橋梁檢測評定與加固技術(shù)課件 第2章 橋梁結(jié)構(gòu)病害分析_第1頁
橋梁檢測評定與加固技術(shù)課件 第2章 橋梁結(jié)構(gòu)病害分析_第2頁
橋梁檢測評定與加固技術(shù)課件 第2章 橋梁結(jié)構(gòu)病害分析_第3頁
橋梁檢測評定與加固技術(shù)課件 第2章 橋梁結(jié)構(gòu)病害分析_第4頁
橋梁檢測評定與加固技術(shù)課件 第2章 橋梁結(jié)構(gòu)病害分析_第5頁
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第二章橋梁結(jié)構(gòu)病害分析目錄概述空心板梁橋結(jié)構(gòu)特點與病害簡支T梁橋結(jié)構(gòu)特點與病害預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)特點與病害預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁橋結(jié)構(gòu)特點與病害上承式拱橋結(jié)構(gòu)特點與病害中、下承式拱橋的結(jié)構(gòu)特點與病害斜拉橋結(jié)構(gòu)特點與病害懸索橋結(jié)構(gòu)特點與病害下部結(jié)構(gòu)特點與病害概述橋梁的病害主要表現(xiàn)為材料的老化、結(jié)構(gòu)的裂縫、鋼材的銹蝕、局部構(gòu)件的斷裂破壞等材料的老化結(jié)構(gòu)的裂縫鋼材的銹蝕局部構(gòu)件的斷裂破壞空心板梁橋結(jié)構(gòu)特點與病害典型的空心板梁橋橫截面(a)空心板截面空心板梁橋因截面寬而薄而得名,為提高截面的剛度、節(jié)省材料用量,其截面內(nèi)部為空心形式空心板梁橋定義(b)截面的鉸縫空心板梁橋典型空心板截面與鉸縫構(gòu)造鉸縫連接破壞空心板橋的鉸縫構(gòu)造

鉸縫構(gòu)造實現(xiàn)了空心板間豎向剪力的傳遞,通過該剪力的傳遞實現(xiàn)行車荷載的橫向傳遞及分配當(dāng)板間連接強(qiáng)度不足以抵抗行車荷載產(chǎn)生的豎向剪力時,板間填縫料混凝土?xí)_裂,出現(xiàn)鉸縫的連接破壞破壞程度較輕:混凝土與空心板側(cè)壁分離,雨水滲透并輕微侵蝕混凝土破壞程度嚴(yán)重:混凝土粉碎甚至脫落,受水嚴(yán)重侵蝕完全喪失承載力,出現(xiàn)單板受力現(xiàn)象根

因:鉸縫抗剪承載力不足(a)鉸縫破壞(b)鉸縫漏水空心板鉸縫連接破壞板底橫向裂縫板底橫向彎曲裂縫橋梁在汽車荷載的沖擊作用下,板底產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力,跨中嚴(yán)重下?lián)希?dāng)彎曲拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時,在橋梁跨中底面產(chǎn)生橫向彎曲裂縫腹板側(cè)面斜向裂縫剪切裂縫

成因:空心板腹板在荷載作用下的主拉應(yīng)力超限,引起的混凝土受拉開裂情況一:預(yù)應(yīng)力筋張拉過早或過快情況二:梁底混凝土保護(hù)層厚度不足或環(huán)境條件惡劣導(dǎo)致開裂縱筋銹蝕板底縱向裂縫及縱筋銹蝕鋼絞線銹蝕(a)完全脫空支座脫空或破壞(b)受力不均支座脫空原因:每塊空心板底部設(shè)置四塊支座,由于3點決定一個平面,4點難以保證一個平面支座破壞原因:橡膠老化、養(yǎng)護(hù)不周及超載,破壞現(xiàn)象有:(a)老化開裂(c)局部外鼓(b)剪切變形過大(a)縱向開裂鋪裝層破壞鋪裝層破壞:橋面鋼筋混凝土鋪裝層的開裂、破碎與塌陷主要原因:空心板梁之間的鉸縫破壞,橫向整體性被破壞,荷載橫向分布能力削弱,甚至橫向連接完全失效(b)路面下陷鋪裝層破壞簡支T梁橋結(jié)構(gòu)特點與病害簡支T梁結(jié)構(gòu)圖示及永久均布荷載下的彎矩定義:鋼筋混凝土T形截面簡支梁特點:截面設(shè)計經(jīng)濟(jì)合理,充分利用混凝土抗壓能力,最大程度減少受拉區(qū)混凝土面積,使自重減輕簡支T梁簡支T梁T梁整體橫隔板構(gòu)造:一般為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),適用跨度20~40m左右;橫向由多片T形縱梁組成,主要通過橫隔板連接,整體橫向連接相對薄弱橫隔板損壞或橫向聯(lián)系不足簡支T梁橫隔板橫向連接構(gòu)造圖橫向剛度及抗扭性能:T梁結(jié)構(gòu)小于箱梁結(jié)構(gòu)橫隔板作用:將各片T梁相互連成整體,其剛度越大,橋梁的整體性越好,更好的協(xié)同受力(a)正面

