混凝土桥梁病害诊断及维修加固技术60430

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1、混凝土桥梁病害诊断及维修加固技术同济大学刘仲训第一章混凝土桥梁病害诊断技术混凝土桥梁病害的主要表现形式：1、裂缝2、变形（变位）3、腐蚀对混凝土结构而言，其病害的最终形式是裂缝。裂缝可分为两类：1、非荷载裂缝――材料自损、劣化（由于材料自身内力引起裂缝）2、荷载裂缝――外力裂缝（由于外力、轴线变形或支承变位引起的裂缝）虽然裂缝在规范里是作为正常使用状态中耐久性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，由安全状态随着时间的延伸而逐渐转化为不安全状态，因此结构耐久性问题实质也是安全问题，必须引起重视。第一节非荷载裂缝一、混凝土收缩裂缝1、混凝土收缩原因混凝土组成：粗骨料细

2、骨料胶结料：水泥＋水→水化→水泥凝胶体→水泥石混凝土收缩实为水泥石收缩，有三种原因：1）化学收缩－水化过程中体积缩小2）物理收缩－自由水蒸发、干燥引起体积缩小3）碳化收缩－空气中CO2与混凝土中Ca(OH)2发生化学反应，产生CaCO3折出水分蒸发，促使体积缩小。2、混凝土收缩裂缝的原因－自由收缩受到约束当收缩受到约束而产生的拉应变大于当时砼的极限拉应变就会产生与拉应力方向相垂直的裂缝。1)砼构件表面收缩龟裂（图1）图1混凝土表面龟裂这类收缩裂缝多数是混凝土构件表层由于养护不当，表层失水、干缩所造成。这类裂缝一般不深，多数深度不超过钢筋保护层厚度。2）墩台混凝土的竖向收缩裂缝①在岩

3、石基础上浇筑的墩台混凝土，混凝土墩身要收缩，岩石基础不收缩，由此产生收缩差，岩石基础阻止墩身砼收缩而在横向产生拉应力，当该拉应力大于该时段的混凝土极限拉应变就会产生竖向裂缝，这类墩身、台身的竖向裂缝为下宽上细，当台身较厚，由于表层收缩大、内部收缩小，因此显示表层裂缝宽些、内部裂缝细些，一般不贯通（图2）。图2岩石基础上砼桥台竖直裂缝②在先浇筑好的砼承台上再浇筑薄壁砼墙身（C30，水灰比达0.63，泵送砼）。由于第一次浇筑的砼龄期长些，其收缩已完成一部分，后期收缩要小一些，但后浇的薄壁墙身收缩显然要大于先浇部分砼的后期收缩量，导致产生收缩差而裂缝（图3）。由于墙体薄，故裂缝贯通。图3

4、在先浇注的砼承台上浇注桥台墙身的砼收缩裂缝3)预制T梁由于钢模拆除不及时，造成腹板竖向裂缝，图4为苏嘉杭高速公路T梁收缩裂缝。图4钢模板拆模引起T梁收缩裂缝4）老桥混凝土腹板的碳化收缩现象如苏式T梁腹板经常发现枣核形裂缝，即二端细，中间粗。裂缝下端细是由于下缘配筋量大，裂缝上端由于逐渐上伸到受压区而消失。裂缝中间粗有二个原因：一是腹板水平钢筋少；二是在原有裂缝基础上，由于碳化收缩而使裂缝宽度增宽，图5为苏式T梁裂缝状况。图5苏式T梁裂缝5）预制构件拼装湿接头收缩裂缝的危害（1）拱片之间的横系梁、横隔板的湿接头产生收缩裂缝后，大大减弱桥梁横向整体性（图6）。图6刚架拱（苏州金鸡桥）横

5、隔板湿接头收缩裂缝①造成拱片顶部桥面顺桥向裂缝（图7）。图7刚架拱桥面纵向裂缝②荷载横向分布集中，降低承载能力。③产生横向摇摆。（2）空心板梁铰缝砼收缩产生缝隙后，当桥面铺装钢筋配筋率低时，易造成桥面沿梁长产生顺桥向裂缝，降低横桥向整体性，使荷载横向分布集中，并由此降低桥梁承载能力。6）空心板梁封头板砂浆收缩裂缝引起渗水（图8），使空腔内聚积大量水，曾经在一块空心板梁的空腔底部钻一孔，出水量达0.6m3，对普通钢筋砼空心板梁的受力裂缝在受荷时张开内部水渗出，导致钢筋锈蚀严重。图8空心板梁封头板砂浆收缩裂缝渗水7）中层式拱吊杆上端封锚砼因收缩裂缝渗水，通过锚头孔隙流水钢束而锈蚀。图9

6、~图10为合肥寿春桥吊杆上端封锚砼四周的收缩裂缝和积水。图11为寿春桥吊杆钢丝索严重锈蚀（采用黄油保护）。图9寿春路桥中承式拱吊杆顶端封锚砼周边收缩裂缝图10寿春路桥中承式拱吊杆顶端封锚处有5cm厚积水图11寿春路桥吊杆钢管内部黄油由于钢丝锈蚀物混合成咖啡渣状并含水份3、解决方法1）采用补偿收缩砼补偿收缩砼是在普通砼中按规定比例掺加有效膨胀剂，如UEA用量为水泥用量的12～14％，可防止产生收缩裂缝。2）收缩裂缝，一般采用裂缝封闭方法解决①注入稀环氧树脂胶②凿槽后采用无收缩水泥基专用修补砂浆修补③裂缝较深者凿槽后采用高强度免振无收缩砂浆修补④涂抹渗透结晶型水泥基浆料，封闭裂缝。由于

7、混凝土刚浇筑、振捣，抹面压光后，混凝土在自重作用下仍有继续沉缩趋势，此时受到钢筋阻碍（图12-a），或模板约束（图12-b），就会产生裂缝。图12混凝土沉落裂缝a—钢筋阻碍的沉落裂缝b—模板阻碍的沉落裂缝1、原因：①振捣不充分②漏浆③跑模④模板刚度不够⑤砼保护层太薄⑥砼坍落度过大⑦空心板梁空腔气囊漏气（图13）图13空心板浇筑砼初凝后因气囊漏气而产生裂缝2、后果：这类裂缝一般为表层裂缝。3、处理：①沿裂缝凿U型槽、采用专用修补砂浆修补②这类裂缝较密时可整片凿除混凝土