橋梁牛腿裂縫處理方法研究

楊秀華

(孝感學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院,湖北孝感432000)

橋梁牛腿裂縫處理方法研究

楊秀華

(孝感學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院,湖北孝感432000)

分析了牛腿開裂的原因,對(duì)牛腿部位維修加固的方法進(jìn)行了探討,可供養(yǎng)護(hù)管理部門參考。

橋梁牛腿;裂縫;維修加固

“牛腿”是混凝土懸臂梁橋中常用的構(gòu)造,其受力復(fù)雜,應(yīng)力集中明顯,屬于橋梁結(jié)構(gòu)中的薄弱部位。盡管橋梁建設(shè)者很早就認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題,并在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)盡量從構(gòu)造上予以加強(qiáng),但經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)橋梁中“牛腿”部位的開裂非常普遍,有些還較嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)因牛腿部位發(fā)生斷裂而造成嚴(yán)重的事故。因此分析服役橋梁中牛腿的開裂原因,并提出合理的加固措施是提高橋梁的承載能力,延長(zhǎng)橋梁使用壽命的有效途徑。

1 牛腿的構(gòu)造

圖1為一懸臂體系橋梁的掛梁與懸臂的擱置構(gòu)造,懸臂端與掛梁端結(jié)合部的局部構(gòu)造稱為牛腿。從圖1可知,由于兩梁端在此處的相互搭接,中間需設(shè)置傳力支座來(lái)傳遞較大的豎向力和水平力,因此牛腿高度雖然不到梁高的一半,但又要傳遞較大的反力,這就使它成為橋梁上部結(jié)構(gòu)中的受力薄弱部位。

圖1 牛腿構(gòu)造圖

2 牛腿開裂的原因

2.1 荷載及次應(yīng)力作用引起的裂縫

由于橋梁牛腿處梁高驟然減小,在凹角處就有應(yīng)力集中現(xiàn)象。當(dāng)車輛行至此處將對(duì)其產(chǎn)生較大沖擊,特別是超重車經(jīng)過(guò)時(shí),應(yīng)力的驟增將會(huì)對(duì)牛腿造成很大破壞;同時(shí),車輛反復(fù)作用的疲勞荷載也是引起牛腿開裂的重要原因。

2.2 溫度變化引起的裂縫

溫度的升降會(huì)使混凝土發(fā)生相應(yīng)的伸縮變形,伸縮變形一旦受到約束,就會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗此內(nèi)力時(shí),結(jié)構(gòu)即產(chǎn)生溫度裂縫。由于牛腿部位所受約束不大,所以溫度變化裂縫往往不是牛腿產(chǎn)生裂縫的主要原因。

2.3 混凝土收縮引起的裂縫

混凝土收縮的原因有多種,且其引起的裂縫是工程中常見的。若工程中混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工能嚴(yán)格按規(guī)范要求操作,混凝土收縮引起的裂縫就能得到有效的控制。

2.4 基礎(chǔ)變位產(chǎn)生的裂縫

地基的不穩(wěn)定會(huì)使基礎(chǔ)豎向產(chǎn)生不均勻沉降,此時(shí)結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的附加應(yīng)力,當(dāng)附加應(yīng)力超出結(jié)構(gòu)的抗拉能力,就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。牛腿處約束很小,如果工程地基穩(wěn)定的話,基礎(chǔ)變形引起牛腿產(chǎn)生裂縫的可能性就很小。

2.5 鋼筋銹蝕引起的裂縫和凍脹引起的裂縫

這兩種裂縫都是由于混凝土體內(nèi)物質(zhì)膨脹,對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,從而導(dǎo)致混凝土開裂。

2.6 施工材料質(zhì)量和施工工藝引起的裂縫

工程施工過(guò)程中材料質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán),施工工藝、流程不嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范執(zhí)行的話,牛腿裂縫就會(huì)因材料質(zhì)量和工藝問(wèn)題引起。

總之,橋梁牛腿部位裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的,其中超重車輛過(guò)橋和疲勞作用常常是導(dǎo)致牛腿開裂的主要原因。

3 裂縫的處理方法

為確保橋梁的使用并延長(zhǎng)其壽命,應(yīng)對(duì)牛腿部位的裂縫進(jìn)行修復(fù)并采取適當(dāng)?shù)拇胧┯枰约庸獭?/p>

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的表面封閉修補(bǔ)法

3.1.1 壓力灌漿和鑿槽嵌補(bǔ)法

該類方法適用于各類混凝土橋梁的裂縫修補(bǔ)。縫寬小于0.3mm采用表面封閉;縫寬0.3～0.5mm采用化學(xué)灌漿封閉;大于0.5mm的裂縫采用鑿槽嵌補(bǔ)法修復(fù)。非受力產(chǎn)生的裂縫可用水泥漿封閉,一般用環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯類(甲凝)等化學(xué)材料。該法可用于牛腿產(chǎn)生的微小裂縫,非應(yīng)力裂縫或小應(yīng)力裂縫。

