预应力混凝土桥梁易产生病害及维修方法

预应力混凝土桥梁易产生病害及维修方法

【摘要】预应力混凝土在桥梁中的应用给桥梁建设解决了很多难题，但同时，预应力混凝土自身缺陷造成的病害也不容忽视。

【关键词】预应力；混凝土；病害；维修方法 前言

文章简述了预应力的优缺点及预应力混凝土施加预应力的方法，同时对预应力混凝土桥梁易产生病害及病害的维修方法进行探讨。

二、预应力混凝土结构的优缺点

预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构相比，具有下列主要优点：①改善使用阶段的性能。受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。②提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。③改善卸载后的恢复能力。混凝土构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。④提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳（而不是由混凝土的疲劳）所控制的。⑤能充分利用高强度钢材，减轻结构自重。在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。⑥可调整结构内力。将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。

预应力混凝土结构存在的缺点：①工艺较复杂，质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。②需要有一定的专业设备，如张拉机具、灌浆设备等。③预应力反拱不易控制，它将随混凝土的徐变增加而加大，可能影响结构使用效果。④预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。

预应力混凝土施加预应力的方法

预应力混凝土构件的制作方法有先张法和后张法。

1.先张法

在混凝土灌注之前,先将由钢丝钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到某一规定应力,并用锚具锚于台座两端支墩上,接着安装模板、构造钢筋和零件,然后灌注混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后,放松两端支墩的预应力筋,通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土而产生预压应力。先张法以采用长的台座较为有利,最长有用到一百多米的,因此有时也称作长线法。

2.后张法

先灌注构件,然后在构件上直接施加预应力的方法。一般做法多是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋和零件,然后安装模板和灌注混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土达到强度后,用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并锚于梁的两端,预压应力通过两端锚具传给构件混凝土。为了保护预应力筋不受腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力,预应力筋与套管之间的空隙必须用水泥浆灌实。水泥浆除起防腐作用外,也有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力。为了方便施工,有时也可采用在预应力筋表面涂刷防锈蚀材料并用塑料套管或油纸包裹的无粘结后张预应力筋。

四、预应力混凝土桥梁易产生的病害

1.裂缝

通过大量的的实践表明，混凝土的任何损伤与破坏，一般都能够通过混凝土中的裂缝表现出来，也就是说，裂缝能够及时反映混凝土的性状。在施工过程中或者已经投入使用的混凝土桥梁中，会不同程度地产生各种裂缝，它已成为混凝土施工中很常见并且难以解决的病害，甚至在预应力混凝土结构中也会经常见到裂缝。引起混凝土结构产生裂缝的因素很多，而且各因素之间相互作用和影响，常见类型的裂缝有由荷载引起的裂缝、混凝土收缩产生的裂缝、温差应力产生的裂缝及钢筋失效产生的裂缝。

2.混凝土及钢筋的腐蚀

对于混凝土桥梁，混凝土和钢筋的腐蚀破坏应该是桥梁产生病害的主要原因之一。桥梁作为一种室外构造物，暴露于自然, 长期经受风吹、雨淋、日晒。特别是对于大跨径的桥梁，所处的环境可能更加恶劣，如受到海水的侵蚀等，更容易引发桥梁钢筋混凝土的腐蚀。

钢筋混凝土中引起钢筋锈蚀的原因主要有两种：混凝土保护层的碳化作用和氯离子的侵入，对于直接与海水接触的钢筋混凝土结构则同时存在这两种腐蚀作用。钢筋一旦发生锈蚀破坏，其有效截面面积减小，导致结构承载能力的下降，随之产生诸如裂缝和变形等现象，随着钢筋的进一步腐蚀，结构破坏也进一步加剧，直至完全破坏。

3.梁跨中长期变形超过预期值，且不稳定

对于大跨度预应力混凝土梁跨中长期变形超过预期值，且不稳定是一个较为普遍的现象，并且跨中变形与梁体的裂缝常常是同时出现的, 对于大跨径桥梁的跨中部下挠能够达到很大的数值。预应力混凝土受弯构件计算的长期挠度值，不应超过计算跨径的相应数值，一旦超过预期值，将引发各种严重的病害。引起大跨度预应力混凝土梁跨中下挠超过预期值的因素是多方面的，分析其原因主要如

下：

（一）设计上没有合理预测混凝土徐变产生的影响，以致梁跨中长期变形超过预期值；

（二）在混凝土结构没有形成足够强度之前，过早施加荷载，导致桥梁跨中的挠度增大；

（三）设计时忽视了汽车等外荷载对桥梁挠度形成的作用；

（四）在桥梁的施工过程中，由于施工技术不到位，使预应力损失增大，引发桥梁跨中挠度的增大；

4.主梁、纵向湿接缝及横隔板局部混凝土有缺损、露筋现象。个别盖梁、墩柱混凝土有小面积缺损、露筋、网裂现象。其主要原因是由于下部结构内部水化热与外部温差产生的温度拉应力使混凝土干缩造成的。

五、预应力混凝土桥梁易产生病害的维修方法

1.混凝土裂缝处理

对于缝宽≤0.15 mm的裂缝，利用封缝胶进行封闭处理；对于缝宽＞0.15 mm的裂缝，应采用优质的灌注胶进行混凝土结构表面裂缝的化学灌浆补强。

2.混凝土缺损、露筋修复

①对混凝土结构表面出现的蜂窝、麻面、松散、空洞、脱落、露筋及表面锈蚀等区域，先进行人工凿除或用高压水进行冲洗，将这些区域的松散、污损的部分清理干净，直至露出新鲜坚硬的混凝土。②露筋部位先进行除锈处理，确保该部位没有油污、油脂、灰尘及附着物存在，然后对露出的钢筋进行除锈和阻锈处理，再用环氧砂浆进行修复补强。③存在空洞的部位应将空洞面完全凿除，直至露出实浇面，补缺厚度及面积在施工中根据实际情况调整。

3.泛碱、水侵蚀处理

对于严重泛碱修复的区域，先对表面已经氧化的砼表层进行凿除，露出新鲜砼面，然后洒水，湿润已凿出的新鲜砼面，在保持湿润且无水的条件下，用聚合物砂浆或环氧砂浆对结构进行修补。修补完成后潮湿养护 7 d，不严重的可打磨后直接刷建筑结构胶。

4.网裂处理

网裂不严重的部位直接用环氧砂浆处理；网裂较严重部位用黏贴钢板处理。钢板黏贴施工顺序如下：对钢板进行表面处理，按所需尺寸切断钢板，用打磨机

研磨，使钢板表面露出钢材肌体；然后对混凝土表面进行修凿，使其平整，用丙酮或二甲苯擦洗修补部位的混凝土表面及钢板面，以便去除黏结面的油脂和灰尘；在钢板和混凝土黏结面上均匀涂刷环氧基液黏结剂，然后用方木、角钢和固定螺栓等均匀的加压力压贴钢板；养生到要求时间后拆除压贴用的方木等材料；最后在钢板表面上涂刷养护涂料。

结束语

预应力混凝土优点虽然多，但是成本高导致了它使用范围有限，这需要我们不断的开发研究，让预应力混凝土能应用到更多的工程里。

参考文献：

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[2]蒙云. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].人民交通出版社，2004.

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