浅析连续钢构桥建设中的缺陷及修复

浅析连续钢构桥建设中的缺陷及修复

摘 要:预应力混凝土悬臂浇筑施工技术的发展与完善,极大的促进了高墩、大跨连续钢结构梁在高速公路建设中的应用,然而这种桥型固有的缺陷也应引起足够的重视。

关键词:桥梁 缺陷 修复

1、沿腹板下弯束方向的纵向裂缝

为了提高连续钢结构梁根部区段的斜截面抗剪承载能力,在设计时普遍增设了腹板下弯钢束,在下弯钢束张拉时,出现了沿钢束方向的纵向裂缝。这种现象的出现其主要原因是由于挂蓝自重及箱梁自重产生的向下的剪力远小于下弯钢束产生的向上的剪力,使混凝土主拉应力超限而产生纵向裂缝,对此采取如下防止措施:

1.1设计中沿下弯钢束方向增设Ф16的闭合箍筋。

1.2适当减小下弯钢束的起弯角,尽可能减小各截面的预剪力。

1.3加强下弯钢束的锚下混凝土局部承压及局部抗裂的验算。适当增设锚下间接钢筋的深度。

2、箱梁腹板的裂缝

箱梁腹板的裂缝一般分为两类:(1)受力裂缝,当混凝土承受的拉应力超过混凝土容许拉应力时出现受力裂缝,(2)非受力裂缝,即混凝土收缩、徐变、温度变化、混凝土材料性能不稳定及施工措施不当产生的裂缝。

2.1边跨现浇段的裂缝分析及防治措施。为了减小边墩不平衡恒载弯矩及方便边跨合拢段施工,边、中跨比例一般采用0.53--0.55,由此带来的是边跨现浇段相对较短,如中孔跨径160m连续钢结构,其边跨现浇段长5--8m,设计上取消了边跨合拢段,尽管边跨现浇段长仅5--8m,但混凝土浇筑后,由于悬浇段与混凝土现浇段的温差和混凝土收缩徐变差的影响,很容易在边跨现浇段未达混凝土强度前出现裂缝,因此在设计中应尽可能增设边跨合拢段,以减少悬浇段对边跨现浇段的影响。

边跨现浇段产生裂缝的第二个原因是竖向预应力钢筋的作用未能达到设计预期的效应,使边跨现浇段腹板主拉应力超限,出现斜裂缝。设计中由于现浇段箱梁高度一般在2￣4m,较短的竖向预应力钢筋预应力损失相对较大,对此应在设计中充分考虑竖向预应力钢筋的预期作用效应,留有足够安全系数,并在可能的情况下,通过验算箱梁腹板抗剪承载能力适当增加箍筋、斜向钢筋。

2.2中跨跨中区段产生斜裂缝的主要原因也同样是竖向预应力钢筋作用未能达到预期的效应,因此,中跨跨中区段,在设计时腹板可适当增大,并且适当增设箍筋及斜向钢筋。

3、跨中合拢段底板混凝土保护层崩裂

有些桥梁跨中合拢段底板混凝土保护层崩裂,其主要原因有三个方面:底板预应力钢束管道不顺直,与设计要求的位置误差较大,定位钢筋间距过大;底板防崩钢筋设置较少;底板钢束管道间的净距较小,混凝土振捣较困难,由于底板预应力钢束不平顺,产生了较大的等效集中力,在防崩钢筋设置较少及部分混凝土不密实的情况下,造成了较大面积的底板混凝土崩裂。为了防止合拢段底板混凝土崩裂,采取如下三种措施:严格控制钢束的空间位置,保证钢束的平顺性,避免产生等效集中力;为保证底板混凝土密实性,除振捣棒震捣外,还应增设附着式振捣器;对合拢段及其临近悬浇及底板加强防崩钢筋的设计及验算。对底板崩裂部分采用高性能复合灌浆料预以修复,高性能复合灌浆料的性能、使用方法及施工工艺如下:

(1)搭设吊架。搭设高度适中,便于施工的工作吊架平台,吊架要求牢固耐用,安全可靠。(2)混凝土崩裂缺陷处理。用簪子或电锤凿掉混凝土缺陷周围的厚浆及松散的混凝土,直至凿出完整新鲜密实的混凝土,将结合面混凝土凿成锯齿状,以增加复合灌浆料与原混凝土之间的结合力。为了使复合灌浆料与原混凝土能够共同结合受力,在梁体表面修复处应种植“L”型钢筋,种植钢筋工作内容有:梁底钢筋探测、钻孔、清孔、孔壁干燥、化学清孔、制胶、钢筋加工、植入,养护。(3)高水冲洗。混凝土表面处理完毕后,用高压水冲洗干净并定时洒水,使混凝土表面保持湿润状态。(4)增加钢筋网片。为了使新浇筑的复合灌浆料能够整体受力,新增设Ф6钢筋网片,网距8cm×8cm并把钢筋网片绑扎或焊接在原结构钢筋上。(5)吊设(安装)模板。施工人员进入混凝土桥梁缺陷外侧,在桥梁底板上吊模板或腹板外侧打眼安装膨胀螺栓固定模板,模板用厚度lcm竹胶板背方木制作,模板周围采用结构胶或双面胶带进行密封。(6)拌合高性能复合灌浆料。用专人在现场严格按照比例加水拌合灌浆料。(7)灌注复合灌浆料。将拌合好的灌浆料倒入高于混凝土面30cm的漏斗内,利用高度产生的压力及灌浆料的自流性能,使灌浆料流入混凝土孔洞,并用小锤在横板外侧轻轻敲击以使灌浆料饱满、密实。(8)拆模、养生。2d后拆除模板,并定时洒水养生,保持表面湿润。

