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2009-11-23 14:12 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
近十幾年來(lái),隨著(zhù)高等級公路的高速發(fā)展,橋梁的數量增多,許多橋建成通車(chē)之后不久就出現了問(wèn)題,給車(chē)輛的運行和橋梁的維修帶來(lái)諸多不便。個(gè)別路段橋面鋪裝就不斷出現較大面積的早期破壞,病害主要表現為局部坑槽、角隅破壞、縱橫縫兩側啃邊、縱向裂縫等。
病害產(chǎn)生的原因分析
水泥混凝土橋面鋪裝病害產(chǎn)生的原因不外乎設計和施工兩個(gè)方面,但設計方面的原因多于施工方面的原因。本文就與此有關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行分析與探討。
現代公路運輸的發(fā)展趨勢是:行車(chē)速度高、載重量大、車(chē)流量大。因此,作為橋梁直接承載層的橋面鋪裝的設計必須適應這一運輸的特點(diǎn),鋪裝層必須具有較高的強度和足夠的厚度,足夠的含筋率,以及合理的鋼筋空間分布,以防止混凝土開(kāi)裂破壞,并保證耐磨。
傳統的設計概念是:橋面鋪裝不參與結構受力,設計時(shí),只是根據經(jīng)驗采用6—10cm的厚度,混凝土標號為C25—C35,鋼筋作為構造鋼筋,而不是作為受力鋼筋來(lái)配置,直徑一般為6—10mm,網(wǎng)間距為15cm×15cm—20cm×20cm.設計者一般未對該設計的科學(xué)合理性進(jìn)行充分的論證。由于這種設計上的不足,加上施工過(guò)程各環(huán)節控制不嚴,因此,經(jīng)常會(huì )發(fā)生橋面鋪裝的早期開(kāi)裂破壞現象。
汽車(chē)荷載通過(guò)車(chē)輪作用于橋面時(shí),是一個(gè)局部移動(dòng)集中荷載,在這一荷載作用下,橋面鋪裝隨著(zhù)梁體產(chǎn)生正彎距和負彎距,這一局部集中荷載作用的局部區域還產(chǎn)生局部應力集中現象,正是這一局部應力集中現象造成橋面鋪裝層遭受破壞的根本原因。在這一局部集中荷載作用下,橋面鋪裝層一方面產(chǎn)生局部彎沉,即橋面局部產(chǎn)生向下彎曲和向上彎曲,于是產(chǎn)生了正彎距和負彎距,鋪裝層上下均出現拉應力;另一方面產(chǎn)生了壓應力集中,由于混凝土存在微觀(guān)裂(空)隙,在宏觀(guān)強大集中壓力作用下,微裂隙尖端會(huì )產(chǎn)生拉應力集中,造成微裂隙擴展,最后在主拉應力作用的方向拉伸破壞。
由此可知,鋪裝層上下與全層的縱橫方向均出現拉應力,而且是一種反復應力、沖擊應力。橋面鋪裝中的任何縫隙(包括施工縫和假縫)都會(huì )激發(fā)更嚴重的拉應力集中,使混凝土在這些薄弱處首先破壞,進(jìn)而逐漸向周?chē)鷶U展。
預防措施
混凝土橋面鋪裝層病害的原因比較復雜,影響的因素很多,根據上述分析,從設計和施工兩方面采取以下針對性預防措施。
在設計方面,首先,鋪裝層必須具有足夠的厚度,以適應行車(chē)速度高、載重量大和車(chē)流量大的需要。因為厚度達,則剛度大,車(chē)輛局部集中荷載作用下所產(chǎn)生的橋面鋪裝局部拉應力亦相應減少,鋪裝層就越難發(fā)生拉伸破壞。根據車(chē)速、載重量、車(chē)流量情況,可加大鋪裝層厚度約為12-18cm.