(b)側(cè)面(a)搭接鋼板銹蝕(b)橫隔板錯位剪力:橫隔板之間的連接錯位,混凝土開裂彎矩:橫隔板發(fā)生不同程度的開裂,在其底面出現(xiàn)彎曲裂縫(抗彎承載力不足),裂縫為豎向,分布在翼緣與橫隔板底面之間T梁橫隔板病害圖翼緣縱向接縫開裂和破碎前因:濕接段的尺寸較小,工藝技術(shù)難度大過程:澆筑濕接縫混凝土前未對翼緣板兩側(cè)浮漿鑿除處理,或澆筑時模板設(shè)置不好導(dǎo)致漏漿,都會引起濕接段的強(qiáng)度不足等混凝土質(zhì)量問題梁翼板縱向開裂梁翼板滲水后果:濕接段板由固端板變成簡支板,跨中彎矩增大一倍,現(xiàn)澆濕接段翼板宜產(chǎn)生斷裂、塌陷、坑洞等病害,導(dǎo)致翼緣局部混凝土出現(xiàn)破碎、坑槽甚至漏空翼緣板漏空破碎腹板裂縫與露筋T梁腹板裂縫腹板豎向裂縫或斜向裂縫產(chǎn)生原因:混凝土收縮或抗剪承載力不足在混凝土的徐變和反復(fù)荷載作用下,裂縫過寬時會導(dǎo)致露筋,引起鋼筋銹蝕(a)斜向裂縫(b)豎向裂縫梁底橫向裂縫原因:跨中區(qū)域抗彎承載力不足,在梁底出現(xiàn)橫向的彎曲裂縫危害:梁體剛度下降,撓度增大,裂縫寬度加速T梁鋼筋的銹蝕,降低結(jié)構(gòu)的耐久性梁底橫向裂縫支座劣化嚴(yán)重銹蝕鋼盆開裂固定螺栓剪斷損壞、螺母松動、滾軸有偏移和下降老化、變形、變質(zhì)、失去自由伸縮的能力梁底填充異物,支座失去變形作用座板翹起、扭曲或者斷裂,梁體混凝土壓壞、剝離、掉角伸縮縫橡膠條老化、脫落接頭活動異常錨固構(gòu)件損壞、松脫伸縮縫凹槽填入其他硬物,活動受限不能自由變形構(gòu)造部位下陷或凸出伸縮縫損壞伸縮縫橡膠條破壞伸縮縫內(nèi)阻塞預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)特點與病害主梁受彎,跨中截面承受正彎矩,中間支點截面承受負(fù)彎矩,恒載、活載的支點負(fù)彎矩均有卸載彎矩,增強(qiáng)其跨越能力預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)圖示及永久荷載下的彎矩圖預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁構(gòu)造下?lián)贤瑫r伴隨梁體跨中段垂直裂縫或大量斜裂縫原因:混凝土徐變的嚴(yán)重性和長期性認(rèn)識不足;設(shè)計缺乏主動控制橋梁恒載下?lián)系囊庾R;片面強(qiáng)調(diào)縮短施工周期;存在施工質(zhì)量缺陷;梁體開裂、剛度下降導(dǎo)致?lián)隙仍龃罂缰邢聯(lián)弦堰_(dá)到26cm跨中下?lián)铣藁㈤T大橋輔航道橋跨中下?lián)献畲笠堰_(dá)到33.5cm黃石長江公路大橋彎曲裂縫正截面彎曲裂縫:混凝土構(gòu)件受彎矩作用時,彎曲正應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度限值原因:縱向預(yù)應(yīng)力不足;后期預(yù)應(yīng)力損失過大;掛籃施工時掛籃所在位置局部變形過大;支架施工時沉降過大;混凝土未達(dá)到設(shè)計要求就提前拆模彎曲裂縫實物圖彎曲裂縫結(jié)構(gòu)圖腹板剪切斜裂縫發(fā)生區(qū)域:支座附近發(fā)生原理:剪切作用+彎曲作用,剪應(yīng)力最大,主拉應(yīng)力方向抗裂安全儲備不足,主拉應(yīng)力使腹板中產(chǎn)生傾斜裂縫(a)箱梁外側(cè)(b)箱梁內(nèi)側(cè)箱梁腹板在橋墩附近的斜裂縫斜裂縫的主要原因如下下彎預(yù)應(yīng)力束布置不足和豎向預(yù)應(yīng)力不足腹板特別是根部區(qū)段腹板偏薄,配置普通鋼筋偏少豎向預(yù)應(yīng)力施工操作不規(guī)范,有效預(yù)應(yīng)力嚴(yán)重不足箱形截面扭轉(zhuǎn)、翹曲、畸變使腹板中的剪應(yīng)力加大腹板剪切斜裂縫概念圖局部應(yīng)力裂縫錨固齒板處及錨固齒板后裂縫示意圖含義:由局部應(yīng)力引起的裂縫出現(xiàn)部位:支座、錨頭等受局部應(yīng)力較大的部位或受到突然撞擊的部位(a)錨固齒板處

