空心板梁桥常见病害及维修加固方法.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/12/24,#,空心板梁桥常见病害及维修加固措施,空心板梁桥的特点,02,1.1 空心板梁桥,空心板梁桥是小跨径钢筋混凝土桥梁及预应力混凝土桥梁最常用的形式之一，因截面宽且薄而得名，为了提高梁体的抗弯刚度，节省材料用量，其截面为空心形式，空心孔的数量一般为12个。空心板梁桥多数以简支板为主，常常合用于跨度不不小于20m的梁桥，其简朴的截面形式尤其适合工厂化批量生产，施工时采用装配式施工。根据有无预应力，又可分为一般钢筋混凝土空心板和预应力混凝土空心板，前者常用于13m跨径如下的桥梁，后者常用于13m跨径以上的桥梁。,装配式昆凝土空心板具有外形简朴、桥梁建筑高度较低、预制以便、用材经济等长处，一般无需设置抗剪钢筋，仅按构造弯起斜筋，是桥梁工程广泛采用的桥型，合适于桥下净空受到限制的桥梁等。,空心板梁桥的特点,03,图1-1 经典空心板梁桥横截面图（尺寸单位：cm）,图1-2 经典空心板横截面图（尺寸单位：cm）,空心板梁桥的特点,04,1.1 空心板梁桥,我国在高速公路的建造中大量采用了装配式混凝土空心板桥，该桥型的预制空心板间多用混凝土小企口缝进行铰接连接。初期的铰接空心板桥采用小铰构造，其特点是尺寸小、缝间连接钢筋微弱、缝内无拉筋，往后的设计，增大了佼缝的尺寸，铰缝内设置一定数量的连接筋通过铰缝，空心板梁桥各块空心板在横向实现剪力传递，到达共同受力的目的。,图1-3 经典空心板铰缝构造图（尺寸单位：cm）,空心板梁桥常见病害,05,2.1 铰缝连接破坏,伴随我国经济的高速发展，重型车辆和超载车辆出现频繁，装配式空心板桥常常出现铰缝的连接破坏。程度较轻的，企口缝混凝土与空心板侧壁相分离，雨水大量渗透并轻微侵蚀棍凝土；程度严重的，铰缝处混凝土已经完全脱落，受水严重侵蚀，空心板失去横向连接能力，出现单板受力现象。铰缝连接破坏的主线原因是绞缝抗剪强度局限性，除了受混凝土质量影响以外，在很大程度上取决于新旧混凝土间粘结力和摩阻力。,铰缝对装配式铰接空心板的受力有着重要的作用，空心板间竖向剪力的传递是靠铰接构造来实现的，通过该剪力的传递实现行车荷载的横向传递及分派。当板间连接强度局限性以抵御行车荷载产生的竖向剪力时，板间填缝料棍凝土会开裂，而各板由于侧面竖向剪力而产生的扭矩作用，加剧了板间混凝土的开裂，在行车荷载作用下，出现所谓“单板受力”现象，违反了空心板横向分布设计的基本原理。“单板受力”现象的出现，使得某些板受力过大，引起深入的病害。,空心板梁桥常见病害,06,2.1,铰缝连接破坏,图,2-1,铰缝破坏,图,2-2,铰缝底部漏水,空心板梁桥常见病害,07,2.2 板底横向裂缝,在空心板梁桥的跨中区域，常常由于抗弯承载力局限性，在板底出现横向的弯曲裂缝。横向裂缝产生的重要原因是，由于桥梁在汽车荷载及其冲击作用下，板底产生较大的弯曲拉应力，跨中严重下挠，由于混凝土的抗拉强度较低，当板底的弯曲拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就在桥梁跨中区域底面产生弯曲裂缝。弯曲裂缝发展方向基本垂直于轴线方向，分布于跨中附近，间距最小可到达100200mm，长度可横向贯穿全板。