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介绍了病旧桥梁维修加固施工技术,可供同类工程参考关键词:病旧桥梁维修加固混凝土碳化阻锈剂环氧砂浆玻璃纤维布 abstract: combining with engineering example, the paper introduces the disease old bridge maintenance and reinforcement construction technology for other similar projects. keywords: sick old bridge maintenance and reinforcement concrete carbonation inhibitors epoxy mortar glass fiber cloth 中图分类号:tu74文献标识码:a 文章编号: 前言:调查显示,一些修建于上个世纪后期的桥梁,由于当时社会经济欠发达,桥梁建设投入资金较少,施工质量欠缺,监管不到位,再加上近年来我国交通运输业的长足发展,车流量剧增,车辆超限超载现象十分严重,导致桥梁发生了各种大大小小的病害,如桥面破损、梁板裂缝、砼碳化、剥落、钢筋钢索锈蚀等,已经破坏了桥梁的正常良好状态
这些病桥的存在,严重影响了公路的使用安全,但目前这些桥梁又不可能全部拆除重建
因此,对旧桥进行维修加固,提高承载能力,确保交通运输安全是目前当务之急
结合工作实践,本文对公路病旧桥梁维修加固方法作简要介绍
1工程概况 某悬臂式钢筋混凝土薄壁箱型桥梁全长394.6m,宽21m,桥梁结构跨径组成(45+16)m(单悬臂简支梁)+23m(挂梁)+(16+55+16)m(双悬臂简支梁)+23m(挂梁)+(16+55+16)m (双悬臂简支梁)+23m(挂梁)+(16+45)m (单悬臂简支梁)
上部结构为两个独立的单箱三室截面,两个箱梁之间用简支板支承于箱梁的悬臂上;经过近20年的正常营运后,经检测确定该桥存在如下影响结构耐久性的病害:⑴箱梁混凝土碳化深度5~11.2ram,挂梁最大碳化深度18.1mm,桥墩和盖梁混凝土碳化深度10~30mm
(2)混凝土保护层剥落,钢筋锈蚀,检测报告通过钢筋锈蚀电位测试,经抽检的钢筋锈蚀电位测试值均在-200mv以上
(3)墩顶相邻两箱室顶板存在密集的“蛛网状”裂缝,绝大多数裂缝宽度均小于0.15mm,其中部分区域伴有渗水,并有白色钟乳状晶体析出现象
2 加固施工技术 2.1 对结构主要受力构件及锈蚀部位涂刷渗透型阻锈剂
2.1.1 去除混凝土表面的风化物、污染物和旧有涂层,打开混凝土孔隙使其利于渗透
2.1.2 将原结构表面破损部位及周边的松散混凝土清除,并利用高压水对结构表面进行彻底清洁
2.1.3 待结构表面完全干燥后,配制阻锈剂,在桥梁结构混凝土表面涂刷4层钢筋阻锈剂(抗渗剂),必要时可增加用量
涂刷次数取决于混凝土的可渗透性
每层操作之间均应保证上一层涂刷已干燥(通常为2-6小时)
2.1.4 作业时现场温度应高于+5℃ ,每遍涂刷后,干燥前应避免雨淋,当钢筋表面氯离子含量高于水泥重量的2%时,应先对该部位作脱氯处理或作剔凿及修复后再涂刷阻锈剂,必要时可加大阻锈剂的用量
2.2 利用环氧砂浆或环氧混凝土修复缺陷
通过环氧砂浆或环氧混凝土对蜂窝、空洞、露筋等混凝土缺陷修补,置换缺陷部位的松散层混凝土,恢复结构在缺陷处的强度,并恢复对该部位钢筋的保护
2.2.1 表面处理:利用人工凿除的方法对缺陷周围的松散混凝土予以清除,以便露出新鲜混凝土,并将混凝土表面清理干净,做到无水湿、污渍及灰尘
