溫度引起橋梁結(jié)構(gòu)開裂的原因及加固方案
我國橋梁大部分為建國后所建，橋齡一般為40年左右。由于各種原因，在修建和營運過程中經(jīng)常出現(xiàn)病害，其中有一種常見病害就是裂縫。橋梁裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜、類繁多，其中溫度裂縫是zui為常見的。為此，本文主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫分析為基礎(chǔ),研究橋梁的溫度裂縫原因及碳纖維加固橋梁增強技術(shù)。
一、橋梁的溫度裂縫分析
1.外部原因：日照;驟然降溫。
2.內(nèi)部原因：常見的施工中引起溫度裂縫主要有以下情況：
(1)基礎(chǔ)約束。當大體積混凝土基礎(chǔ)澆注在堅硬基巖或厚大的老混凝土表層時，因結(jié)構(gòu)整體性要求沒有或不能采取隔離層等放松約束的措施，混凝土在大氣溫度及其水化熱溫度的作用下，混凝土內(nèi)部溫度很大，當混凝土因降溫的收縮變形受到巖石地基或老混凝土墊層的約束時，將會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生約束裂縫。這類裂縫常在混凝土澆注后2～3個月或更長的時間出現(xiàn)，裂縫較深，有時是貫穿性的。
受堅硬基巖及老混凝土約束是大體積混凝土產(chǎn)生嚴重裂縫的主要原因。因此，基礎(chǔ)部分混凝土澆注時必須嚴格控制溫度。
(2)基巖不平整?；鶐r不平整也能引起的裂縫，澆注在高低相差較大的基巖面上的大體積混凝土塊(如橋墩基礎(chǔ))易發(fā)生這種裂縫。因在混凝土澆注后，內(nèi)部溫度較高，降溫過程中受基巖約束作用，基巖表面有突變，則容易在該處形成應(yīng)力集中而開裂。
二、橋梁裂縫加固技術(shù)
在裂縫修補中，充填法是zui為常見的施工方法，這是一種適合于修補較寬裂縫(0.5mm以上)的方法，具體做法是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內(nèi)嵌補各種粘結(jié)材料。對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，這種修補方法視鋼筋是否銹蝕而異。當鋼筋未銹蝕時，沿裂縫處以大約10mm左右的寬度將混凝土鑿成U型或V型，在開槽處充填密封材料以修補裂縫;當鋼筋已經(jīng)銹蝕時，將混凝土鑿除到能夠充分處置已經(jīng)生銹的鋼筋部分，先對鋼筋除銹，然后在鋼筋上涂抹MCI滲透遷移阻銹劑，再用水乳環(huán)氧樹脂砂漿修補。
橋梁加固增強可以采用各種不同的方式，主要視橋梁的實際情況，承載能力的減弱程度以及今后的使用要求而異，一般來說，主要采取擴大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，以提高結(jié)構(gòu)的強度和剛度;以新的結(jié)構(gòu)代替舊的抗力不足的結(jié)構(gòu);改變原結(jié)構(gòu)的受力體系，使控制截面彎矩的峰值減小;對原結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，改變原結(jié)構(gòu)的受力，以達到提高橋梁剛度和強度的目的。橋梁加固增強技術(shù)研究逐漸向新材料新工藝方向發(fā)展，碳纖維加固法已經(jīng)取得了一定的成果。
碳纖維加固法以其強度高、重量輕、耐腐蝕、施工簡便等優(yōu)良特性受到土木工程界的普遍關(guān)注，是一項發(fā)展?jié)摿Φ氖┕し椒?。碳纖維抗拉強度、彈性模量和鋼材相比具有同等以上的優(yōu)良特性，可滿足承載力要求;而重量僅為鋼材的15，容易搬運，不受施工場所狹窄限制，具有良好的可操作性;且耐腐蝕、不生銹，對受鹽害和腐蝕物質(zhì)影響的混凝土結(jié)構(gòu)物有良好的保護效果。橋梁加固中用到的碳纖維片是以碳纖維為組分，以環(huán)氧樹脂為基體，通過一定的成型方法，形成單向排列的碳纖維的復(fù)合片材。
用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使增強貼片與原有鋼筋混凝土共同受力，增大結(jié)構(gòu)的抗拉或抗剪能力，提高強度、剛度、抗裂性和結(jié)構(gòu)的延性。