,根据裂缝的深度大小，分为浅裂缝和贯穿至板内空心孔内部的裂缝两种状况，尤其后者危害大，伴伴随空心板顶板的损坏，常常引起空心板内积水、渗水等次生病害，甚至使积水顺着损坏的裂缝渗透到板梁内部，从而导致梁体强度下降，加速板梁钢筋的锈蚀，减少构造的耐久性。,图,2-3,底板横向裂缝,空心板梁桥常见病害,08,2.3 铺装层破坏,铺装层破坏是指桥面钢筋混凝土铺装层开裂、破碎与塌陷。铺装层破坏是桥梁上部构造经典的损坏形式之一，具有普遍性，体现为桥面顺桥向的裂缝，且往往是桥面纵缝产生、发展、加剧和难以通过桥面修补予以控制或消除的直接原因。铺装层的开裂重要发生在沿空心板间企口缝纵向方向，与桥面纵缝的分布规律一致，桥面纵缝是它的外部体现。,铺装层破坏重要是由空心板梁之间的铰缝破坏所导致的。空心板梁间沿桥跨方向的铰缝连接破坏，破坏了空心板梁之间的横向整体性，使荷载横向分布能力减弱，甚至横向连接完全失效。伴随铰缝破坏，在桥面铺装层上沿铰缝方向产生不规则的纵向裂缝，严重时形成一条破碎带或路面下陷，雨、雪、水常通过铺装层及破碎后的裂缝渗透板底，留下明显的渗水痕迹。同步，水分导致 空心板钢筋腐蚀，严重影响构造的耐久性。,空心板梁桥常见病害,09,2.3,铺装层破坏,图,2-4,铺装层破坏,图,2-5,路面下陷,空心板梁桥常见病害,10,2.4 支座脱空或破坏,空心板梁桥在装配安装时，每块空心板底部设置4块支座，由于3点决定一种平面，设置4点支座就很难保证在同一种平面内。由于构件未能在平整的台座上预制，导致梁板底面不平，也也许支座垫石高程控制精度差，或者是构件安装时未按规定对所有支座与否均匀受力进行检查，常常出现一种支座脱空形成“三条腿”受力现象，或者4块支座受力不均。当板梁在长期重荷载冲击作用下，将产生扭曲应力，且易导致板梁的震动，使空心板梁构件和铰缝的混凝土处在很不利的受力状态，久而久之，铰缝混凝土逐渐破碎脱落，铺装层混凝土也将出现纵向开裂。,此外，由于设计不妥、超载或支座橡胶层自然老化等问题，空心板梁桥支座也常常出现破坏或损伤现象，剪切位移过大，老化剥藩，丧失承载力或刚度、变形难以满足现行规范规定等问题。,空心板梁桥常见病害,11,2.4,支座脱空或破坏,图,2-6,支座完全脱空,图,2-7,支座受力不均匀,空心板梁桥常见病害,12,2.5 板底纵向裂缝及纵筋锈蚀,板底纵向裂缝重要体现为沿着纵向钢筋（或预应力钢束）的纵向裂缝，其产生分为两种状况。一种状况是，施工过程中由于先张法预应力束放张时，钢束的回缩会给混凝土施加强大的预压力，在横向可产生横向劈裂拉应力，假如预应力放张过早，混凝土强度尚低，会产生纵向开裂；此外预应力放张过快，梁体内部应变无法很快地到达平衡，发生应变滞后也会导致横向拉应力超限而开裂。,另一种状况是，由于梁底混凝土保护层厚度局限性或环境条件恶劣而导致开裂，尤其对于预应力空心板，预应力筋与混凝土需要较大的黏结应力，如抗劈裂能力局限性，在板中间厚度最薄处易产生裂缝，裂缝的出现会导致水分渗透，引起一般钢筋及预应力钢绞线锈蚀，进而引起周围混凝土胀裂。当混凝土开裂后，这些裂缝更增长了钢筋锈蚀的速度，这种恶性循环使得构造出现的裂缝不停发生扩展，导致混凝土剥落、露筋等严重病害。,空心板梁桥常见病害,13,2.5,板底纵向裂缝及纵筋锈蚀,图,2-8,板底纵向裂缝,图,2-9,板底钢筋锈蚀,空心板梁桥维修加固技术要点,14,3.1 裂缝的修复与处理,空心板出现裂缝病害后，需要分析裂缝产生的详细原因，针对不一样类型的裂缝采用不一样的处理措施。