2.2.2 为了使新增部分的混凝土(或砂浆)能与老混凝土良好地结合,在修补之前应首先在待修补混凝土缺陷表面涂一层环氧基液,其涂刷厚度以不超过1mm为宜,涂刷时可采用人工涂刷或喷喷射,力求做到涂刷均匀
为了便于涂匀,可在基液中加入少量的丙酮(一般为3%~5%)
对于已涂刷基液的表面应注意防护,严禁杂物、灰尘落入其内
待基液中的气泡消除后方可涂抹环氧砂浆或浇筑环氧混凝土,时间间隔一般为3o~60分钟
2.2.3 当破损面积较小时应采用环氧砂浆进行修补,为避免修补过程中砂浆流淌或脱落,涂抹时宜分层进行,每层的厚度以0.5~1.5cm为宜
2.2.4 当破损面积很大时应采用环氧混凝土进行修补,其施工工艺与普通混凝土基本相同
2.2.5 对暴露在缺陷处的钢筋,凿除作业时禁止敲打除锈,宜用钢刷或高压水清除表面锈迹
对于锈蚀截面损失超过30%的钢筋,增加一根相同截面的钢筋
填筑时每层混合料厚度不宜超过2cm,否则容易滑落或发泡,逐层填筑至与原混凝土表面齐平,每层填筑均应在上一层固化后进行
2.2.6 环氧材料养护期间应控制好温度,以15~25度为宜,夏季和冬季的养护期分别为2天和7天,在养护期的前3天,环氧材料不应遭受水的浸泡或其它冲击
2.3 对墩顶相邻箱室裂缝进行粘贴玻璃纤维布封闭加固
2.3.1 对渗水部位进行堵漏处理:对于宽度小于0.15mm裂缝采取封闭处理;当裂缝宽度大于或等于0.15mm时,对其进行灌注处理
2.3.2 在顶板底部粘贴玻璃纤维布,以增强顶板处的结构抗裂性
粘贴玻璃纤维的混凝土基面处理和玻璃纤维充分浸渍是粘贴玻璃纤维施工的难点
因此施工时应加强措施,确保按质按量完成
主要施工工艺要点如下: 2.3.2.1 混凝土表面处理.在设计粘贴的部位按设计图纸放样定位
钢筋露出部分部位必须做防锈处理,如损伤程度严重,应采取补救措施
用角磨机除去油污等杂质,直至完全露出混凝土结构新面,并要求磨去混凝土的碳化层
如有裂缝,需对裂缝进行灌浆封闭处理
如混凝土构件出现阴阳角,应采用角磨机修整r≥2omm的圆弧,并对混凝土表面凹凸不平部位进行打磨修平处理
混凝土表面如有较大的剥落、蜂窝、腐蚀等缺陷时,应进行凿除,并用结构胶找平处理方法找平
采用高压风去混凝土表面粉尘、砂粒,并采用丙酮拭擦混凝土结构表面
涂刷底层树脂前,处理过的混凝土表面必须干燥干净
最后用lm的直边靠尺检查处理过后表面的平整度,任何方向上lm范围内的最大允许差异为±5mm
2.3.2.2 局部表面找平处理.配制找平树脂,按供应商提供的配比及工艺要求配制搅拌
对混凝土表面凹陷部位采用刮刀整平胶泥,且不应有棱角,修复面与混凝土表面落差不超过lmm
转角处采用找平树脂修复为光滑的圆弧,半径不小于20mm
固结后在找平材料表面指触干燥后尽快进行下一步工序施工
2.3.2.3 涂刷底层树脂.采用配套底层树脂按一定比例将主剂与固化剂放置入容器内,配制底层树脂,底层树脂是由树脂和硬化剂均匀混合而成,应特别注意将混合容器表面与底部的混合物拌合均匀
采用滚筒刷将底层树脂均匀涂于混凝土表面,厚度不超过0.4mm,并不得漏涂或流淌,不能产生气泡
当施工环境的温度低于-5℃或湿度为85%rh以上时,不可涂刷底层树脂
应在底层树脂指触干燥后立即粘贴玻璃纤维布
交通事业持续飞速发展,桥梁建筑日益普遍,桥梁设计中出现的安全性与耐久性问题也成为了人们关注的要点
为了提高我国桥梁建设的质量,本文结合了我在日常工作中出现的问题,提出简要分析,望能够为各位同行在工作中提供参考