其次,鋪裝層鋼筋不應單純按構造鋼筋配置,而應更多地考慮按受力筋配置。必須具有足夠的含筋率,大橋和特大橋考慮配置上下層縱橫方向的鋼筋,以承受鋪裝層因局部集中荷載作用下所產(chǎn)生的拉應力?刹捎秒p層鋼筋網(wǎng),鋼筋直徑8-10mm,上層網(wǎng)距15cm×15cm,下層間距20cm×20cm,縱橫向盡可能保證連續
再次,由于橋面鋪裝層中,任何縫隙都會(huì )激發(fā)更嚴重的應力集中,因此這些縫隙便成了橋面的薄弱環(huán)節,是橋面鋪裝混凝土破壞的“起點(diǎn)”。因此,在滿(mǎn)足功能要求的前提下,盡可能減少各種縫隙,在鋪裝層鋼筋網(wǎng)間距較密的情況下,可大大減少各種假縫數量,縱向工作縫應設置在車(chē)道分界線(xiàn)及車(chē)道之外,以減少荷載對縫隙的作用次數。
第四,目前橋梁上部結構設計,多采用空心板梁,雖然結構整體能滿(mǎn)足強度要求,但由于梁體剛度較小,產(chǎn)生的撓度較大,在車(chē)輛荷載作用下,梁體的反復撓曲變形加上反復的局部彎沉變形,必然會(huì )加快橋面鋪裝層的破壞。
另外,梁體必須設置足夠的預埋鋼筋,并與橋面鋪裝層鋼筋焊接相連接,確保梁體與橋面鋪裝緊密結合,連成一體,共同作用。
在施工方面,除嚴格按照施工技術(shù)規范進(jìn)行施工外,還必須注意以下幾點(diǎn):
一是在溫差較大季節及炎熱天氣,要避開(kāi)中午高溫時(shí)施工,安排下午開(kāi)始至夜間施工為宜。這樣可避免產(chǎn)生溫差拉應力而引起裂縫。
二是為了確保梁體與鋪裝緊密結合,共同作用,鋪裝層鋼筋與梁體預埋鋼筋最好用搭焊方式相連,焊縫長(cháng)度及質(zhì)量等應滿(mǎn)足施工規范要求,進(jìn)行鋪裝施工前,必須對梁體表面的砂漿等雜物進(jìn)行鑿除、清洗,并充分鑿毛,以防止鋪裝層與梁體在車(chē)輛荷載作用下發(fā)生脫離,鋪裝層易遭破壞。
三是鋪裝層縱橫鋼筋必須穿過(guò)各種縫隙,并保持每根縱橫鋼筋連續,以承受由于混凝土收縮變形或變溫作用以及車(chē)輛荷載作用下引起的拉應力,避免縫隙的過(guò)早破壞。
四是混凝土坍落度控制在3—5cm.由于塑性混凝土拌和物在硬化過(guò)程中收縮,水灰比(坍落度)越大,收縮越大,水泥混凝土收縮產(chǎn)生的拉應力越大,橋面就越容易產(chǎn)生收縮裂紋。因此嚴禁使用泵送混凝土澆筑橋面,因為泵送混凝土一般坍落度較大,常達13—18cm.在使用塑性混凝土澆筑橋面時(shí),應采取真空吸水法施工,盡可能把多余水分吸出。
送混凝土澆筑橋面,因為泵送混凝土一般坍落度較大,常達13—18cm.在使用塑性混凝土澆筑橋面時(shí),應采取真空吸水法施工,盡可能把多余水分吸出。
五是必須保證鋪裝層混凝土全面覆
覆蓋灑水養護,在≥7天養護期間內連續保持混凝土的濕潤狀態(tài),以保證混凝土強度正常增長(cháng)。
六是采用外加劑應慎重,因為有些外加劑會(huì )增加混凝土收縮,有些會(huì )降低混凝土后期強度。因此,在需要使用某種外加劑時(shí),必須查明有何副作用,并嚴格控制其用量。
橋面鋪裝病害多種多樣,引起的原因是多方面的,應針對其成因,采用預防為主的原則,加強設計施工等方面的管理,確保結構安全和避免不必要的損失。
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