4、腹板竖向预应力钢筋

在边跨现浇段及中跨跨中区段的腹板竖向预应力钢筋相对较短,一般为3--4m,在张拉时如果操作不当,其预应力效应很难达到设计要求,造成该区段腹板主拉应力超限,出现裂缝。为了保证腹板竖向预应力钢筋达到预期的效应,应采取如下措施:

竖向预应力钢筋在挂篮前移前应立即张拉,钢筋张拉后应做出明显标记;竖向预应力钢筋采取二次张拉工艺,第一次张拉至设计吨位,第二次张拉为检查张拉,仍张拉至设计吨位。两次张拉由不同班组进行,并且用不同颜色油漆进行标记;为少竖向预应力损失,应采用成熟的张拉工艺完成竖向预应力钢筋的张拉,确保张拉

端螺母旋紧后,千斤顶油表基本回零;应采取正确的工艺来保证锚垫对管道充分冲洗,湿润管道,压注水泥浆从底处压人,高处排气,应保证管道压浆饱满密实。

5、腹板混凝土强度的滞后

在二十余座高墩、大跨连续钢结构梁建设过程中,为保证箱梁顶、底、腹板混凝土强度满足设计要求,对每座桥梁采用超声波回弹仪及钻芯取样检查箱梁顶、底、腹板的混凝土强度,检查结果发现腹板强度达到设计强度的时间明显滞后顶板、底板,甚至腹板有些部位混凝土达不到设计强度,产生这种现象的原因要从混凝土的材料组成、混凝土强度的增长规律及施工方法来分析。

众所周知,混凝土强度是随时间逐渐增长的,其主要具有如下特性:随水泥标号的提高而提高;随水灰比的减小而增长;随龄期增长而增加,并且在潮湿环境下比干燥环境下增长的快,这主要是时间的延长及水的存在有利于水化热作用的进行;随着温度的升高而增加,因为温度是水化作用的促媒;振捣越密实强度越高。而连续钢结构梁在悬浇段施工过程中,恰恰是没有注意混凝土强度增长的这些特性,如混凝土浇筑后养生一般顶板、底板容易洒水使其保持潮湿状态,并且顶板日照条件及底板通风条件均比腹板要好,其强度的增长比腹板要快,另外,由于腹板的下弯钢束及非预应力钢筋的影响,较高的腹板在浇筑混凝土后,振捣较为困难,这样其密实程度也较顶、底板差,因此,不论是腹板强度的滞后还是不足,其原因主要是与环境湿度、温度及振捣条件有直接关系,对此,应采取如下措施:拆模后对腹板混凝土采用喷淋管喷淋养生,使腹板混凝土处于潮湿状态,以利于腹板混凝土强度的增长,必要时可以在外侧腹板贴塑料薄膜保湿养生。加强腹板混凝土振捣,必要时可增设附着式振动器振捣,保证腹板混凝土的密实性和混凝土强度达到设计要求。

6、腹板出现空洞、蜂窝、麻面、露筋等缺陷

有些桥梁拆模后其腹板上出现空洞、蜂窝、麻面甚至钢筋外露现象,这种现象的出现主要是施工不当造成,为避免此种现象的出现,主要采取如下措施:

在满足受力要求的前提下,适当增大跨中腹板厚度;浇筑腹板混凝土时应按一定厚度、顺序、方向分层浇筑,在下层混凝土达到初凝前浇筑完成上层混凝土,每层混凝土厚度不宜超过300mm;混凝土振捣时,在每一个振捣位置时间不宜过长或过短,最短时间不少于10s;续浇混凝土时,必须用振动器捣密实,防止接缝处出现蜂窝或胶结料不足,影响新老混凝土粘结。

参考文献:

1.朱从明.钢筋混凝土现浇结构外观质量缺陷的防治措施[J].科技资讯,2007,(21)

2.王继宝,洪玉玺.浅谈公路路基施工方法[J].黑龙江交通科技,2005,(03)