(b)錨固齒板后錨后腹板斜裂縫產(chǎn)生過程:當(dāng)錨固預(yù)應(yīng)力筋時,在錨固區(qū)會引起局部高壓應(yīng)力而導(dǎo)致徐變,進(jìn)而使錨后混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力當(dāng)錨后受拉鋼筋配置不足時,產(chǎn)生該類局部應(yīng)力裂縫錨固齒板后裂縫三維示意頂?shù)装蹇v向裂縫(a)箱梁頂板縱向裂縫(b)箱梁底面縱向裂縫頂板縱向裂縫:頂板橫向彎矩過大,無橫向預(yù)應(yīng)力,箱梁橫向彎矩空間效應(yīng),板厚偏小,橫向配筋不足,箱梁內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生溫度應(yīng)力箱梁縱向裂縫病害實例底板縱向裂縫:與橋軸方向平行的裂縫,較多地出現(xiàn)在底板,主要集中在箱底原因:縱向預(yù)應(yīng)力波紋管偏位、保護(hù)層不足;縱向預(yù)應(yīng)力設(shè)計過大或預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向大而產(chǎn)生較大徑向力,防崩鋼筋設(shè)置不足箱梁底板混凝土整體崩裂箱梁頂板嚴(yán)重剝落銹蝕腹板縱向裂縫產(chǎn)生原理:豎向正應(yīng)力產(chǎn)生腹板水平裂縫,特別是橫隔板較少的箱梁在荷載作用下箱梁的變形并不完全符合經(jīng)典梁理論周邊剛性假定,因而會出現(xiàn)截面畸變變形,在此作用下會產(chǎn)生豎向正應(yīng)力導(dǎo)致腹板出現(xiàn)水平裂縫腹板縱向裂縫概念圖波紋管、預(yù)應(yīng)力筋、錨具外露及銹蝕波紋管、預(yù)應(yīng)力筋定位不準(zhǔn)、偏差過大波紋管孔道堵塞、漏漿、孔道壓漿不密實后張法預(yù)應(yīng)力筋張拉后未及時壓漿、封錨鋼絞線張拉后未及時澆筑混凝土后張法穿束過早或未采取有效的保護(hù)措施波紋管外露

