时，一般用水泥砂浆修补，施工时，先采用凿毛、喷杀或钢丝刷拉毛等方法清除原结构件混凝土的松散组织或石料的风化及破裂部分，并沿裂缝长度凿成“V’形槽口，用高压气枪或水枪冲洗吹干，然后用水泥（砂）浆人工用力挤压填封，同时加强养护。当采用机械灌浆时，水泥浆的水灰比一般不宜小于1：6,方