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新闻资讯:
分析了桥梁梁板、桥台、桥墩等结构混凝土裂缝的成因及危害,并提出了裂缝处理的处理原则和具体施工方法关键字:桥梁;裂缝;成因;处理方法 abstract: in this paper, of g3 beijing and taiwan highway - xu northern section from 2007 to 2009, three years of bridge reinforcement construction, analyzing the causes and hazards of the bridge slab, abutments, piers and other structural cracks in concrete, and cracksprocessing principles and construction methods. key words: bridge; cracks; causes; approach 中图分类号:k928.78 文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012) 随着国家经济建设的飞速发展,高速公路已成为各省市经济互通的主要命脉,高速公路的车流量也呈几何级倍数增长,原先的道路设计已满足不了实际需求,加之大型车辆超载情况甚重,进一步加快了沿线各桥梁结构物的损坏
g3京台高速公路合徐北段所有桥梁中以13m跨径的空心板梁病害尤为严重,其主要病害为板底横向裂缝较多,缝宽为0.05~0.25mm,缝长从0.1~1.1m不等,部分裂缝附近有白色结晶物析出
个别桥梁板在1/8~1/2l位置出现纵向裂纹,缝宽为0.12mm,裂缝最长达5.8m
一、裂缝产生的原因和危害 1、梁板板底裂缝产生的原因 (1)施工过程中因张拉控制不当或混凝土强度尚低时放张过早,从而导致了梁板的纵向裂缝
(2)由于铰缝脱落、破坏严重,造成梁板横向分布系数增大,导致承载力安全储备不足而产生横向裂缝
(3)梁板底部保护层厚度偏小或混凝土振捣不实,引起表层产生裂纹
2、梁板板底裂缝产生的危害 (1)虽然纵向裂缝对结构纵桥向承载能力影响不大,但严重的纵缝会影响到梁体的整体性和刚度
(2)横向裂缝的存在会使受力钢筋暴露于自然环境中,增加了其受腐蚀的机率和速度,进而降低构件的使用寿命
3、桥台、桥墩竖向裂缝产生的原因 (1)台背回填刚柔材料结合处因伸缩量不一造成了不均匀沉降
(2)施工时因碾压厚度过大或碾压长度、遍数不足导致台背回填填料压实度不足
(3)浇筑台身台帽混凝土时,没有控制好水化热的影响,使混凝土内部产生了压应力,表面产生了拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,引发了收缩裂缝
4、桥台、桥墩竖向裂缝产生的危害 桥台出现的不均匀沉降裂缝和温差收缩裂缝往往深度较大,严重者会引起桥台的破坏,从而导致结构出现安全性问题,影响桥梁的正常使用
裂缝处理原则及施工方法 1、裂缝修补处理基本原则 由于混凝土桥梁结构裂缝处的钢筋容易因雨水或湿气的侵蚀而产生锈蚀,为保证桥梁的耐久性及使用安全性,对桥梁裂缝的处理应遵循以下两条基本原则: (1)对于宽度小于0.20mm的裂缝,采用直接封闭的方法
(2)对于宽度大于或等于0.20mm的裂缝,采用注浆补缝的方法
