结构性市政桥梁结构性和构造性病害与防治学位

摘要：一座桥梁从建成到使用涉及设计、施工、运营等方面，为延长其使用寿命，应对桥梁构造性病害认真分析，提出有效处治对策，做到预防为主，防治结合，综合治理，发挥市政桥梁的最大效益。本文首先分析了结构性与构造性桥梁病害的涵义，然后阐述了市政桥梁结构性与构造性病害的防治措施。
关键词：桥梁；结构性；病害；防治

1、结构性与构造性桥梁病害的涵义

市政桥梁的结构性病害指的是,桥梁在长期受到外界荷载的影响下,造成了原有的结构整体承载能力降低产生的。桥梁所受到的外界荷载,指的是桥梁结构所承受的交通车辆产生的荷载,也可能是因为自然灾害给市政桥梁带来的影响,例如风力产生的荷载、地震荷载、传播冲撞等荷载。结构性病害的最大特点是因为它的产生,使得整个桥梁结构的承载能力受到了很大程度的影响。例如,梁式桥梁存在的梁体裂缝,公式桥梁的拱脚、桥梁拱顶存在的破损病害等等。构造性病害指的是,随着桥梁使用时间的不断增加,桥梁部分主体构件功能丧失,导致桥梁整体结构性能出现下降。构造性病害最明显的特点会导致整个桥梁承载能力的降低。如果桥梁构造性病害没有得到及时的修复,时间长了会造成桥梁结构性病害的产生,最终影响市政桥梁的安全和舒适性。构造性病害主要包括桥面铺装材料的损坏,桥头跳车,桥梁伸缩装置不能正常发挥作用等等。

2、市政桥梁结构性与构造性病害的防治措施

2.1 钢筋混凝土梁式桥病害防治

钢筋混凝土构成的市政桥梁主要有简支梁、悬臂梁和连续梁。以上类型的桥梁在使用的时候,因为各种原因导致不同种类裂缝的产生,致使桥梁承载能力减弱,无法满足正常的使用,这就需要及时的对此类桥梁做出加固等防治措施。在进行钢筋混凝土梁式桥病害加固的时候,在桥梁下面的净空高能够允许车辆通行的条件下,可以通过在桥梁下进行预应力拉杆的设置,并通过使用喷射混凝土作为保护层。在加固的时候,多数使用粗钢筋做预应力拉杆,将两端的锚固定在桥梁的端部,中间使用双柱、单柱或多柱在桥梁的底部完成支撑,之后喷射一层混凝土作为保护层,和原来的混凝土梁一起受力。在加固的时候,可以借助改变支撑的位置以及对预应力拉杆进行调整,以有效的提升桥梁的承载能力。预应力钢丝束--喷射混凝土加固的方法,是沿梁腹侧面按抛物线形敷设预应力钢丝束,在桥梁的底部每隔一定的位置设置一处定位箍圈,也可以在梁腹上理设定位梢,实现固定钢丝束的几何形状。钢丝束的两头穿过梁端翼板上的斜孔伸至梁顶锚固。在对钢丝束施加了一定的预应力以后,为了有效的防止腐蚀问题,需要再进行喷射混凝土作为保护层。因为设置预应力钢丝束,会加大梁上缘的压应力,有可能会导致桥面板的损坏,因此,在验算桥面板的强度发现不足的情况下,还需要同时考虑对桥面板进行加厚处理,并将新旧混凝土做成一个整体,以共同的发挥作用。

2.2 混凝土结构坏化的预防措施

提高混凝土构成的合理性,做好混凝土密实度和抗腐蚀能力的检验。提高混凝土的质量,降低混凝土的渗透性,能够减缓碳化及氯离子作用的塑料。混凝土抗氯化物的侵蚀能力,也和水泥浆的构成和氯离子结合的能力有关。比如,掺入硅灰能够有效的提高混凝土对氯离子的抵抗力。即磨细粉煤灰水泥制成的混凝土,要比普通硅酸盐水泥的抗侵蚀能力更强,如果把磨细粉煤灰水泥的细度进一步提高的话,其效果将会更好。

2.3 桥梁伸缩装置破坏的原因及预防措施

导致桥梁伸缩装置破坏的原因是多样的,前期的设计不到位、施工材料不合格、桥梁使用环境恶劣、施工管理不严格、后期养护不及时等,都会造成桥梁伸缩装置产生不同程度的损坏。所以桥梁伸缩装置损坏的防治的办法,也要求我们从以上原因来进行分析。梁端部要具有足够的刚度,以满足使用过程中反复荷载的作用。设计过程中要采用恰当的伸缩间距,以保证伸缩装置的正常运营使用。选用伸缩装置最主要的是伸缩装置本身的刚度和质量。我们所理想的伸缩装置必须满足下列要求满足上部结构梁与梁之间和梁与台之间的位移;伸缩装置的锚固是牢固可靠、经久耐用的,能抵抗机械磨损、碰撞。

