1)混凝土在冻融破坏过程中,主要反映在密实度的降低和强度的下降。其中抗拉强度和抗折强度反映最为敏感,当混凝土动弹模下降40%时,抗拉强度和抗折强度将下降50%~70%,这是一个值得重视的问题。
2)冻结温度越低和冻结速率越快,混凝土的冻融破坏力越强,冻结温度达-10℃时,是一个临界值,达到或低于这一临界值时要保证混凝土的抗冻耐久性,必须设计较高的抗冻标号。
3)研究发现,高强混凝土具有非常高的密实性。
其内部微孔含量很小,仅为普通混凝土的1/3左右,且孔径范围主要在2.5~25nm之间,属凝胶孔,因此高强混凝土具有超常的抗冻性,经600次冻融循环后,混凝土外观完好,无重量损失,动弹模下降5%左右,微孔含量只增加2%。 3.混凝土桥梁的的裂缝
裂缝为混凝土桥梁最常见的劣化现象,也是导致混凝土内部钢筋锈蚀的主要原因。 裂缝一般都伴随有钢筋生锈及白华等病害现象。裂缝宽度无论大小,均对桥梁的耐久性产生影响;尤其是结构裂缝影响桥梁使用年限最大。裂缝也将造成预应力钢材的锈蚀及疲劳,尤其影响预应力混凝土构件。预应力钢材的锈蚀,将造成预应力构件的破坏。
裂缝对结构物的影响,视裂缝类型(包括发生的位置及走向)以及裂缝尺寸(包括长度及宽度)是否随时间增加而不同。故桥梁检测发现裂缝时,应详细记录,记录裂缝发生的位置及走向,判断是否为结构裂缝?另记录裂缝的长度与宽度,与以前的记录比较,判断该桥是否为死裂缝?还是活裂缝,将继续成长恶化,危及构件。
裂缝类型有结构裂缝与非结构裂缝两种。 (1)结构裂缝
结构裂缝也称受力裂缝,由静荷载及活荷载所造成。结构裂缝的类型,包括挠曲裂缝及剪力裂缝。如图所示。
a. 挠曲裂缝,发生于构件最大张力区位,呈垂直状,往压力区发展。一般分布在主梁或板梁跨中附近范围或连续梁桥负弯矩区。 b.剪力裂缝(也称为斜裂缝),常见于大梁支点至1/4跨区域内的梁腹板侧面,T梁和矩形梁多见,板梁则少见。 (2)非结构裂缝
非结构裂缝也称非受力裂缝,由温度、干缩、水化热温差以及施工缝(二次浇筑)等因素造成。虽不影响构件的安全,但如果裂缝深入构件的内部,也可能损及构件。非结构裂缝的类型有: a.温度裂缝
温度高低变化引起的热胀冷缩裂缝。 b.干缩裂缝
混凝土养护期间造成的收缩,一般发生于预应力梁的梁腹。 C.大体积裂缝
浇筑大体积混凝土后,混凝土内、外温差造成的裂缝。 d.施工缝的裂缝 施工缝,是混凝土施工无法避免的情况。施工缝将随时间增加而使钢筋锈蚀,并扩大裂缝。 施工缝附近,因混凝土龄期不同或不等量收缩,使此处水密性较差,腐蚀因子较易侵入,扩大缝隙。
施工缝长度,一般较应力裂缝为长,造成钢筋锈蚀范围也较大,也可能造成构件的劣化,检测时应特别注意。
常见施工缝裂缝之处,有预应力梁与现浇桥面板间、桥梁护栏与桥面板之间、箱形梁底板
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与腹板之间、预制预应力梁与现浇横隔梁之间、悬拼箱梁构件之间等。 e. 钢筋锈蚀裂缝
钢筋生锈后体积膨胀推挤混凝土产生的裂缝。
常见于早期修街道低标号桥梁构件、干湿循环的拱脚、墩台上的立柱等处。 4.桥梁构件的其他缺陷 (1)撞损
市区高架桥或通航桥梁位于河道内的桥墩及大梁,易被过往的车辆或船只、漂木等撞击,造成大梁或桥墩破坏、裂缝,甚至钢筋外露。 (2)冲刷
急流的河水将造成冲刷,尤其滥采河川砂石将导致河床降低,造成基桩外露,使基桩失去侧撑力及摩擦力,影响桥梁稳定性及耐震力;且外露的基桩易受船只、漂木撞击,造成桩体裂缝,甚至断裂,以及桥墩受损。 (3)桥台结构体倾斜或位移
桥台背部承受路堤的土压力,若桥台基础无法承受土压力,或基础下的地基变形,均将使桥台向桥梁方向倾斜、桥台结构体造成裂缝、破坏,并造成靠桥台的伸缩缝损坏,未能发挥伸缩功能;甚至造成侧墙及桥头搭板受损、破坏、变形。
§3 桥梁检测的评定方法
§3—1概述
一、桥梁技术状况评定
是建立在桥梁现场检查基础上,对桥梁使用性能及安全度进行评定的工作。 目的:为今后桥梁的养护、维修、加固改造的决策提供依据支持。 二、评定的方法
1、根据外观检查结果进行直接评定。
2、结合外观检查与分析计算相结合的评断。 3、实桥荷载试验评定。 4、专家系统的评定方法。 三、对评定方法的学习
1、对具体评定方法应注意:
方法的采用标准、手段、条件和适用范围、使用程序、结果表达等。 2、评定的标准,即技术状况的分类分级
我国大陆公路桥梁技术状况检测分五类:一类(完好、良好),保养;二类(较好),小修;三类(较差),中修,酌情交通管制;四类(差的),大修和改造,限载限速;五类(危险),重建或改建,关闭交通。
我国大陆Ⅱ—Ⅴ类城市桥梁完好状态分为五级:
A级:完好状态,进行日常保养;B级:良好状态,进行日常保养和小修。C级:合格状态,进行专项检测后保养、小修。D级:不合格状态,应检测后进行中修或大修工程;E级:危险状态,应检测评估后进行大修、加固或改扩建工程。
我国台湾地区
台湾地区目前桥梁检测的构件评估系统,主要有:营建署制定颁布的“A、B、C、D”系统和交通部门高速公路与公路局使用的“D.E.R”系统。