3.1.2 表面粘貼修補(bǔ)法

表面粘貼修補(bǔ)法有玻璃布粘貼法和鋼板粘貼法兩種。玻璃布粘貼法,耐水性好,強(qiáng)度高,常用的材料是無(wú)捻粗紗方格布,膠結(jié)劑多為環(huán)氧基液。鋼板粘貼法,所用材料是鋼板、環(huán)氧基液膠結(jié)劑等。這類方法都要求構(gòu)件表面嚴(yán)格處理,粘結(jié)劑要按要求養(yǎng)護(hù),防火防毒。

3.1.3 打箍加固封閉法

該方法適用于主應(yīng)力裂縫,多用鋼筋、鋼板等材料。該方法比較適合混凝土梁體的加固,對(duì)牛腿加固較難實(shí)施。

3.1.4 表面噴漿法

該方法適用于表面裂縫,常用的方法有無(wú)筋素噴漿、掛網(wǎng)噴漿、與鑿槽嵌補(bǔ)結(jié)合等。該方法處理的構(gòu)件要將剝離處除凈,有缺處填塞,露筋部分除銹,最好把裂縫處鑿成V形槽,噴前沖凈表面,開噴前把基層濕潤(rùn)一下。此方法不太適合牛腿部位的加固。

3.2 橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的主要加固方法

3.2.1 截面增強(qiáng)法

該方法適用于簡(jiǎn)支 T梁、空心板梁、箱梁等,連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)的局部,主要用到鋼材、混凝土、膨脹螺栓等材料,主要工藝是表面鑿除、鋼筋布設(shè)、立模澆注、養(yǎng)生。此方法常與植筋法聯(lián)用。植筋法施工較為簡(jiǎn)單,加固效果明顯,在工程實(shí)踐中經(jīng)常使用。在牛腿加固中可以使用植筋法,在牛腿底部?jī)蓚?cè)植筋,布設(shè)鋼筋網(wǎng),現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行加固處理。

3.2.2 粘貼加固法

粘貼加固法有鋼板粘貼加固法和碳纖維粘貼加固法。這兩種加固方法原則上適用于任何梁,但從經(jīng)濟(jì)角度看,更適用于不希望增大荷載和短期要完成加固的跨度較大的連續(xù)結(jié)構(gòu)。鋼板粘貼法主要用鋼板、膨脹螺栓、環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑等材料;碳纖維粘貼加固法主要用到碳纖維片、環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑等材料。

橋梁牛腿的加固可以用粘貼鋼板法,在橋梁牛腿兩側(cè)鉆孔,埋設(shè)膨脹螺栓,粘貼鋼板。

3.2.3 改變結(jié)構(gòu)體系加固法

該方法適用于臨時(shí)通過(guò)超載車輛,且橋下增設(shè)的設(shè)施不影響交通或泄洪,主要用到鋼筋、混凝土、鋼構(gòu)件等。采用該法進(jìn)行橋梁加固,確定方案時(shí)應(yīng)充分考慮當(dāng)前和今后的橋下交通,認(rèn)真處理結(jié)構(gòu)體系改變對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

3.2.4 預(yù)應(yīng)力加固法

該加固方法適用于預(yù)應(yīng)力度下降,撓度異常增大,并留有孔道或可加設(shè)體外束筋的預(yù)應(yīng)力梁、鋼筋混凝土梁。預(yù)應(yīng)力加固法主要采用預(yù)應(yīng)力鋼桿、鋼筋、鋼絲束、鋼絞線等材料。采用體外預(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)時(shí),應(yīng)重視著力點(diǎn)的設(shè)置,保證其牢固可靠,過(guò)度圓順,并采取嚴(yán)格的防銹措施,充分考慮預(yù)應(yīng)力損失。

3.2.5 置換混凝土加固法

該方法適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固,常用鋼纖維混凝土等材料。其缺點(diǎn)是施工作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。該加固方法可以用于牛腿部位混凝土強(qiáng)度不足或小應(yīng)力拉裂的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

牛腿部位受力較復(fù)雜,運(yùn)營(yíng)期間很容易出現(xiàn)問(wèn)題,服役橋梁中牛腿開裂的現(xiàn)象非常常見,應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免采用牛腿,而將聯(lián)與聯(lián)的伸縮縫設(shè)在共用墩上。

對(duì)已產(chǎn)生裂縫的橋梁牛腿,本文分析了常見的裂縫成因,并對(duì)維修加固方法進(jìn)行了綜述,可供養(yǎng)護(hù)管理部門參考。

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Study on Bracket Crack Control Methods in Bridge

Yang Xiuhua
(School of U rban Construction,Xiaogan University,Xiaogan,Hubei 432000,China)

In this article,the author analyzed the reasons of bracket crack in bridge and discussed the maintenance and reinforcement methods of bridge bracket.The methods can provide reference for bridge maintenance.

bridge bracket;crack;maintenance and reinforcement

U 445.7

A

1671-2544(2010)03-0091-03

2010-04-02

楊秀華(1971— ),女,湖北孝感人,孝感學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院講師。

(責(zé)任編輯:鄒禮平)