关键词:耐久性,桥梁设计,桥梁施工,创新设计 一、分析桥梁设计中结构耐久性的重要意义 自九十年代以来,在工程界我国就加大了对桥梁结构耐久性的分析和研究,并取得了一定的成效
但大部分都是从统计分析和材料等方面进行的,而对桥梁结构设计、施工与设计人员在操作方式方面的改善还尚显不足,而桥梁结构耐久性设计与一般的桥梁结构设计在本质上有着一定的区别,这对桥梁的经济性和安全运营起着决定性的作用
虽然,我国桥梁设计在桥梁的安全美观、经济适用方面基本符合规定,但对桥梁结构的耐久性方面关注的比较少,导致我国桥梁工程质量事故时有发生,一般都是由于桥梁结构的耐久性不好而导致的,如何把桥梁结构耐久性的分析从定性转向定量分析,是目前桥梁结构耐久性分析的主要方向,因此对我国桥梁设计中结构耐久性进行分析具有重要的意义
二、桥梁结构耐久性、安全性差的主要原因分析 2.1环境方面的影响 桥梁工程施工中,实际施工环境与设计环境存在一定的差距,因而受环境方面的影响不容忽视
通常混凝土抗拉强度是其抗压强度的百分之十,由于受到早期水化热的影响,且干缩应变的反映强烈,加上环境湿度、温度、冲击荷载以及日晒雨淋等影响,极易造成混凝土结构出现裂缝,一旦开裂,受到氯离子和水分子的入侵,造成钢筋面层钝化,使得钢筋腐蚀,导致钢筋表面与混凝土之间的化学胶结力遭到破坏,最终造成钢筋与混凝土不能很好的粘结,由于混凝土构件的刚度和强度逐步削弱,从而导致桥梁结构的耐久性受到破坏
2.2施工与管理水平较低 从我国多座桥梁出现的耐久性和安全性差的现象来看,大都是由于施工和管理水平低下而造成的,对于短时间内出现的突然破坏或倒塌的桥梁,大都是因为施工质量不达标,设计不符合规范要求
而主要问题就是材料强度不足、施工工艺水平不达标而造成的,也有极个别的桥梁存在以次充好、偷工减料的现象,这都对桥梁的安全造成严重威胁
2.3设计理论与结构体系的不健全 除了施工存在的问题之外,设计更是主要的问题,尤其是桥梁施工及使用期间的安全性都存在很多设计上的问题
因而桥梁结构的设计不仅要选择经济合理的结构设计方案,还应注重结构的分析和构件的连接设计,并采用规范的安全系数确保桥梁结构的安全性
很多桥梁设计人员通常只注重于结构强度计算方面的安全设计,对结构的维护、构造、材料、结构体系以及从设计到施工等方面的影响,使用期间出现的人为破坏等考虑的较少,难以保证桥梁结构的安全,有的由于桥梁结构的整体性与延性的不足,到导致冗余性小;有的桥梁工程的计算图式与受力线路不清楚,导致局部受力过大;有些是因为混凝土强度等级低,保护层的厚度太小、钢筋直径太细,以及构件截面太薄,导致桥梁结构耐久性削弱,对桥梁结构域的安全性造成重大威胁
即使有些桥梁工程设计的强度达标,但使用时间不长就因耐久性差导致结构安全受到影响
结构耐久性差已成为目前面临重大的安全问题,因而设计时必须从桥梁的构造和原材料等角度加强桥梁结构耐久性的设计
三、桥梁设计中结构耐久性设计的建议 3.1混凝土耐久性必须满足桥梁结构设计标准 只有混凝土的耐久性达标,才能确保桥梁结构的耐久性
混凝土耐久性主要取决于混凝土的材料,其中水泥用量、水灰比以及强度等级都与混凝土耐久性有着决定性的关系,因而混凝土耐久性必须满足有关桥梁结构设计标准
3.2加大钢筋混凝土保护层的厚度 造成钢筋锈蚀的主要原因就是混凝土碳化,通常情况下,只有保护层的混凝土碳化,钢筋表层的钝化膜遭到破坏,钢筋就会锈蚀
基于此,在设计时适当加大钢筋的混凝土保护层厚度,才能确保钢筋免于锈蚀,从而确保混凝土的耐久性
3.3注重构造配筋,预防和控制出现混凝土裂缝 通常混凝土结构受到破坏都是由于裂缝而开始的,裂缝是混凝土结构出现病害的主要特征,一旦出现裂缝,就会增大混凝土的渗透性,从而导致混凝土因侵蚀而受到破坏,最终导致混凝土耐久性下降