預(yù)應(yīng)力筋錨具銹蝕預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁橋結(jié)構(gòu)特點與病害預(yù)制單片預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁,運輸現(xiàn)場拼裝裝配后,澆筑翼緣及橫隔板之間的混凝土連接縫(濕接縫),裝配形成為一體的裝配式橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁橋?qū)嵨飯D結(jié)構(gòu)圖腹板豎向裂縫和底板橫向裂縫分布范圍:距墩頂1/4跨至3/4跨,裂縫的寬度最大值多出現(xiàn)在腹板中間位置,呈中間寬兩頭細(xì)的棗核形,豎向貫通

腹板豎向裂縫側(cè)面整體

腹板豎向裂縫局部U型裂縫底板橫向裂縫導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的承載力不足的可能原因:預(yù)應(yīng)力線形、張拉施工質(zhì)量不佳、管道壓漿不密實等箱梁架設(shè)安裝過程中臨時連接不到位濕接縫施工質(zhì)量差異超載超重情況較為嚴(yán)重,實際荷載大于設(shè)計荷載分布范圍:梁端至1/4跨徑處裂縫現(xiàn)象:與腹板成45°左右,呈“正八字”型主要原因:腹板厚度偏小,抗剪承載力不足;預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋預(yù)應(yīng)力施加不足或預(yù)應(yīng)力損失過大;超載作用下,箱梁1/4跨處主拉應(yīng)力最大處易產(chǎn)生斜向裂縫腹板斜裂縫腹板斜裂縫腹板和底板縱向裂縫腹板縱向裂縫多分布在跨徑的1/4~3/4范圍內(nèi)主要沿預(yù)應(yīng)力鋼束方向?qū)?yīng)的表面發(fā)生,裂縫寬度一般0.08mm~0.12mm之間分布范圍:沿著預(yù)應(yīng)力鋼束孔道分布,在兩個邊梁出現(xiàn)較多腹板縱向裂縫底板縱向裂縫主要沿預(yù)應(yīng)力鋼束方向?qū)?yīng)的表面發(fā)生,多分布在跨徑的1/4~3/4范圍內(nèi),位置分布零散,長度無明顯規(guī)律,縫寬多為0.10mm左右

組合箱梁腹板和底板縱向裂縫主要與梁體預(yù)制施工有關(guān),其通常與受力無關(guān);日常養(yǎng)護(hù)中,對于縱向裂縫僅需關(guān)注裂縫寬度是否超限,適時采取耐久性養(yǎng)護(hù)措施組合箱梁底板縱向裂縫濕接縫裂縫分布范圍:在相鄰兩片預(yù)制箱梁間現(xiàn)場澆筑的橋面板主要表現(xiàn):橫向、縱向裂縫,橫向裂縫較多原因:澆筑質(zhì)量沒有得到有效保障

濕接縫澆筑工序不合理濕接縫裂縫

濕接縫低劣澆筑質(zhì)量橫隔板裂縫和破損因橫隔板對組合箱梁的橫向荷載傳遞作用而比較普遍,一般在橫隔板跨中以及在橫隔板與箱梁邊角處出現(xiàn)頻率較高橫隔板裂縫

橫隔板破損上承式拱橋結(jié)構(gòu)特點與病害主拱體系病害雙曲拱橋雙曲拱橋平面及剖面構(gòu)造示意圖因拱圈在在縱、橫向均呈弧形曲線而得名。上部結(jié)構(gòu)由主拱圈和拱上建筑組成。主拱圈由拱肋、拱波、拱板和橫向聯(lián)系組成優(yōu)點:充分利用了預(yù)制裝配的優(yōu)點,適應(yīng)了無支架施工和無大型起吊機(jī)具的情況,具有施工方法便捷、材料用量節(jié)省缺點:雙曲拱橋自身的結(jié)構(gòu)和受力特點以及使用實際狀況存在結(jié)構(gòu)整體性差、結(jié)構(gòu)性開裂等問題,已很少設(shè)計和使用雙曲拱橋?qū)崍D拱肋承載力不足原因:橋臺發(fā)生過大的水平位移,構(gòu)件的截面退化,橫向聯(lián)系的剛度不足,拱肋受力不均導(dǎo)致單肋受力過大,設(shè)計、施工不足或混凝土劣化等雙曲拱橋病害拱肋裂縫雙曲拱橋拱頂徑向裂縫雙曲拱橋主拱圈露筋及銹蝕拱波病害拱波病害表現(xiàn):拱波縱向開裂及鋼筋銹蝕等拱波厚度較小,結(jié)構(gòu)整體較為薄弱,縱橫向連接性差,加之使用中重車較多,交通量大,拱波的病害非常普遍,常常出現(xiàn)開裂現(xiàn)象拱波縱向開裂示意圖

