公路桥梁常见病害

公路桥梁常见病害李承昌交通运输部公路科学研究院（北京公科固桥技术有限公司）2014.05一、桥梁常见病害1伸缩缝2桥面铺装3桥面线形4桥头搭板5支座6混凝土缺陷7混凝土裂缝8混凝土崩裂9墩柱开裂10桩基公路桥梁常见病害及加固方法二、桥梁加固方法1伸缩缝2桥面铺装3桥面线形4桥头搭板5支座6混凝土缺陷7混凝土裂缝8混凝土崩裂9墩柱开裂10桩基伸缩缝病害形式1伸缩缝间隙大间隙小护栏错位取消伸缩缝锚固混凝土损坏滑移箱（杆）断裂构件丢失1伸缩缝间隙大间隙小1伸缩缝缝内垃圾1伸缩缝支座脱空支座剪断落梁支座耳板开裂1伸缩缝梁移位墩柱开裂伸缩缝病害形式1伸缩缝滑移箱（杆）断裂伸缩缝病害形式1伸缩缝构件丢失1伸缩缝2桥面铺装环状网裂2桥面铺装环状网裂2桥面铺装沥青铺装碎裂2桥面铺装水泥铺装碎裂2桥面铺装单板受力2桥面铺装单板受力2桥面铺装单板受力3桥面线形4桥头搭板老化开裂5支座剪切变形过大脱空5支座缺不锈钢板5支座开裂5支座开裂移位5支座外鼓钢板脱胶5支座剪断5支座支座偏位5支座偏压5支座偏压引起四氟板挤出钢盆底面混凝土脱空5支座箱梁脱离支座5支座盆式支座承载力不足5支座蜂窝麻面孔洞裂缝6混凝土缺陷剥落露筋风化流膏6混凝土缺陷7混凝土裂缝(a)(d)(g)(b)(e)(h)(c)(f)(i)图2-1混凝土裂缝(a)由骨料下沉造成的裂缝;(b)侧模板移动产生的裂缝;(c)垂直于钢筋方向的收缩裂缝;(d)垂直于骨料表面的收缩裂缝;(e)干缩形成的三支裂缝;(f)水泥碳化的网状细裂缝;(g)钢筋腐蚀膨胀引起的裂缝;(h)弯折钢筋受拉引起的裂缝;(i)转角处拉应力引起的裂缝剪切裂缝弯曲裂缝24弯剪扭曲断开弯一般不止一道，曲阜立交垂直局部垂直裂缝24弯剪扭曲断开弯一般不止一道，曲阜立交垂直局部扭曲裂缝24弯剪扭曲断开弯一般不止一道，曲阜立交垂直局部断开裂缝24弯剪扭曲断开弯一般不止一道，曲阜立交垂直局部局部应力集中裂缝7混凝土裂缝7混凝土裂缝7混凝土裂缝8混凝土崩裂8混凝土崩裂9墩柱开裂9墩柱开裂10桩基0.10超载车二、桥梁加固技术加固的一般原则：•(1)尽量减少对原结构的损伤；•(2)技术可靠，具有长期加固效应，能满足结构耐久性要求；•(3)施工设备简单，施工操作方便；•(4)材料用量少，费用低；•(5)养护工作量少；•(6)加固施工时尽量不中断交通。（1）增大构件截面加固技术；（2）改变结构体系加固技术；（3）增强桥梁整体性加固技术；（4）体外预应力加固技术；（5）裂缝修补加固技术;（6）粘贴（钢板、碳纤维、钢丝等）加固技术；（7）支座病害判断及更换；（8）拉吊索病害判断及更换。二、桥梁加固技术桥梁加固的常用方法：1增大构件截面(1)增焊主筋1增大构件截面(2)增加钢筋混凝土截面1增大构件截面(3)增设主梁1增大构件截面(4)增设拱肋1增大构件截面(5)套拱1增大构件截面(6)双曲拱肋粘型钢1增大构件截面(7)拱桥粘贴钢板、碳纤维1增大构件截面(8)腹拱粘贴型钢2改变结构体系(1)临时支撑—腹拱2改变结构体系(2)临时支撑——防落梁2改变结构体系(1)临时支撑—防板剪断2改变结构体系(2)简支变连续2改变结构体系(3)八字撑架法2改变结构体系(4)连续梁斜拉加固2改变结构体系（4）连续梁斜拉加固2改变结构体系(5)连续梁桁架加固3增强横向联系(1)预制板桥面铺装改造3增强横向联系(2)预制板底增强横向联系（增设横梁）0VKVV(3)粘贴钢板3增强横向联系3增强横向联系(4)T梁增设横隔板3增强横向联系(4)T梁增设横隔板3增强横向联系(4)T梁增设横隔板3增强横向联系(5)双曲拱、肋拱、刚架拱增设横系梁3增强横向联系(5)双曲拱、肋拱、刚架拱增设横系梁4混凝土裂缝灌胶（1）将裂缝表面封闭，形成一密闭腔体。（2）空心板底面裂缝，小箱梁底板、腹板裂缝不能灌胶。形成密闭腔体4混凝土裂缝灌胶（1）使断裂的原结构恢复为整体。（2）阻止空气中水气和空中介质腐蚀钢筋及钢绞线。