2、施工方法及要点 (1)用钢管在桥下搭设临时操作支架,支架高度可根据河底高程、需作业的桥梁结构高程或桥墩(台)高程确定,但必须留有足够的人员操作净空,同时铺上竹排板,形成工作平台
支架搭设要求平稳、牢固、可靠,高空作业时须在竹排板四周加设围挡,以防操作不慎造成安全事故
(2)对梁底进行打磨,清理后即可进行查缝作业
(3)测量裂缝的位置、宽度、长度,在梁底用粉笔标出,封缝和灌缝的可用不同颜色的粉笔标注,并画出详尽的裂缝分布图,同时充分调查各裂缝是否相连
(4)裂缝封闭 对于宽度小于0.20mm的细微裂缝,采用直接封闭方式处理裂缝
方法为沿裂缝方向用磨光机开槽,开槽深度为8~15mm、宽度为5~10mm
剔除缝口表面的松散杂物,清除槽内浮尘,并沿缝长范围内用二甲苯进行刷洗,擦净表面后直接进行裂缝封闭处理
(5)裂缝灌注 对于宽度大于或等于0.20mm的裂缝,采取注浆补缝方式处理裂缝,裂缝灌注施工前不需开槽(因开槽会造成细小的灰尘进入裂缝,引起缝内堵塞,影响灌胶效果)
方法为: ① 剔除缝口表面的松散杂物,用气压为0.2mpa以上的压缩空气清除缝口浮尘
② 用钢丝刷将裂缝周围,尤其是灌胶嘴粘贴面周围的油污清除干净
③ 沿缝长范围内用二甲苯进行洗刷,擦清表面
④ 埋设灌浆嘴: 布设灌浆嘴的原则是缝端及裂缝交叉处均应布嘴,骑缝布嘴,梁内外灌浆嘴宜错开布置,灌浆嘴间距一般为25cm
如裂缝实际深度较大时,可以设置斜孔,或布置多排钻孔,使灌缝胶均匀填满,每一条裂缝至少须布设两个灌浆嘴,即一个进浆孔和一个排气孔
调和封缝胶,将调和后的封缝胶涂抹在灌浆嘴下底面周围
将灌浆嘴按标注位置顺缝粘贴在裂缝表面,并适当用力下压灌浆嘴,使灌浆嘴底部粘贴胶部分溢出,并包住灌浆嘴边缘
⑤ 封缝: 对灌浆区域的裂缝,无论缝宽大小,原则上都应同时封闭,以防裂缝相互贯通而跑气跑胶,封缝方法同上
⑥ 密封检查(气检) 封缝材料固化后,沿缝涂刷一层肥皂水,并向灌浆嘴中通入比灌浆气压大0.1~0.2mpa的压缩空气,检查缝的密封效果
如肥皂水起泡即为漏气处,应再用封缝胶对漏气部位进行补封处理
试气时留一个灌浆嘴接充气管,并把其余灌浆嘴封好
⑦ 灌浆 灌浆顺序一般为自下而上,从裂缝宽处向裂缝细端处的原则依次连续进行,以保证浆液充满缝隙,防止夹入空气
启灌之前,先接通管道,打开所有灌浆嘴上阀门,用气压为0.1~0.2mpa以上的压缩空气将管道及裂缝吹干净
灌浆压力以0.5-0.6mpa为宜,压力应逐渐升高,防止骤然加压使裂缝扩大
固化时间20℃ 灌注操作程序: 接通管道→将配制好的灌缝胶注入灌浆罐→打开储气瓶阀门,调节压力→打开灌浆罐通向灌浆嘴的阀门,进行灌注→待相邻灌浆嘴冒浆后关闭此嘴的阀门,(注意不可漏浆)以下依次进行→待出浆率小于0.1l/min时,持压5~10min后,即可停止该缝的压浆→关闭压浆嘴阀门→进行灌浆封闭的缝要进行取芯抽样或开孔内窥镜检查,以保证灌浆封闭质量
⑧ 养护 灌缝完毕后,养护一昼夜,以利灌缝胶固化
若温度过低,则相应延长养护时间
一般次日即可铲除灌浆嘴和封缝材料
结束语 高速公路桥梁梁板、桥台、桥墩等结构物由于施工因素、混凝土收缩、水化热影响、承载力过大等原因,产生各式裂缝是不可避免的
然而,只要我们及时对各式裂缝进行修补处理,防止裂缝继续扩大,还是可以尽可能小地降低裂缝对结构物的损坏的,同时也能延长结构物的使用年限
参考文献 1、《公路桥涵设计通用规范》(jtg d60-2004); 2、《公路桥涵施工技术规范》(jtj 041-2000); 3、《公路桥涵养护规范》(jtg h11-2004); 4、《混凝土结构加固技术规范》(cecs25:1990); 5、《合徐高速公路北段桥梁加固工程施工设计文件》