工程實例鋼筋混凝土桁架拱橋組成:橋臺、桁架拱片、微彎板及橫向聯(lián)結(jié)系,桁架拱片是主要承重構(gòu)件,包括上弦桿,下弦桿,腹桿(豎桿、斜桿)及實腹段等,橫向聯(lián)結(jié)系包括橫系梁、橫隔板等鋼筋混凝土桁架拱橋結(jié)構(gòu)示意圖桁架拱片病害桁架拱片病害:整體剛度不足、實腹段裂縫、上弦桿彎曲裂縫、下弦桿開裂或混凝土壓碎、腹桿(豎桿、斜桿)混凝土剝落、露筋。原因:設(shè)計過于強(qiáng)調(diào)輕巧、節(jié)約材料下弦桿節(jié)點開裂下弦桿開裂下弦桿開裂露筋腹桿混凝土剝落、露筋剛架拱橋組成:外弦桿、內(nèi)弦桿、實腹段、拱腿(主拱腿)、斜撐(次拱腿)、橫向聯(lián)系、橋面板等剛架拱橋結(jié)構(gòu)示意圖和構(gòu)造細(xì)部詳圖優(yōu)點:構(gòu)件少、質(zhì)量輕、施工簡便、造價低、裝配化程度高、造型美觀空腹段外弦桿、內(nèi)弦桿主要為受彎構(gòu)件主、次拱腿和跨中實腹段主梁為大偏心受壓構(gòu)件主、次拱腿主要為小偏心受壓構(gòu)件軸力示意圖彎矩示意圖圖主拱腿、次拱腿一般不產(chǎn)生拉應(yīng)力墩、臺不均勻沉降時,將產(chǎn)生超出其極限抗拉強(qiáng)度的拉應(yīng)力,導(dǎo)致拱腳處產(chǎn)生與拱腿軸線相垂直的橫向裂縫;在拱腿濕接縫處由于施工質(zhì)量缺陷,易出現(xiàn)裂縫等病害次拱腿裂縫

主拱腿裂縫主次拱腿開裂節(jié)點外形不夠圓順,存在尖角,引起局部應(yīng)力集中節(jié)點連接剛度不夠,構(gòu)造鋼筋連接偏薄弱節(jié)點連接多為焊接鋼板連接,焊接質(zhì)量無法保障,加之此處應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜,引起焊縫的疲勞裂縫節(jié)點裂縫示意圖

節(jié)點裂縫節(jié)點開裂外弦桿受彎構(gòu)件內(nèi)弦桿及實腹段壓彎(偏心受壓)構(gòu)件一般拱片產(chǎn)生裂縫,首先出現(xiàn)在外弦桿上,其次是內(nèi)弦桿和實腹段剛架拱橋弦桿裂縫弦桿及實腹段開裂剛架拱橋拱頂實腹段截面為正彎矩控制截面,實腹段主梁跨中底部受拉區(qū)的裂縫較多、較寬,部分裂縫豎向、橫向基本貫通,形成U型裂縫除了豎向裂縫外,在大節(jié)點內(nèi)側(cè)常會有斜向裂縫發(fā)生斜裂縫豎向裂縫傳力體系病害橫向聯(lián)系病害原因:設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低,橫向聯(lián)系薄弱而不能適應(yīng)交通量或重載交通表現(xiàn):橫隔板中部有上下貫通豎向裂縫,挖空的橫隔板比實心橫隔板嚴(yán)重,特別是實腹段橫隔板裂縫較多較寬橫系梁橫向裂縫桁架拱橋橫系梁裂縫開裂原因:設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低,微彎板厚度小,混凝土強(qiáng)度低,隨著交通量的大幅增加,特別是超載車輛的破壞作用病害加劇:維修不及時,雨水經(jīng)裂縫滲到橋面以下,加劇病害,部分微彎板發(fā)生破碎,進(jìn)而形成橋面坑洞等(其病害分析可見桁架拱橋部分)微彎板病害

