淺談鋼管混凝土拱橋的損傷破壞與加固

李文秀

【摘 要】鋼管混凝土拱橋?qū)儆阡摗炷两M合結(jié)構(gòu)的一種，它根據(jù)鋼管與混凝土的組合關(guān)系分為內(nèi)填型鋼—混凝土拱橋組合形式與內(nèi)填外包型鋼—混凝土拱橋組合形式。本文主要介紹以上兩種鋼—混凝土拱橋破壞的幾種主要形式及這幾種破壞形式的主要原應(yīng)，以及這幾種破壞的形式的主要預(yù)防與加固方法。

【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土拱橋；破壞形式；破壞原因；加固方法

鋼管混凝土拱橋在使用過程中，由于鋼管混凝土拱肋脫空，管內(nèi)混凝土不密實，焊縫出現(xiàn)裂縫，拱肋鋼管銹蝕，吊桿破損等原因會使橋梁發(fā)生不同程度的損傷、開裂或老化，從而使橋的強(qiáng)度降低。所以我們在下面分別對于以上幾種原因分別解釋其產(chǎn)生的原因及如何預(yù)防與處理。

1 管內(nèi)混凝土不密實

1.1 管內(nèi)混凝土不密實的原因主要有兩個

1）是混凝土微膨脹量不足。

2）是鋼管內(nèi)排氣不良，鋼管內(nèi)存有空氣，造成鋼管混凝土存在空隙。它主要由三種原因造成：（1）鋼管排氣管堵塞，鋼管內(nèi)空氣不能完全排出；（2）在混凝土泵送過程中，現(xiàn)場混凝土供應(yīng)不及時，混凝土輸送泵設(shè)備故障，泵送過程中出現(xiàn)混凝土間斷的現(xiàn)象，混凝土泵送不能連續(xù)不斷進(jìn)行，造成鋼管內(nèi)空氣排氣不暢；（3）混凝土與鋼管壁粘結(jié)不良，鋼管壁與混凝土之間形成空隙。

1.2 提高鋼管混凝土密實度的措施

1）設(shè)計合理的鋼管混凝土配合比

鋼管混凝土灌注質(zhì)量與混凝土配合比設(shè)計是否合理有著直接的關(guān)系。混凝土配合比對砼的質(zhì)量影響主要有以下幾個方面：（1）水灰比，坍落度對砼的影響；（2）微膨脹劑摻量的控制；（3）混凝土初凝時間的控制。

2）嚴(yán)格控制鋼管混凝土拌合質(zhì)量

3）加強(qiáng)對混凝土泵送現(xiàn)場的施工

4）提高施工人員質(zhì)量意識，編制科學(xué)的工藝流程

2 鋼管混凝土拱肋脫空

鋼管混凝土拱橋的拱肋脫空分為兩種類型：一種是成橋后管內(nèi)核心混凝土不密實或產(chǎn)生空洞，比較常見的有拱腳處混凝土密實度差，拱頂處混凝土產(chǎn)生空洞及拱肋處混凝土密實度不均勻，或者出現(xiàn)分層離析等。它是由于在施工過程中，在泵送管內(nèi)混凝土?xí)r，由于泵送系統(tǒng)泵送混凝土不到位，或者混凝土攪拌量未達(dá)到要求。另一種是鋼管與混凝土在交界面處產(chǎn)生裂隙，兩個脫離，他是鋼管混凝土主要脫空形式。這種形式的脫空分兩種情況，一種是鋼管與混凝土的徑向脫空，另一種是縱向脫空（拱肋鋼管分倉澆筑混凝土?xí)r，分倉隔板處易發(fā)生總想脫離）。它是由于橋梁在運營過程中，由于受到軸向壓力，混凝土配合比不合適，溫度變化（包括升溫和降溫），或者混凝土收縮，徐變及微膨脹劑失效。

3 焊縫處出現(xiàn)裂縫

焊縫在焊接當(dāng)中開裂的原因為應(yīng)力、拘束力、剛性、化學(xué)成分、焊縫予留的間隙、電流、焊道、母材清潔度等。這些因素都可能是造成焊縫開裂，因此，焊縫出的裂縫我們也應(yīng)該十分注意。