注:文章内所有公式及图表请以pdf形式查看
探讨土木工程结构中与减震措施相关的问题
首先结合我国建筑的行业发展情况对其进行了简要概述;主要分析了建筑结构设计中土木工程结构抗震设计的相关内容,重点从基础隔震设计、安装阻尼器方面讨论了相关的减震措施
希望能过本文初步论述可以引起更多的关注与交流,该方面的理论研究工作、减震抗震实践工作提供一些有价值的信息,以供参考
关键词:建筑设计;土木工程结构;减震 在2008年5月12日,我国发生的7.8级汶川大地震,还有2016年初发生于台湾的地震等,损失惨重,造成了众多生命的消逝;另一方面,地震会破坏地面上的建筑物、各种生物等,而且,当这些建筑物或大型树木倒塌时,也会给人类带来严重伤亡,因此,对于人难以控制的领域应该防患于未然,采取远离的措施,而对于人类可控的范围,则应该采用防震技术进行预防,尤其应该加强对建筑结构中抗震结构设计的研究
一、概述 在我国,建筑行业以《建筑抗震设防分类标准》为依据,进行具体的抗震设计,从而为建筑工程结构质量提供可靠保障;在抗震设计方面,会根据不同的区域、工程要求等,选择不同的抗震设计方案;其最终目的在于切实落实抗震标准要求,严格按照相关需要进行抗震结构设计,并将其运用到实际的施工之中
随着建筑新的建筑材料的发现与应用,在建筑设计中土木工程施工中的材料越来越向轻型、简型材料更新,因而相关减震的内容与减震措施也在跟随着材料的变化而变化,比如,在建筑场地的选择方面、在建筑空间布置设计方面、在技术参数方面,也都有了一些相应的变化
二、建筑设计中土木工程结构抗震设计内容 首先,从建筑场地的选择方面看,设计师在具体的设计中,会更关注其平坦性、开阔性,并对地质的密度、硬性以及相关构成加以具体检测;也会增加对荷载承重的分析,同时会尽可能避开液化土层、软土地基等;尤其是对于自然灾害的预防,比如对易发生泥石流、滑坡等地段进行场地选择时的避免与预防,以及对地震断裂带的避开等,以此减少地震灾害
其次,在建筑结构平面空间、立体空间方面的设计方面,为了提高建筑结构自身的优越性,达到抗震性能的提升,会考虑选择稳定、科学、合理,符合数据计算标准要求的相对条件,以确保在均衡性方面、简单性方面、整体性方面做到切实有效
第三,即是对于参数技术的科学运用,比如,在延性系数设计方面以最大曲率为对象,对建筑结构抗震设计中的抗震数据进行具体运算,并根据它计算出最大曲率,通过对延性系数加以计算,可以弄清晰二者的关联,再依据需求的延性系数,设置抗震方案
设 为建筑抗震结构设计中的极限曲率, 为其屈服曲率; 是抗震构件的极限位移, 为曲线位移;则可以用公式表达为 三、减震措施 1、基础隔震设计 首先,在建筑物方面,可以透过地震反应谱推断地震出刚度大、周期短、加速度大等特点,因此可以通过增加延长结构基本自振周期来达到有效预防,在延长的结构中,地震的作用力会随着逐渐的力的释放而得到缓解;具体来看,即是在建筑结构的底部、基础顶面之间,构建起一个隔震控制体系,将上部结构、基础加以分离,以一般的建筑物的圈梁地基抗震原理就可以理解这个控制体系的作用与原理;根据工程实践经验可以了解到,较为常用的有橡胶支座,这种设置是通过橡胶片、薄片增强钢板粘硫化加工形成,其特征表现在水平向度、垂直向度方面,一低一高能够有效的将地震引发的作用力承载,并传感到墩台,弹性好、适应性强,剪切变形功能可有效的满足上部构造水平位移
2、安装阻尼器 安装阻尼器后,就可以使土木工程结构与之构成一个整体,共同发挥作用