微彎板典型病害其它病害墩臺位移由于自重較大,水平推力也較大,對地基的性能要求高,當(dāng)設(shè)計、施工不當(dāng)時,往往容易引起墩臺位移和沉降,引起拱橋線型的變化,帶來結(jié)構(gòu)受力的巨大變化拱橋拱上建筑開裂主要腹拱開裂,表現(xiàn)為腹拱橫向和環(huán)向開裂橫向開裂:荷載作用、溫度變化、主拱變形、混凝土收縮的作用,腹拱內(nèi)產(chǎn)生了較大的內(nèi)力環(huán)向開裂:混凝土收縮和徐變、溫度變化

橫向橫系梁露筋及銹蝕

立柱開裂中、下承式拱橋的結(jié)構(gòu)特點與病害橋跨結(jié)構(gòu)組成:拱肋、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面及其支承結(jié)構(gòu)中承式拱橋:橋面位于拱肋的中部,中間部分懸吊在拱肋上下承式拱橋:橋面系設(shè)置在拱圈之下中承式拱橋結(jié)構(gòu)總體布置中承式拱橋拱肋病害

拱肋作為主要受力構(gòu)件,承擔(dān)彎矩和軸力的作用,常常出現(xiàn)不同形式的裂縫或由于環(huán)境因素的影響,引起混凝土剝落露筋及鋼筋銹蝕問題

拱腳混凝土開裂,壓碎

拱肋頂面露筋裂縫部位:拱腳上緣、拱頂部位、拱肋的側(cè)面、拱腳側(cè)面破壞現(xiàn)象:部分裂縫已深入內(nèi)部混凝土中,形成貫穿裂縫,嚴(yán)重會導(dǎo)致混凝土壓碎局部病害:局部混凝土缺損、空洞、粗骨料外露,甚至鋼筋外露且已銹蝕,有時伴有滲水現(xiàn)象

拱肋側(cè)部裂縫

拱肋側(cè)部裂縫開裂

破損原因:主要由于PE護(hù)套老化、斷裂伸長率降低引起危害:外包PE護(hù)套損壞,雨水能由損壞處滲入,引起吊桿PE套內(nèi)部潮濕,甚至積水,進(jìn)一步導(dǎo)致吊桿鋼絲銹蝕吊桿病害PE護(hù)套開裂原因:主要由于PE護(hù)套內(nèi)防護(hù)不佳、護(hù)套內(nèi)部有水氣及積水引起;吊桿拉應(yīng)力水平較高,吊桿出現(xiàn)銹斑等缺陷后便有應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象發(fā)生吊桿鋼絲嚴(yán)重銹蝕吊桿鋼絲銹蝕及斷裂在溫度荷載、車輛制動力等作用下,橋面漂浮體系存在較大的水平位移,造成各吊桿受力差異大短吊桿通常處于橋面與立柱交接處,與跨中長吊桿相比,短吊桿剛性較大,固有頻率較高,致使短吊桿比長吊桿受到較大的彎曲和剪切作用短吊桿斷裂吊桿斷裂截面短吊桿常處于橋面與立柱交接處附近,短吊桿中的拉索(多為平行鋼絲索或鋼絞線索)受力復(fù)雜且不利彎曲和剪切變形,易使吊桿偏位,保護(hù)層斷裂短吊桿變位

破壞部分橋梁錨頭下端預(yù)埋管有進(jìn)水現(xiàn)象,幾乎所有的橋梁下端預(yù)埋管均有冷凝水存在;下端預(yù)埋管的積水和冷凝水,使預(yù)埋管及索體內(nèi)的潮濕度增加,錨頭及索體受到腐蝕錨頭腐蝕及積水錨頭下端積水

積水病害實景系桿病害功能:平衡拱肋傳遞水平推力危害:系桿受到破壞,水平推力無法平衡,勢必造成拱腳產(chǎn)生水平位移,造成主拱圈破壞,嚴(yán)重影響橋梁安全系桿梁體底面波紋管外露系桿梁體縱向裂縫立柱在使用過程中常見病害有:①不同形式裂縫

