公路预应力混凝土桥梁裂缝检测评估和加固.docVIP

公路预应力混凝土桥梁裂缝的检测评估和加固 　　摘要：本文针对预应力混凝土桥梁的开裂情况，分析了开裂预应力裂缝的力学特征。了解裂缝产生的原因，通过荷载试验掌握裂缝对桥梁工作状况和承载能力的影响，总结出预应力混凝土桥梁裂缝处理一般步骤和基于荷载试验的有效方法。 　　关键词：预应力；混凝土构件；桥梁；裂缝；检测评估 　　1概述 　　 目前，预应力混凝土桥梁施工中往往会产生裂缝，从而无法达到设计要求，在国内外建成的预应力桥上都存在这个问题。因此国内外都在针对这一问题进行研究，希望得到有效的解决方法。往往裂缝的处理方法和范围决定于裂缝的性质及其对桥梁工作状况和承载能力的影响程度，因此裂缝的成因分析及其对结构影响程度分析对裂缝的处理决策起着至关重要的作用。这些工作必须建立在对桥梁的设计和施工资料进行详细调查，对桥梁状况进行检查、检测、荷载试验、计算分析及综合评估的基础上。只有判断出裂缝出现的可能原因，掌握裂缝对桥梁工作状况和承载能力的影响，才能对预应力混凝土桥梁的裂缝进行正确定量评价，制定合适的处理方案。首先对预应力混凝土桥梁通常的裂缝形态、性质及成因作了定性阐述；分析了混凝土结构裂缝的力学特征；并列举了几座公路预应力混凝土桥梁裂缝 　　的检测、评估和加固处理事例分析；最后对预应力混凝土桥梁裂缝的处理方法进行了讨论，并提出建议。 　　2预应力混凝土桥梁的通常裂缝 　　2. 1混凝土强度形成过程中的裂缝 　　 混凝土浇筑之后，强度的形成需要一定的时间，强度的发展取决于周围环境(气温、空气湿度、昼夜温差和风等)和混凝土的水化热。此时混凝土的抗拉强度较低，容易出现收缩、温度和沉降裂缝。 　　(1)收缩裂缝。 　　 混凝土在形成强度过程中，水和水泥颗粒结合，使体积减小称为凝缩；一部分水分蒸发，使体积减小称为干缩。混凝土在形成强度过程中表面的水蒸发干燥逐步扩展到内部，在混凝土内形成含水梯度，表面收缩大，而内部收缩小，出现内外收缩差，混凝土表面外部受拉应力，而内部受压应力，当表面混凝土的拉应力超过混凝土当时的抗拉强度??，便产生收缩裂缝。干燥环境、养生不及时、混凝土水灰比 　　过大等容易引起收缩裂缝。 　　(2)温度裂缝。 　　 混凝土在强度形成过程中产生水化热、阳光照射、大气及周围温度的变化，将引起温度应力，当温度应力超过混凝土当时的抗拉强度时，即产生温度裂缝。常见的混凝土结构温度裂缝有以下几种。 　　①大体积混凝土(厚度超过2 m的桥梁墩台、承台及锚碇等)，水化热使内部温度升高，散热措施不当，内、外温差大而引起的裂缝。②冬季施工及蒸养措施不当，使混凝土冷热、内外温差不均引起的裂缝。 　　③构件较长而两端约束，由于周围环境温度变化产生的附加温度应力引起的裂缝。④新旧混凝土接缝处，由于新混凝土的水化热与旧混凝 　　土之间的温度差及收缩差产生的沿接缝面中部的垂直裂缝。 　　2. 2后续施工和使用阶段 　　(1)弯曲裂缝。 　　 一般是垂直裂缝，是混凝土构件受弯矩作用产生的裂缝，一般出现在弯矩最大截面。对预应力混凝土结构，预应力度过大和过小都会出现弯曲裂缝，对于一期恒载较小的预应力混凝土结构，张拉程序掌握不好时，往往会产生预应力度过大使结构反弯开裂，这种现象常常出现在横梁和帽梁上；对于预应力损失较大的或超载严重的桥梁结构，会出现预应力度不足产生的弯曲裂缝。 　　(2)剪切裂缝和弯剪裂缝。 　　 剪切裂缝首先发生在剪应力最大的部位，一般在支点附近，由主拉应力引起的沿中性轴与水平方向呈25°~45°开裂。弯剪裂缝一般在1/8~1/4跨处，也是由主拉应力引起，与与水平方向呈30°~60°夹角。 　　(3)扭曲裂缝。 　　 混凝土构件受扭转与弯曲共同作用而产生的裂缝，此类裂缝一般呈45°倾斜，有多条。裂缝出现后混凝土保护层剥落。 　　(4)局部应力裂缝。 　　 由局部应力引起的裂缝，主要出现在支座、锚头等受局部应力较大的部位或受突然撞击的部位。 　　(5)温度裂缝。 　　 桥梁在使用期间的温度裂缝主要由于实际温度场产生的温度应力比设计计算大产生的。在温差大的地区，这类情况比较严重。 　　3预应力混凝土结构裂缝的力学成因及受力特征 　　3. 1钢筋混凝土构件 　　 为便于对预应力混凝土结构裂缝的力学成因进行分析，首先以轴心受拉构件为例引述钢筋混凝土开裂的基本理论。 　　 钢筋混凝土轴心受拉构件，钢筋面积As、弹性模量Es；混凝土有效面积Ac， eff、弹性模量Ec、极限抗拉强度fctm。在拉力F作用下，当混凝土的拉应力达到其极限抗拉强度时，在构件抗拉能力最弱的截面上将出现第一批裂缝。由于混凝土的局部变异、收缩和温度作用产生的微裂缝以及受拉区混凝土的局部削弱(如箍筋处)等偶然因素的影响，第一批裂缝出现的