焊縫處出現(xiàn)裂縫的預(yù)防方法：1）優(yōu)先采用螺旋焊管，無螺旋焊接管時，也可以用滾床自行卷制鋼管，但卷管的方向應(yīng)與鋼板壓延方向垂直且對管的內(nèi)徑有一定的要求；2）對于小直徑鋼管應(yīng)采用點焊定位，對于大直徑鋼管應(yīng)另用附加鋼筋焊于鋼管外壁作臨時固定聯(lián)焊。在鋼管對接焊過程中，如發(fā)現(xiàn)點焊定位處的焊縫出現(xiàn)微裂縫，則該微裂縫部位必須全部鏟除重焊；3）為了確保聯(lián)接處的焊縫質(zhì)量，在現(xiàn)場拼接時，在管內(nèi)接縫處必須設(shè)置附加襯管。

4 拱肋鋼管銹蝕

4.1 影響鋼管混凝土銹蝕的因素

影響鋼管銹蝕的因素很多，主要是周圍環(huán)境對鋼管的作用。其中主要因素有大氣、雨水成分，環(huán)境雜質(zhì)，溫度，濕度，冰凍等，對于鋼管混凝土的銹蝕主要有環(huán)境中的大氣引起的，大氣腐蝕的快慢及主要控制因素在很大程度上取決于大氣濕度及其組成成分。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)工作環(huán)境的pH值對鋼管銹蝕也有一定的影響，處于海水壞境的中的海工結(jié)構(gòu)，以及常年處在撒鹽除冰環(huán)境中的市政結(jié)構(gòu)，鋼管表面溶液中氯離子濃度較大，是鋼管嚴(yán)重銹蝕。環(huán)境對鋼管銹蝕的因素還有二氧化碳濃度，氧氣濃度及侵蝕介質(zhì)的濃度有關(guān)。

4.2 防治鋼管混凝土銹蝕的方法

4.2.1 噴涂式

在鋼管表面上噴涂相應(yīng)的涂料，能夠有效地將鋼管與空氣隔絕，從而使鋼管免受大氣的氧氣，水汽和其他有腐飾性的離子的侵蝕。

4.2.2 外包玻璃鋼

外包玻璃鋼就是在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的外面包上玻璃鋼。

5 吊桿破損

5.1 吊桿破損的原因

吊桿破損有分為三種：1）鋼索破損，吊桿鋼索破損的原因主要有強(qiáng)度問題，疲勞問題和腐蝕問題。2）錨具破損 錨具的破損主要由疲勞和腐蝕引起的。3）防護(hù)破損 防護(hù)破損的原因有防護(hù)材料自生收縮，吊桿鋼索松弛引起防護(hù)材料變形，吊桿受交變荷載引起防護(hù)材料變形，溫度變化引起防護(hù)材料變形，防護(hù)材料老化等。

5.2 吊桿破損的處理方法

1）對于邊吊桿，將邊吊桿下錨固點置于橫梁底部，從而使邊吊桿得到延長，使根部所受彎剪效應(yīng)大為減少，從而可較好的改善邊吊桿受力狀態(tài)。

2）為保證索體與水汽完全隔離采用雙層無粘結(jié)HDPE護(hù)套和錨頭內(nèi)灌入油脂。

6 小結(jié)與討論

本文主要介紹了鋼管混凝土拱橋在使用過程中，由于鋼管混凝土拱肋脫空，管內(nèi)混凝土不密實，焊縫出現(xiàn)裂縫，拱肋鋼管銹蝕，吊桿發(fā)生破損等幾種因素引起鋼管混凝土損傷的原因及如何處理。除了這幾種因素，還有很多其他的因素也會引起鋼管混凝土損傷，例如橫梁下吊桿錨固部位錨頭部位銹蝕，吊桿套環(huán)，套筒銹蝕，吊桿與人行道接縫脫開，墩臺開裂嚴(yán)重，墩臺帽梁開裂，露筋且銹蝕較普遍，行車道板和人行道板之間鏈接處出現(xiàn)裂縫，梁上混凝土脫落，露筋等原因也可能會發(fā)生不同程度的損傷、開裂或老化。由于篇幅原因，就不再做介紹。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]