a) 营建署颁布的《市区道路桥梁安全检测手册》的评等系统,也像日本道路公团将桥梁构件劣化情况分为 A、B、C和D 四级予以评等。
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台湾营建署桥梁综合评估判定标准(A、B、C、D系统)判定等级ABCD状况损伤轻微,需作重点检查。有损伤,需进行监视,必要时视状况修补。损伤显著,变形持续进行,功能可能降低必须加以补修。损伤显著,有重大变形及结构物功能降低,为确保交通的安全顺畅,或避免对第三者造成障碍,必须采取紧急修补。无此项目或无法判断结构物的损伤状况。上述以外的场合。NOK
我国台湾地区公路桥梁技术状况检测分4级:A级,损伤轻微;B级,有损伤;C级,损伤显著,变形持续进行,必须修补;D级,损伤显著必须紧急修补。
b)台湾地区高速公路局使用的高速公路桥梁构件劣化评等系统,是将构件对桥梁的功能归纳为两部份,即①影响桥梁结构安全,及②影响交通安全。
再在所有构件中选取主要构件如下: (1) 影响桥梁结构安全:计9项 桥墩保护设施、桥墩基础、桥墩墩体;支座、抗震档块或抗震销座、伸缩缝、主构件(大梁)、次构件(横隔梁)、桥面板或铰接板。 (2)影响交通安全:计11项(略)
D.E.R.U.四项的定义: (1)劣化程度(D):为构件劣化的程度; (2)劣化范围(E):为构件劣化发生的范围或面积大小。 (3)重要性(R):为构件劣化情况,对于该构件或结构的安全或交通安全的重要程度。
(4)维修急迫性(U):为该劣化构件需要维修的急迫性。
该D.E.R.U. 四项并以具体化的0至4的数据予以评等,方便利用计算机综合评估桥梁状况。
D,E,R,U的评等(0,1,2,3,4)原则,如下表所示。
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台湾地区高速公路局桥梁管理系统的构件劣化检测评等原则(D.E.R.u系统)0DERU无此项目无法检测无法判定重要性无法判定急迫性微例行维护1良好2尚可3差4严重损坏< 10% < 30% < 60% <小3年内中1年内大紧急处理维护
美国联邦公路总署(FHWA)对公路桥梁技术状况检测使用评估系统,分为三级:好(good),稍有劣化,对构件无关紧要;普通(fair), 轻微劣化,并不影响构件强度;差(poor),完全劣化,已影响或及伤及构件强度。
日本道路公团对桥梁综合评等,分4级:1、2、3、4级;其中1级为最紧急;4为最轻微。
§3—2根据外观检查结果评定方法(一)
——公路桥涵养护规范(JTG H11-2004)
—— 城市桥梁养护技术规范(CJJ99-2003)
一、公路桥涵外观检查结果评定方法的基本原理:
1、桥梁使用性能及承载能力的状况可通过桥梁各部件的外观现象可以反映出来。 2、对各部件(桥面系、上部结构、下部结构、支座、基础等)的基本构件的外观现象(如缺陷、裂缝及位移过大等)进行检查。
3、对各部件外观的缺损,根据部件的重要性,定出权重,用综合评定公式计算。
二、公路桥涵评定方法与适用范围
1、采用外观检查,根据检查结果按养护规范进行评定。
2、适用于所有已建的公路桥梁;以及养护维修的桥梁,使其达到正常使用状况。
三、公路桥涵评定程序
1、先对桥梁各部件进行检查与评定
(1)根据桥梁部件的缺损程度(大小、多少或轻重),缺损对结构使用功
能影响程度(无、小、大)和缺损发展变化状况(趋向稳定、发展缓慢、发展较快)等三个方面,以累加评分方法对各部件缺损状况作出等级评定。见表3—1。
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表3—1 桥梁部件缺损状况评定方法(JTG H11—2004) 缺损状况及标度
组合评定标度
小——大 少——多 轻度——严重 0 1 2
程
缺损程度及标度
度
标度
缺损对结构使用功能的影响程度
缺损发展变化状况的修正
最终评定结果
桥梁技术状况及分类
(2)重要部件(如墩台与基础、上部承重构件等)以其中最严重的构件评分;其他构件根据多数构件缺损状况评分。
(3)推荐的各部件权重见表3—2。
表3—2、 推荐的 公路桥梁各部件权重(JTG H11—2004)
部件 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 13 14 15 16 17
20
无、不重要小、次要 大、重要
0 0 1 2 +1 1 2 3 +2 2 3 4
0 1 2 3 4 0 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 完 良 较 较 差 危 好 好 好 差 的 险 一 二 三 四 五 类 类 类 类 类
以上两项评定组合标度
趋向稳定 发展缓慢 发展较快
-1 0 +1
部件名称
权重Wi
翼墙、耳墙 1 锥坡、护坡 1 桥台及基础 23 桥墩及基础 24 地基冲刷 8 支座 3 上部主要承重构件 20 上部一般承重构件 5 桥面铺装 1 桥头与路堤连接部 3 伸缩缝 3 人行道 1 栏杆、护栏 1 灯具、标志 1 排水设施 1 调治构造物 3 其他 1