4混凝土裂缝灌胶灌缝灌注胶主要性能指标性能项目性能指标抗压强度≥50MPa抗拉强度≥20MPa抗拉弹性模量≥1500MPa可灌注性能注入0.1mm宽裂缝（1）低压灌胶—壁可法（2）中压灌胶—空压机配胶罐（3）高压灌胶—专用设备4混凝土裂缝灌胶项目性能指标抗压强度≥50MPa粘接抗剪强度≥10MPa粘接抗拉强度？MPa（1）原材料检验—抗压试件4混凝土裂缝灌胶4混凝土裂缝灌胶（2）原材料检验—与混凝土粘接（3）原材料检验——钢—钢粘接4混凝土裂缝灌胶（4）现场检验—固化检验1）清理封缝胶，检查裂缝表面灌胶饱满情况2）注意假灌胶4混凝土裂缝灌胶（5）现场检验—取芯检查1）取芯仅作为验证使用，应尽量少。2）钻芯钻杆内径一般为3～5cm，取样位置：裂缝未端、两胶嘴中间、裂缝交叉处，芯样深度宜大于10cm，且达裂缝深度。3）取芯前探测钢筋位置，避开钢筋。4）取芯孔用环氧树脂砂浆或混凝土封堵。灌胶饱满芯样4混凝土裂缝灌胶灌胶饱满芯样4混凝土裂缝灌胶取芯钻孔照片4混凝土裂缝灌胶灌胶不饱满芯样4混凝土裂缝灌胶活动裂缝灌胶后开裂4混凝土裂缝灌胶活动裂缝封缝后开裂4混凝土裂缝灌胶活动裂缝封缝后开裂4混凝土裂缝灌胶适用于大多数桥梁加固中小跨径梁板桥承载力不足大跨径桥梁局部开裂5粘贴钢板加固技术性能项目性能要求抗拉强度≥30MPa抗压强度≥65MPa伸长率≥1.3%钢—钢拉伸抗剪强度标准值≥15MPa与混凝土的正拉粘接强度≥2.5MPa（1）结构胶原材料检验5粘贴钢板加固技术（2）钢板原材料检验—拉伸试验，测量屈服强度、抗拉强度、延伸率0VKVV结构胶原材料检验——抗压试件5粘贴钢板加固技术0VKVV结构胶原材料检验——剪切试件5粘贴钢板加固技术0VKVV凿毛合格凿毛不合格5粘贴钢板加固技术（3）现场检验——混凝土凿毛0VKVV打磨合格5粘贴钢板加固技术打磨不合格打磨后生锈、污染（4）现场检验——钢板打磨0VKVV（5）现场检验—脱空检查5粘贴钢板加固技术0VKVV（6）现场检验——拔试验5粘贴钢板加固技术0VKVV（1）质量缺陷——外观检查未充分凿毛、脱空5粘贴钢板加固技术0VKVV(2)质量缺陷—钢板弯曲5粘贴钢板加固技术0VKVV(3)质量缺陷—钢板局部扭曲(4)质量缺陷—涂装开裂5粘贴钢板加固技术0VKVV(5)质量缺陷—钢板丢失5粘贴钢板加固技术(6)质量缺陷—钢板撕开5粘贴钢板加固技术性能项目性能要求抗拉强度标准值≥3400MPa弹性模量≥240000MPa极限拉伸值≥1.7%I级碳纤维布的主要力学性能指标6粘贴碳纤维加固技术规范规定[εf]＝0.007或其极限拉应变的较小值，即其容许抗拉强度[fp]=Ef×[εf]＝1680MPaQ235钢的抗拉强度fsd=195MPa[fp]/fsd=8.6即粘贴一层300g/m2(厚0.167mm)碳纤维1m宽，相当于增加了14.36cm2（3根φ25）I级钢筋，或2根φ25Ⅱ级钢筋。其加固效率较低。由于桥梁构件普遍尺寸大、配筋多，粘贴碳纤维增加的抗弯承载力相对较小，一般使用在：（1）小型构件，如跨径小的板、楼板。（2）应力复杂部位，如箱梁腹板。（3）包柱，使受压柱形成约束混凝土。6粘贴碳纤维加固技术性能项目性能要求抗拉强度标准值≥3400MPa弹性模量≥240000MPa极限拉伸值≥1.7%性能项目性能要求抗压强度≥70MPa钢—钢拉伸抗剪强度标准值≥14MPa与混凝土的正拉粘接强度≥2.5MPaA级碳纤维胶主要力学性能指标I级碳纤维布主要力学性能指标正拉粘接强度≥2.5MPa，且为混凝土内聚破坏6粘贴碳纤维加固技术(1)原材料检验——布3项、胶2项（2）现场检验——表面平整度6粘贴碳纤维加固技术（3）现场检验—外观6粘贴碳纤维加固技术大面积空鼓6粘贴碳纤维加固技术褶皱分散浸渍不充分（4）现场检验——施工缺陷面胶涂刷过量面胶涂刷不均匀（5）现场检验——拉拔试验6粘贴碳纤维加固技术（1）质量缺陷—涂装脱落6粘贴碳纤维加固技术（2）质量缺陷—碳纤维脱落案例——某连续箱梁桥建成后不久，腹板、底板即严重开裂，在原施工节段结合处发现很多几乎贯通底板的裂缝。