比如在吸收、耗散地震输入能量方面,就可以起到很好的效果,而且小震、风载作用等,通过阻尼器的弹性功能皆可以得到化解;从工作原理方面看,根据不同的类型会有不同的工作方式,比如在粘弹性阻尼器类型中,通过粘弹性材料、约束性钢板的构成部分,可以利用剪切变形将能量耗散,减少结构受力;再如,在摩擦阻尼器类型中,就是直接利用摩擦力达到对地震输入能量的减少;至于粘滞阻尼器类型,则是根据空间结构节点、单元数目众多的特点,增加各部件间的联系能力,减少自由度大带来的各种风险,可广泛应用于大跨空间结构的土木工程
3、隔震装置与阻尼器的安装 首先,在橡胶支座的安装中,要求先对支座轴向力进行精准计算,然后根据算得的直径进行平面布置,架梁、落梁要求根据梁型具体操作,以t型梁为例,需要使纵轴线、支座中心线相合,而板梁、箱梁则与其不同,以平行为宜;需要注意的事项是在架第一跨板梁、箱梁时,要做好十字中心位置的标记,确保重合,平面要统一于内,确保剪切变形功能的正常发挥
其次,对于阻尼器的安装,则要求选择结构中对地震反映最大或较大的位置,并以梁柱节点、梁节点位置为安装区域;可采用铰接、或自由滑动支座
4、注意事项 首先,在均衡性方面,应该考虑地震来袭时的作用力,引发的应力、对空气冲击所形成的作用力等,所以,应该考虑多方面的作用力,从而保证平面主轴方面强度、刚度,从而通过强有力的稳定性能克服来自地震灾害的强大冲击; 其次,通常而言,强度高、稳定性好,抵抗能力就越强;因而在结构的简单性方面,主要是考虑到建筑结构的稳定性,才选择此类结构,因为建筑结构设计的简单化,可以减少其它因素的影响,从而增加对建筑的加固建设,防止稳定性出现问题;还有在整体性方面主要是从整体抗震、部分抗震两个方向思考,确保整体上的抗震能力,又增加局部的抗震能力,从而将其消于无形之中,保障建筑工程的质量,防止因单一化造成灾难来临时的坍塌现象
第三,做好对结构减震措施的检验工作,能力普法集中用于设计好的抗震方案之中,重点分析抗震中的弹塑性问题、汇总抗震设计中的剪力、屈服位移;并且,在这种方法的运用之下,以变化曲线设计的方法,可以将加速度(Sa)、建筑位移(Sd)的关系清晰的表达出来;而且需要延性系数的参与;具体的公式如下 其中,屈服位移( )与位移限值的比值( ),就等于延性系数( );而当不小于3时,抗震结构设计会有充足的延性空间,从而达到抗震的效果
结束语 总之,在新的时代就要坚持与时俱进、因时制宜;由于自然灾害对人类的生存有巨大危害,科学研究表明现在的地球正处于地壳运动的活跃期,以地震最为严重与常见,加之人类科学到现在为止对于地震灾害的预测能力还非常有限,所以,应该增加对建筑结构中的抗震结构的研究与探析,做好防震措施,保障建筑施工的有效性,从而为建筑质量与预防地震提供重要保障;因而在建筑结构设计中,应该注重对抗震结构的设计;并通过安装阻尼器、隔震装置等满足当前的工程建设中对于抗震、减震的需求
参考文献 【1】何文福,刘文光,杨骁等.高架桥与建筑新型复合减震结构地震反应参数影响分析【J】.振动工程学报,2013(1). 【2】李春祥,王超,张丽卿等.基于Kanai-Tajimi地震模型不规则建筑AMTMD减震行为的研究【J】.振动与冲击,2014(10). 【3】邓雪松,吴从晓,周云等.高位转换防屈曲支撑减震结构支撑简化设计方法研究【J】.振动与冲击,2013(2). 【4】熊仲明,韦俊,权吉柱等.古建筑殿堂型结构耗能减震性能的有限元分析研究【J】.振动与冲击,2015(12). 【5】吴从晓,周云,邓雪松等.高位转换粘滞阻尼减震结构阻尼器合理阻尼系数研究【J】.振动与冲击,2014(3).