混凝土桥梁病害成因与养护.docxVIP

混凝土桥梁病害成因与养护 1、前言 随着现代工业的日益发达，“ 工业三废” 造成的污染严重，使得混凝土腐蚀现象更加突出， 使许多桥梁结构因腐蚀等达不到设计使用年限就提前报废给社会带来巨大的经济损失和负担。例如广东某斜拉桥 1 9 9 5 年的拉索坠落事故虽未造成大的灾难，但却给桥梁的 防腐与安全运行敲响了警钟；北京的西直门旧桥使用了仅仅 1 9 年被迫拆除改建。因此，桥梁腐蚀 的治理与防护已成为当今矿山的重点工作 。 2、矿区桥梁运行现状 金堆城矿区位于东秦岭山系南缘，隶属华县金堆镇，矿区道路北在水岔与华金公路相接， 南至石可村，约 1 8 k m 范围内建有 2 6 座混凝土桥梁，主要有拱桥和简支梁( 板) 桥两种， 其中混凝土拱桥 1 座钢筋混凝土简支梁( 板) 桥 2 3 座，2 座单跨T 型梁简支梁桥，桥梁横向坡度约为 1.5 ％，纵向坡度 1％～2％。大部分桥梁建于上世纪 6 0 年代,少数为 8 年代修建,个别为新建。 2 、1 外观检查 桥梁外观病害主要出现在桥面、桥头部位。 ( 1 ) 桥面结构：人行道及护栏有不同程度破损桥面排水系统不完善，大部分桥梁汇水孔堵塞，排水不畅，桥下简支梁(板) 间普遍存在渗水现象(白色渗水痕迹)。 ( 2 ) 桥梁上部结构：大部分完好，未发现主要承重构件损坏。部分简支梁(板) 桥梁上部结构构件表层混凝土老化脱落。较严重的是由于桥台下沉导致上部结构产生变形，简支梁 ( 板) 下沉出现明显的倾斜，桥梁中间部位凸起， 桥面开裂，如 1 5、1 6 桥。1 4 混凝土拱桥上部部分构件出现严重破损。 ( 3 ) 桥梁下部结构(墩、台)：下部结构总体较好，未有重大破损变形。部分跨河桥的桥墩表层混凝土老化脱落严重，部分桥墩基础有冲刷侵蚀现象如 l 7、2 6 、2 7 桥；部分桥台破损严重，影响到上部结构的稳定性，如 6 # 桥；有的桥台出现较严重的沉降导致上部结构变形，如 1 5、1 6 桥。 ( 4 ) 伸缩缝：大部分简支梁(板) 桥的伸缩缝均存在不同程度的变形，张开裂缝较大 ( 最大约 4 c m)，周边混凝土老化脱落。 ( 5 ) 支座：大部分简支梁桥的支座已破损。 2、2 混凝土抗压强度 采用回弹仪分别测定桥梁的桥面、上部结构、下部结构的表面混凝土抗压强度，桥面系均值 2 68 M P a，上部结构 3 2．4 3 MP a，下部结构 2 9． 9 8 MP a，满足规范要求：2 6 桥梁的混凝土抗压强度 2 0MP a 达不到规范要求，需进行加固处理，主要问题集中在桥面混 凝土脱落及跨河简支梁(板)桥梁的桥墩表面混凝土脱落。 3、桥梁病害成因分析 3、1 水质分析 矿区桥梁主要是跨越西川河、东川河及其下游文峪河，水质化学分析(见表 1、表 2 ) 表明： p H 值偏弱酸性，含有大量 SO 一 ， 对混凝土有结晶腐蚀。矿区地下水属上层滞水类型，主要受大气降水补给，地下水呈弱酸性(见表 3 )，p H= 6.18— 7．0，对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋有微腐蚀性。 3、2 大气质量分析 大气质量监测数据见表 4 空气中含有大量的 C O 、S O，使混凝土产生碳化腐蚀。s 0 在空气中氧化生成硫酸， 产生酸化腐蚀，随着析出量的增大和空气中 C O、S O 不断反应，脱水后形成洁白的晶体， 导致混凝土强度降低裂隙扩大、结构疏松。 3、3 桥台变形 桥台下沉，主要由于河水及地下水的潜蚀作用地基持力层出现空洞所致。而砌石桥台除基础下沉外，由于自身散粒结构的特殊性，在长期动荷影响下，砂浆体逐渐疏松而导致台身出现开裂等病害。 3、4 桥梁裂缝 桥面混凝土路面运营多年，车辆载荷的不断增加，引起混凝土内部产生应力腐蚀裂缝， 地表水和地下水渗人反复冻融影响，及其携带的氯离子、硫酸根离子等腐蚀介质对混凝土腐 蚀进一步加速，使裂缝进一步扩大、开裂，造成混凝土损坏和功能的失效。 4、理论计算分析 各跨问均为简支梁(板)结构，跨径小(约 1 0 m)，只计算一跨即可推算其它跨径的相应受力状态，采用通用程序 A N S Y 建立空间有限元模型，计算中以梁单元来模拟主梁结构，桥面铺装层在计算结构的动力特性时仅考虑质量的影响。分静载和 4 0 k m／h 、2 0 k m／h 时速下桥梁受力状态两种工况进行计算。根据实际计算出各工况桥梁的各截面的应力、应变、位移及动力特性。大( 除 1 6 矽 其余均大于 2 mm) 。这6 座桥外观均有较大变形，3 #、1 5 #、16 #桥外观出现结构变形，7 #、9 #、12 #桥面破坏严重，与静动载检测结果吻合。 ( 1 ) 静位移测试未发现基础变形，说明其承载力满足规范和使用要求。 各测点的竖向位移未发现异常变化。 位移分析结果显示：矿区桥梁的最大位移值未超