2.4氯离子对桥梁的破坏及预防

2.4.1氯离子对钢筋锈蚀机理

1)破坏钝化膜。混凝土中钢筋表面的钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的。当氯离子进入混凝土中并到达钢筋表面,吸附于局部钝化膜处时,它可使该处的pH值迅速降低,甚至出现酸性。2)形成腐蚀电池。氯离子对钢筋表面钝化膜的破坏首先发生在局部(点),使这些部位(点)露出了铁基体,与尚完好的钝化膜区域之

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间构成电位差,当混凝土内有水或潮气存在时,钝化膜区作为阴极,铁基体作为阳极而锈蚀,钢筋表面产生坑锈。3)氯离子的阳极去极化作用。氯离子可以加速电池作用的过程。阳极反应生成Fe2+,氯离子与Fe2+相遇会生成FeCl2,能使Fe2+消失,加速阳极过程,称作阳极去极化作用。在氯盐存在的混凝土中,氯离子只是起到了“搬运”作用,它不被“消耗”,混凝土中的Cl-,会周而复始地起破坏作用,这也是氯盐危害的特点之一。4)氯离子的导电作用。混凝土中氯离子的存在,降低了阴、阳极之间的欧姆电阻,提高了腐蚀电池的效率,从而加速了化学腐蚀过程。

2.4.2氯离子侵入钢筋混凝土模型

氯离子在混凝土中传输机理很复杂,在很多情况下扩散被认为是一种主要的传播方式之一。对于现在没有开裂且水灰比不太低的结构,大量的检测结果表明氯离子的浓度可以认为是一个线性的扩散过程,一般引用Fick第二定律直观地体现结构的耐久性。

2.4.3滨海地区氯离子腐蚀的防护措施

1)提高混凝土保护层厚度和质量。许多试验和工程实践表明,提高混凝土保护层厚度和加强施工质量控制以增加混凝土密实度、提高混凝土质量,是提高其耐久性的最有效、经济的措施之一。2)应用阻锈剂。阻锈剂能够阻止或延缓氯离子对钢筋钝化薄膜的破坏。应用阻锈剂被美国土木工程学会(ACI)确认为是钢筋防护的长期有效措施之一。我国1998年也修订颁布了YB/T9231-98钢筋阻锈剂使用技术规程。3)混凝土表面涂层。是可以降低氯离子渗透速率和碳化速率的有效辅助措施。近年来能与混凝土寿命匹配的水泥基聚合物涂层、砂浆层等,得到了大力发展和应用。4)涂层钢筋和镀层钢筋。镀层钢筋主要是镀锌钢筋,对钢筋施加阴极保护。涂层钢筋是指在钢筋表面制作涂层,隔离钢筋与腐蚀介质的接触。若涂层质量控制良好,能够延缓钢筋腐蚀的开始。5)阴极保护。这是降低钢筋腐蚀速率的有效辅助措施。一般在钢筋腐蚀开始后启用,以降低腐蚀扩展速率。6)高性能混凝土。通过掺加火山灰质材料微硅粉、磨细矿渣或粉煤灰,使氯离子在混凝土中的渗透速率降低,从而延迟腐蚀的开始和降低腐蚀开始后的速率。

2.5桥头跳车的防治措施

在实际使用过程中,导致桥头跳车的最根本的原因是由于桥台的竖向刚度过大,在施工过程中以及使用期间,桥台的竖向位移较小,而桥台后的填土是在弹性模量较小的地基上铺筑的。在施工与使用的时候,因为原来的地基受到路堤填土荷载的影响,会出现沉降,沉降量的多少取决于原来的地基强度。另外路堤填土高度内土体本身压缩造成的塑性变形,也是导致桥头跳车的原因。所以桥头跳车的预防应加强对一下方面的控制和防治:首先,增加桥梁台后填土地基的强度,使其竖向刚度最大程度上接近桥台的竖向刚度,并在过度段中逐渐的降低其强度,直到与一般路段基本一致。其次,提高路堤填土的密实度,增强其强度,以便有效的减少填土高度内路堤土体产生的塑性变形。

3、结束语

综上所述,通过对市政桥梁结构性与构造性病害成因以及预防措施的分析,能够更为清晰的认识到市政桥梁管理和控制的目标所在。在此基础上,有目的的进行桥梁设计、施工、使用和维护,以更为科学的管理措施,提高市政桥梁在城市交通便利性、促进经济发展的作用的实现。
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