橋梁溫度裂縫分析及加固淺談

　　我國橋梁大部分為建國后所建，橋齡一般為40年左右。由于各種原因，在修建和營運(yùn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)病害，其中有一種常見病害就是裂縫。橋梁裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜、種類繁多，其中溫度裂縫是最為常見的。為此，本文主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫分析為基礎(chǔ),研究橋梁的溫度裂縫原因及碳纖維加固橋梁增強(qiáng)技術(shù)。

　　一、橋梁的溫度裂縫分析

　　1.外部原因：日照;驟然降溫。

　　2.內(nèi)部原因：常見的施工中引起溫度裂縫主要有以下情況：

　　(1)基礎(chǔ)約束。當(dāng)大體積混凝土基礎(chǔ)澆注在堅(jiān)硬基巖或厚大的老混凝土表層時(shí)，因結(jié)構(gòu)整體性要求沒有或不能采取隔離層等放松約束的措施，混凝土在大氣溫度及其水化熱溫度的作用下，混凝土內(nèi)部溫度很大，當(dāng)混凝土因降溫的收縮變形受到巖石地基或老混凝土墊層的約束時(shí)，將會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生約束裂縫。這類裂縫常在混凝土澆注后2～3個(gè)月或更長的時(shí)間出現(xiàn)，裂縫較深，有時(shí)是貫穿性的。

　　受堅(jiān)硬基巖及老混凝土約束是大體積混凝土產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫的主要原因。因此，基礎(chǔ)部分混凝土澆注時(shí)必須嚴(yán)格控制溫度。

　　(2)基巖不平整?；鶐r不平整也能引起的裂縫，澆注在高低相差較大的基巖面上的大體積混凝土塊(如橋墩基礎(chǔ))易發(fā)生這種裂縫。因在混凝土澆注后，內(nèi)部溫度較高，降溫過程中受基巖約束作用，基巖表面有突變，則容易在該處形成應(yīng)力集中而開裂。

　　二、橋梁裂縫加固技術(shù)

　　在裂縫修補(bǔ)中，充填法是最為常見的施工方法，這是一種適合于修補(bǔ)較寬裂縫(0.5mm以上)的方法，具體做法是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種粘結(jié)材料。對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，這種修補(bǔ)方法視鋼筋是否銹蝕而異。當(dāng)鋼筋未銹蝕時(shí)，沿裂縫處以大約10mm左右的寬度將混凝土鑿成U型或V型，在開槽處充填密封材料以修補(bǔ)裂縫;當(dāng)鋼筋已經(jīng)銹蝕時(shí)，將混凝土鑿除到能夠充分處置已經(jīng)生銹的鋼筋部分，先對鋼筋除銹，然后在鋼筋上涂抹防銹底涂料，再充填密封材料。

　　橋梁加固增強(qiáng)可以采用各種不同的方式，主要視橋梁的實(shí)際情況，承載能力的減弱程度以及今后的使用要求而異，一般來說，主要采取擴(kuò)大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度;以新的結(jié)構(gòu)代替舊的抗力不足的結(jié)構(gòu);改變原結(jié)構(gòu)的受力體系，使控制截面彎矩的峰值減小;對原結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，改變原結(jié)構(gòu)的受力，以達(dá)到提高橋梁剛度和強(qiáng)度的目的。橋梁加固增強(qiáng)技術(shù)研究逐漸向新材料新工藝方向發(fā)展，碳纖維加固法已經(jīng)取得了一定的成果。

　　碳纖維加固法以其強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、施工簡便等優(yōu)良特性受到土木工程界的普遍關(guān)注，是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿Φ氖┕し椒āＬ祭w維抗拉強(qiáng)度、彈性模量和鋼材相比具有同等以上的優(yōu)良特性，可滿足承載力要求;而重量僅為鋼材的15，容易搬運(yùn)，不受施工場所狹窄限制，具有良好的可操作性;且耐腐蝕、不生銹，對受鹽害和腐蝕物質(zhì)影響的混凝土結(jié)構(gòu)物有良好的保護(hù)效果。橋梁加固中用到的碳纖維片是以碳纖維為組分，以環(huán)氧樹脂為基體，通過一定的成型方法，形成單向排列的碳纖維的復(fù)合片材。

　　用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，使增強(qiáng)貼片與原有鋼筋混凝土共同受力，增大結(jié)構(gòu)的抗拉或抗剪能力，提高強(qiáng)度、剛度、抗裂性和結(jié)構(gòu)的延性。

　　三、實(shí)例分析

　　滄州市南運(yùn)河橋是一座梁式橋,跨度37m，跨中梁底面距水面約4.5m，為拼裝式等截面斜腿剛架橋形式，橋面兩端簡支，斜腿上端與橋面剛接。建于1987年。在使用后，出現(xiàn)了很多結(jié)構(gòu)裂縫，并經(jīng)查明均屬于溫度裂縫，現(xiàn)對該橋進(jìn)行施工加固。由于該橋梁所在河道是運(yùn)河，如采用傳統(tǒng)的粘鋼板加固，則必須在河道中央搭建滿堂腳手架，需征得水運(yùn)部門意見，工期較長.同樣采用外包增大構(gòu)件截面尺寸將影響運(yùn)河水上通過也不適用，故考慮采用碳纖維材料對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

　　本次加固采用的碳纖維共有兩種類型：一種是板狀材料，其質(zhì)地較硬，可以粘貼在構(gòu)件的表面。適用于梁的抗彎加固，用于提高抗彎承載力;另一種絲狀材料，其質(zhì)地較軟，用于纏繞或制作U型箍，膠水能自動(dòng)透過表面，使纖維更好地粘貼在混凝土上，適用于約束混凝土，提高其延性或抗剪加固。粘結(jié)劑采用的是環(huán)氧樹脂膠，由膠泥、底膠、面膠和固化劑組成。

　　對該橋梁采用如下加固方案：首先對斜梁腿進(jìn)行加固，在節(jié)點(diǎn)向支座方向50cm范圍內(nèi)纏繞碳纖維布，以提高節(jié)點(diǎn)處延性;節(jié)點(diǎn)向跨中方向200 cm范圍內(nèi)，沿梁粘貼U型碳纖維，以提高節(jié)點(diǎn)的抗剪性能。

　　然后對梁底進(jìn)行抗彎加固，采用碳纖維板，每根梁底貼兩條，起點(diǎn)由距支座水平距200cm處開始，一直到另一端距支座水平距200cm處。

　　南運(yùn)河橋整個(gè)加固工程只用4天時(shí)間，時(shí)間短，通過運(yùn)營觀測，取得了滿意的加固效果，碳纖維加固法，只要注意施工的每個(gè)環(huán)節(jié)，質(zhì)量可靠，方案是可行的。

公路監(jiān)理師考試《合同管理》知識(shí)點(diǎn)匯總

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