②安裝位置偏差③出現(xiàn)蜂窩、麻面現(xiàn)象,邊緣掉角,混凝土局部缺損露筋

④立柱兩端局部混凝土壓碎立柱下部水平裂縫

立柱腳部局部缺損、漏筋立柱病害(a)橫梁側(cè)面裂縫(b)橫梁牛腿混凝土缺損、露筋橫梁的主要受到重力方向的力和彎矩,變形和裂縫主要是梁底面下?lián)虾烷_裂;橫梁的側(cè)面也經(jīng)常出現(xiàn)開裂,且裂縫寬度常常遠(yuǎn)比梁底寬,表明發(fā)生了側(cè)彎橫梁病害橫梁典型病害網(wǎng)狀裂縫拱座:與拱肋兩端相連的現(xiàn)澆不規(guī)則混凝土構(gòu)造物,是固定拱肋并支承拱上結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件,拱橋的拱座可能在承受豎向作用力的同時,承受水平作用力,拱座的荷載大、受力復(fù)雜拱座病害斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點與病害斜拉橋:將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上組成:由承壓的塔、受拉的索和受彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系斜拉橋斜拉橋結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意圖拉索在張拉過程中分絲板會與錨杯內(nèi)壁相接觸分絲板除了承受拉力和冷鑄體的反力外,還將承受側(cè)向擠壓力和摩擦力,而分絲板較薄,分絲板常會因受力過大而變形,導(dǎo)致鋼絲回縮斜拉索病害斜拉索回縮分絲板結(jié)構(gòu)

錨杯結(jié)構(gòu)斜拉索防護(hù)體系病害PE護(hù)層在使用過程中經(jīng)常遭受施工損失、使用過程中損失及日照、雨淋的環(huán)境作用,PE護(hù)套經(jīng)常在橋梁使用不久后就發(fā)生老化開裂開裂、損傷,甚至破壞失效(a)熱擠高密度聚乙烯拉索斷面

(b)斜拉索PE護(hù)套開裂斜拉索PE護(hù)層開裂斜拉索腐蝕斜拉索的腐蝕主要是由于高強(qiáng)鋼絲與周圍介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用,造成氧化還原反應(yīng)所致,拉索與鋼絲的強(qiáng)度和韌性隨著鋼絲腐蝕程度的惡化而顯著降低(a)整體腐蝕局部圖

(b)蝕坑斜拉橋拉索腐蝕實例斜拉橋拉索腐蝕實例在風(fēng)、雨等天氣的影響下,常發(fā)生明顯的振動,隨著斜拉橋跨度的增加,拉索長度的增加,拉索振動愈加顯著斜拉索振動斜拉橋拉索振動過大在拉索的適當(dāng)部位(通常是在拉索錨固端附近)安裝各種形式的阻尼器,有良好的減振效果;一旦阻尼器發(fā)生破壞,有可能導(dǎo)致斜拉索振動特性的改變,進(jìn)而影響斜拉橋的運營安全斜拉索減振阻尼器損壞斜拉橋拉索減振措施蘇通大橋阻尼器斷裂斜拉索索力退化斜拉橋拉索索力相互影響,某些斜拉索索力退化,直接影響其它拉索的索力分布,對主梁的線形、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等產(chǎn)生影響錨頭斷裂錨頭銹蝕由于錨頭長期暴露于大氣環(huán)境中,不可避免地會遭受環(huán)境侵蝕,出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象錨固區(qū)病害索塔的病害索塔錨固區(qū)病害混凝土索塔非錨固區(qū)的裂縫鋼筋混凝土索塔的病害:(a)主塔外側(cè)豎向裂縫(b)螺栓松落混凝土索塔病害為了減輕橋梁主跨自重,多數(shù)大跨度斜拉橋主梁都采用鋼梁;鋼梁的病害主要為鋼主梁局部構(gòu)件的局部涂層剝落、燒傷及銹蝕、疲勞裂紋、焊接裂紋、局部失穩(wěn)等主梁的病害鋼梁