另外由于锈蚀,钢筋的有效断面面积减小,会使得混凝土对钢筋的握裹力大大削弱,结构承载力下降,很可能会诱发其他形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏
为预防和控制混凝土出现裂缝,不仅要按照相关要求去控制正常工作中出现的裂缝,还应采取构造配筋的方法,才能预防出现大量的非工作裂缝
3.4不断提升后张法预应力钢筋管道压浆质量 后张法预应力钢筋管道压浆质量对预应力混凝土梁耐久性有着决定性的关系
通常情况下,预应力钢筋管道压浆用水泥浆的抗压强度不得少于三十兆帕,水灰比0.4到0.5之间,为减少收缩,应经过试验加入适量的膨胀剂
又由于预应力钢筋锈蚀会使结构遭到破坏,且事前不容易发现,因而必须重视桥梁结构耐久性的设计,并采用多种防护手段
对于容易受到氯盐腐蚀的预应力锚具、锚筋、连接器以及预应力混凝土结构等应涂上防护层,并确保后张预应力体系的管道的密闭性,不能采用金属螺旋管,应采用密闭性能良好的塑料波形管
与此同时,管道灌浆材料和方法应事先试验,尽可能地降低浆体硬化后出现的气孔,采用真空灌的方式,并在必要时将适量阻锈剂掺入灌浆材料
3.5不断完善桥梁设计规范,有效指导桥梁施工过程 只有严格按照建筑工程程序办事,才能保证工程质量
提高桥梁结构的耐久性,要有比较完善健全的规范、规程、指南等管理体系,尤其是职责与权限的制定,这些是避免人为错误的重要保证
只有完善了桥梁设计规范,才能有效地指导桥梁施工过程
此外,还要严格监控建材、建筑构件和设备的质量
凡不符合要求的设备和建材,坚决不用,一旦发现质量问题应坚持一查到底
3.6创新设计方法,提高设计质量 上世纪七十年代,针对目前桥梁设计工程中重视强度而忽视耐久性、重视结构建造而不重视结构维护的倾向,国内外专家在分析研究经验教训的基础上,除强调结构设计和建造时期的安全性、耐久性的要求外,逐步探讨了结构在使用期间的检测、维护和加固的新技术,对不同工程结构物的灾害和可接受的危险水平和评估进行了深入地研究,并提出了耐久性设计的概念
结构耐久性设计实际上所要解决的是结构寿命期的问题
因此,在结构设计时,设计工程师应更新设计理念,使结构具有可检性、可修性、可换性、可强性、可控性、可持续性等六大特性
在设计施工阶段,耐久性设计既要兼顾桥梁的寿命期成本,又要符合结构特性的要求
在桥梁运营阶段,对桥梁定期要进行检测与评估、加固与维修,进一步保证桥梁的耐久性
四、结语 总而言之,桥梁设计中结构耐久性问题产生的原因是方方面面的,首先必须确保混凝土的耐久性,加大钢筋混凝土保护层的厚度,注重构造配筋,预防和控制出现混凝土裂缝,不断提升后张法预应力钢筋管道压浆质量,完善桥梁设计规范,创新设计方法,提高设计质量,不断提高桥梁结构的耐久性
为了满足人们日益增高的交通要求,现阶段我国在桥梁设计上提出了桥梁建设不仅要做适应到人们的安全出行,还要做到经济、美观
参考文献: 【1】李清富、王亚峰、马磊对混凝土结构耐久寿命的探讨【J】;河南建材;2009年01期 【2】王凯、谢翰鹏小议我国桥梁设计存在的问题【J】.黑龙江科技信息,2007,(04) 【3】李洋我国桥梁设计中结构耐久性问题研究【J】.商业文化(上半月)2011,(06)【4】陈宝辉论桥梁耐久性差的原因及其改进措施【J】.中小企业管理与科技(上旬刊),2008,(07) 【5】徐海静我国桥梁设计中的安全耐久性问题研究【J】.知识经济,2011,(
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