对板梁跨中区域底面的横向弯曲裂缝，应进行压力灌浆封闭处理，以防止裂缝继续扩大或钢筋的锈蚀。对板底纵向裂缝引起的钢筋锈蚀、混凝土剥落以及露筋等病害，应采用表面修补设计方案：凿除松散混凝土，露出新鲜混凝土，钢筋除锈，涂钢筋阻锈漆，然后用环氧砂浆修补。,图,3-1,裂缝灌缝封闭,图,3-2,裂缝表面封闭,空心板梁桥维修加固技术要点,15,3.2 铰缝破坏的加固,针对空心板梁桥铰缝破坏的加固应根据铰缝破坏的状况及桥梁实际使用条件制定对应的加固方案。目前，常用的加固措施有如下几种。,（1）重新浇筑铰缝,即凿除、清理既有桥面铺装及破坏了的铰缝混凝土，重新浇筑铰缝及桥面铺装，恢复铰缝的剪力传递。在铰缝灌注时，可采用C50微膨胀砂浆、无收缩性灌浆材料，灌注材料规定有合适的流动度、微膨胀性及早强特点。,图,3-3,铰缝重新浇筑,空心板梁桥维修加固技术要点,16,3.2 铰缝破坏的加固,（2）锚固连接钢板,通过设置合适间距的锚固于铰缝两侧板底的钢板实现剪力传递。将铰缝下口内的松散混凝土凿除并用高强度等级砂浆勾缝，待砂浆具有一定强度后，将铰缝位置骑缝20cm宽底板用砂轮机打磨平整，清除混凝土表面浮浆和碳化层，然后将打磨面清洗洁净并晾干后，按粘贴钢板工艺跨缝对称粘贴15cm宽、6mm厚钢板。钢板块四角用螺杆锚固，锚固螺杆间距为50cm，钢板粘贴后用防锈材料进行涂装。假如结合铺装层的修复，可在铰缝顶部增长局部钢筋网，提高桥梁的整体性及刚度。,图,3-4,锚固黏结钢板,空心板梁桥维修加固技术要点,17,3.2 铰缝破坏的加固,（3）化学压浆法,在破坏铰缝上采用预定方式骑缝打孔，沿铰缝设置PVC灌浆嘴，间距3060cm，直径约2.5cm，深度10cm左右，采用环氧腻子、聚氨酯泡沫或玻璃胶封闭铰缝底部，待封缝材料到达一定强度后，采用高 压灌浆设备，压人环氧树脂等黏结材料，恢复铰缝的构造构造。,图,3-5,化学压浆法,空心板梁桥维修加固技术要点,18,3.2 铰缝破坏的加固,（4）横向预应力,在桥跨跨中区域，按13m间隔在空心板底面布置多根横向体外预应力筋，体外预应力筋采用可换式HVM锚具，锚固在靠植筋技术固定在两侧边板侧壁上的锚板上，通过横向预应力对空心板间企口缝下缘施加横向预压应力，克制、减小企口缝下缘混凝土横向拉应力，增大两侧板梁间的摩擦力，实现铰缝剪力的传递。,图,3-6,横向预应力,空心板梁桥维修加固技术要点,19,3.3 支座更换与调整,检查支座工作状况，对老化的支座进行更换，对脱空或缺失的支座，将空心板顶起，补充支座；调整支座垫石高程，落梁后再检查支座工作状况，如仍有“三条腿”状况应继续调整。,图,3-7,支座更换与调整,空心板梁桥维修加固技术要点,20,3.3 抗弯承载力局限性的加固,针对空心板梁桥抗弯承载力局限性的加固，可采用粘贴钢板加固、粘贴纤维加固、高强钢绞线网聚合物砂浆外加层加固或预应力钢丝绳聚合物砂浆加固技术，详细应根据桥梁实际状况制定加固方案。,3.4 铺装层修复,桥面铺装层修复优先采用C40以上钢纤维、聚丙烯纤维混凝土，以提高混凝土抗压强度和抗弯拉强度，改善防裂抗渗性能，增长混凝土韧性，加强桥面抗磨性和抗行车荷载带来的冲击性，从而延长桥面的使用寿命。同步，减少塑性龟裂，防止雨水下渗继续锈蚀桥板中的钢筋。此外，加强桥面铺装层的构造强度，可提高空心板的横向连接能力，提高桥梁整体的刚度与承载能力。,