(a)鋼箱梁橋面板腐蝕

(b)U肋焊縫裂縫鋼箱梁病害結(jié)合梁結(jié)合梁是由鋼梁和混凝土兩種材料共同組合。除了會出現(xiàn)鋼梁和混凝土梁的病害以外,還會出現(xiàn)具有其自身特點的病害,如結(jié)合梁橋面板裂縫、連接剪力件的疲勞斷裂與滑移等混凝土主梁主梁為混凝土結(jié)構(gòu),一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁或π型梁,易出現(xiàn)裂縫病害;常見的裂縫有彎曲裂縫、腹板斜裂縫、橫隔板裂縫、頂?shù)装蹇v向裂縫及底板混凝土保護(hù)層劈裂以通過索塔懸掛并錨固于兩岸(或橋兩端)的纜索(或鋼鏈)作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件組成部分:橋塔、主纜索、錨碇、吊索、加勁梁及索鞍懸索橋的結(jié)構(gòu)特點與病害懸索橋懸索橋結(jié)構(gòu)示意圖主纜防護(hù)層老化脫落、開裂主纜病害由于主纜鋼絲縫隙、索夾縫隙、索鞍縫隙的存在,懸索橋主纜已經(jīng)是實際意義上的開放式主纜,水和氧氣可暢通無阻地進(jìn)入主纜鋼絲內(nèi)部,實現(xiàn)交換(a)防護(hù)層老化脫落

(b)開裂主纜整體裂紋局部橋梁主纜腐蝕可分為:均勻腐蝕、凹痕腐蝕、裂縫腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫裂化和疲勞腐蝕主纜腐蝕與環(huán)境、施工工藝、養(yǎng)護(hù)工藝等密切相關(guān),腐蝕減少了有效的主纜索股截面面積和承載力整體銹蝕狀況

鋼絲表面銹蝕狀況

吊索病害常見病害:劃痕、開裂、剝落、破損及火損等,吊索與索夾及加勁梁的連接部位和下錨頭易銹蝕吊索銹蝕及斷裂錨圈銹蝕吊桿斷裂墩頭銹蝕主要病害:包括表面涂層脫落、螺栓銹蝕、索夾滑移等原因:高強(qiáng)度拉桿的預(yù)拉力松弛使索夾與主纜的夾緊程度放松;長期使用后主纜的擠緊程度提高,空隙率減小,索夾在主纜上產(chǎn)生滑移索夾病害索夾滑移涂層脫落及螺栓銹蝕錨碇:將主纜拉力傳遞給地基的錨固系統(tǒng),分為重力式錨碇和巖洞式錨碇錨碇典型病害:混凝土開裂漏水、鋼構(gòu)件和錨具銹蝕等錨碇病害錨室混凝土開裂錨室滲漏橋塔與主梁病害典型裂紋病害:U肋過焊孔處U肋裂縫、U肋過焊孔處橫隔板裂縫、U肋過焊孔處頂板焊縫開裂、U肋與頂板連接處焊縫開裂、豎向加勁肋與橫隔板相交處豎向焊縫開裂等U肋過焊孔處U肋裂紋U肋隔離板U肋過焊孔處橫隔板裂U肋隔離板U肋隔離板頂板U肋隔離板U肋與頂板焊縫裂紋U肋過焊孔處U肋裂紋下部結(jié)構(gòu)特點與病害下部結(jié)構(gòu)墩臺(作用)基礎(chǔ)(分類)承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載通過基礎(chǔ)將承擔(dān)的荷載及本身自重傳遞到地基上淺埋基礎(chǔ)深基礎(chǔ)深水基礎(chǔ)對于橋臺,軟土地基的塑性流動產(chǎn)生向河道中心方向的強(qiáng)大推力,導(dǎo)致橋臺向河道中心方向的位移而失穩(wěn)破壞移動量大時,橋臺背墻損壞,并引起主梁靠近橋臺端局部壓曲、開裂、破碎;同時,較大的水平力也會造成支座的破壞橋臺橋墩病害橋臺滑動破壞橋臺外傾橋臺開裂橋臺前墻側(cè)面開裂、外傾的原因:橋臺砌筑質(zhì)量差在長期超載車輛的作用下,臺后土壓力增大橋臺路面開裂,雨水經(jīng)裂縫滲入填料而無法排出,臺后的水壓產(chǎn)生側(cè)向壓力臺后路面開裂下沉,橋臺處車輛跳車,對臺帽產(chǎn)生沖擊橋墩病害(a)基礎(chǔ)不均勻受力裂縫(b)受力裂縫對于橋墩,典型病害表現(xiàn)為墩身的裂縫,裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化、降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等典型橋墩受力

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