90%以上的裂缝宽度已经达到并超过0.2mm。加固措施：6粘贴碳纤维加固技术（1）边腹板内侧及中腹板在中支点两侧距支点10m范围内粘贴钢板条，然后在四分之一跨范围内浇筑10cm厚钢筋混凝土；（2）主桥箱梁全部顶板、底板底面，部分翼缘板底面和支点一定范围内的边腹板外侧，采用粘贴碳纤维布的加固补强；（3）重新铺设桥面铺装，更换伸缩缝。加固费用1000多万元。该桥加固二年后，腹板内表面又发现大量裂缝，又进行了检测和荷载试验。通过检测、荷载试验和计算分析，主桥腹板尺寸不足，整体刚度偏低，加固后其截面抗剪尺寸不够，抗剪承载能力仍不能满足要求。6粘贴碳纤维加固技术碳纤维板加固布置6粘贴碳纤维加固技术预应力钢绞线松弛率6粘贴碳纤维加固技术碳纤维板与钢绞线比较：按强度计算，100mm宽、2mm厚碳纤维板相当于1根钢绞线，1）碳板约100元/米，无粘结钢绞线约10元/米。2）碳纤维板锚具约4000元/套，单根钢绞线锚具及齿板不超过1000元/套。加固效率低，耐久性还需验证。6粘贴碳纤维加固技术7简支板（梁）桥桥面铺装改造（1）简支板桥常见病害：板底纵横向裂缝、渗水、露筋、铰缝开裂、单板受力等。（2）在这些病害中，单板受力危害最大，已出现桥梁坍塌的严重事故。（3）单板受力使活载横向分布系数由0.2变为0.5，活载增大一倍以上，引起板底开裂、挠度过大，甚至断板的严重事故。板端剪切裂缝植筋24小时后，进行拉拔试验,φ16植筋深度7cm时，拉拔力应达到2吨。7简支板（梁）桥桥面铺装改造摆放横筋摆放纵筋并绑扎钢筋网与植筋点焊安装导轨焊接导轨7简支板（梁）桥桥面铺装改造风力灭火机吹扫浇筑前冲洗湿润提浆刮平精平粗平7简支板（梁）桥桥面铺装改造开放交通条件：（1）养生10天后。（2）混凝土抗压强度达到设计的100%。7简支板（梁）桥桥面铺装改造橡胶支座损坏原因:⑴橡胶支座的老化⑵橡胶支座产品质量⑶施工和养护管理不善⑷支座设计、选型及布置不合理⑸其它原因8支座病害判断及更换劣化类型劣化等级裂纹钢板外露不均匀鼓凸与脱胶支座脱空超限剪切支座位置串动A级AA（极严重）裂缝宽度大于2mm，水平裂缝长度大于相应边长50%外露长度大于100mm——tanα0.45串动大于相应边长25%A1（严重）裂缝宽度大于2mm，水平裂缝长度大于相应边长25%局部外露沿支座一侧外鼓长度占相应边长25%有脱空串动小于相应边长25%B级（较重）裂缝宽度大于1～2mm，水平裂缝长度大于相应边长25%—沿支座一侧外鼓长度占相应边长10%～25%———C级（中等）裂缝宽度0.5～1mm，水平裂缝长度大于相应边长10%—沿支座一侧外鼓长度小于相应边长10%———D级（轻微）龟裂、裂缝宽度小于0.5mm，无水平裂缝—————橡胶支座病害评价—板式橡胶支座劣化等级评定表8支座病害判断及更换单个橡胶支座失效判定条件：(1)内层钢板断裂,支座被压溃并产生弯曲或扭曲。(2)支座表面橡胶剥离掉块,加劲钢板外露,支座周边出现外鼓或凹凸不平的现象。(3)支座剪切角tanα≥0.7(α≥35°以上)或当活载加载时,橡胶支座变形≈0。(4)支座表面裂纹多于30～40条,宽度2～3mm,或侧面产生的水平裂纹,长度超过边长的50%。(5)永久压缩变形超过支座厚度的15%。8支座病害判断及更换板式橡胶支座更换条件：(1)按劣化标准判断,同一盖梁上劣化等级为A级的支座个数达到梁支座总数的20%以上,或相邻两支座劣化等级均为A级。(2)按单个橡胶支座失效条件判断,同一盖梁上的支座达到以上失效条件的个数超过支座总数的20%以上,或相邻两支座均达到以上失效条件。(3)相邻两支座永久压缩变形差超过支座厚度的5%。（4）仅表面开裂不应判定为失效。(5)一个支座失效,本跨同排支座需全部更换。8支座病害判断及更换盆式橡胶支座更换条件：（1）偏压、