桥梁常见病害Word文档下载推荐.docx
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得分
评阅人
答辩小组
组长
成绩
系主任签字:
年月日
毕业设计任务书
题 目
承担指导任务单位
土木工程系
导师
姓名
职称
一、设计(论文)内容
1、桥梁病害及防治的资料收集
2、开题报告和外文翻译
3、桥梁病害的类型,包括:
上部构造的病害:
桥头跳车,混凝土开裂、钢筋锈蚀等。
下部桥墩及基础的病害:
基础不均匀沉陷;
基础的滑移和倾斜,以及基底局部冲空。
4、分析桥梁病害产生的机理
5、对桥梁病害的防治(包括设计及施工两方面)
6、专业外文翻译
二、要求
1、毕业设计要尽快明了设计内容和要求,查找及阅读参考资料,复习有关专业知识和基本理论知识。
2、结合课题独立思考,严禁抄袭。
3、说明书应计算正确,逻辑严谨,条理清晰,书写整洁,图面清楚,符合有关规范要求。
4、翻译与课题有关的外文资料,译文字数不少于3000汉字。
5、必须按时完成毕业设计,认真做好答辩的准备工作。
6、提交电子文档,纸质论文
7、中文文献不低于15篇,英文文献不低于5篇
三、应收集的资料及参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000中华人民共和国行业标准
[2]《桥梁工程》人民交通出版社姚玲森主编1985
[3]《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》张树仁、鲍卫刚等主编人民交通出版社2004
教研组主任签字
时 间
年 月日
[4]《桥梁通用构造及简支梁桥》胡兆同陈万春主编人民交通出版社2000
[5]《道路桥梁工程施工手册》天津市市政工程局主编中国建筑工业出版社1985
[6]招投标合同管理索赔王平中国电力出版社2006第十二周论文答辩
[7]建设工程合同管理中国建设监理协会知识产权出版社2003
[8]混凝土技术禁忌手册王华生机械工业出版社2002
[9]混凝土质量控制标准GB50164-92
[10]大体积混凝土温控与防裂彭立海//阎士勤黄河水利出版社2005-11-1
[11]钢筋混凝土简支板梁式桥病害调查分析与评价[J].王有志孙大海徐鸿儒.华东公路2002(4)
[12]桥梁钢筋锈蚀及其对策[J].公路陈昌伟李昌铸张键.1999(6)
[13]梁(板)桥常见伸缩缝损坏成因及修补措施[J].山西交通科技王伟亚张秀海.2002(4)
四、进度计划
第一周收集资料,制定工作计划
第二周开题报告
第三周外文翻译
第四周混凝土桥梁常见病害的类型
第五至第七周混凝土桥梁常见病害的机理分析
第八至第十周对桥梁病害的防治(包括设计及施工两方面)
第十一周毕业设计的整理
第十二周论文答辩
毕业设计开题报告
专业
一、选题的研究背景
混凝土桥梁在使用中常存在一些常见病害,如钢筋腐蚀、桥面裂缝等,这些病严重影响了桥梁的使用性能,如不及时修补和维护,还会造成主体结构的破坏。
若对每座桥梁都组织专家检查之后再确定养护维修方案,必定耗费大量人力、物力,这在目前的条件下是不现实的。
如何做出正确的检查,掌握确切的病害情况,及时制定出合理、经济的防护维修方案,截至前理论上尚没有很好的解决办法,究其原因,主要是对病害缺乏系统、清楚的认识。
桥梁结构不可避免的会出现损伤和病害,因此,必须加强病害的预防。
具体来说,一是加强经常性的养护维修,建立起日常检查机制,以保证桥梁运营安全防止病害的扩展。
二是定期对桥梁进行“体检”,对桥梁结构进行运营潜力评估。
三是贯彻执行“预防为主的原则。
对桥梁病害进行预防处理,首先要进行桥梁检查,必要时还须进行桥梁荷载试验,以掌握结构的技术状况和安全状态,分析病害的原因及严重程度,以便从安全、经济、适用等方面综合考虑是否进行维修加固。
对可以进行维修加固的桥梁,也应区分情况,分析病害原因,采取相应的处治措施。
因此,正确分析桥梁病害成因,掌握不同类型桥梁、不同病害的特点,针对具体问题迅速简捷地制定相应对策,具有较大的经济价值和社会效益。
二、国内外研究现状
国内外对现役桥梁的检测报告表明,缺陷桥梁已越来越多出现,不少桥梁已经或者正在发生老化、破损、出现裂缝等现象,严重影响了桥梁的正常使用。
深入分析缺陷桥梁的病害成因,并以此指导桥梁设计施工以及监测已经成为工程界关注的问题。
文章以国内拆除的跨径最大的钟祥汉江公路大桥为例,根据该桥的相关资料以及拆除施工中得到真实数据,利用BP神经网络对病害桥梁拆除有限元计算的数据结合钢束的布置方案推算出各个钢束的现存预应力,可以计算出各根钢束的预应力损失值,分析该桥的病害成因,从而对同类桥梁的设计和施工具有一定的指导作用。
三、本文拟研究主要内容
由以上几种主要的病害,可以看出混凝土的侵蚀与混凝土的强度无关,而与混凝土的密实度、孔隙特征和外界环境相关,钢筋混凝土结构的裂缝和毛细孔,是各种有害介质进行侵蚀的通道,如何致力于提高钢筋混凝土的密实度,切断与有害介质侵入的通道(即便是水和气体也会对钢筋混凝土具有一定的侵蚀性),对抑制混凝土桥梁各种病害的发生,提高结构的抗侵蚀能力和桥梁的使用寿命有着重要的意义
指导教师签字
时间
年 月日
摘要
如何对既有桥梁做出正确的检测、评估及加固,目前理论上尚没有很好的解决办法,究其原因,主要是对病害及其发生机理缺乏系统、清楚的认识。
因此,掌握不同类型桥梁、不同病害的特点,分析其病害成因,针对具体问题迅速简捷地制定相应对策,是当前桥梁工程界研究的热点。
钢筋混凝土桥梁在修建或运营一段时间后往往会伴有病害的发生,如桥头跳车、混凝土开裂、钢筋诱蚀等,对混凝土桥梁产生不同程度的损伤,影响结构的正常使用,降低其使用性能及使用寿命。
桥梁常见的缺陷和病害
1上部构造的缺陷和病害
主梁或主拱圈受拉部位开裂、破损、承载力下降;
桥面铺装有裂缝、沉陷、龟裂;
桥头跳车;
防水层排水功能不完善;
水渗漏病害引起钢筋锈蚀、混凝土剥离;
支座位置不正确或损坏引起倾斜、错台及位移等。
2下部墩台及基础的病害
基础的缺陷和病害主要表现为:
承载力不足而使基础不均匀沉陷,基础的滑移和倾斜,以及基底局部冲空,基础结构物的异常应力和开裂。
关键词:
钢筋混凝土桥梁病害防治
Abstract
Howtomaketherightexistingbridgeinspection,evaluationandreinforcement,thepresenttheoryisstillnogoodsolution,reason,mainlyforthemechanismofdiseaseandlackofsystematicandclearunderstanding.Therefore,masteringdifferenttypesofbridges,thecharacteristicsofdifferentdiseases,analysisofthecausesoftheirdisease-specificissuestodeveloprapidsimplecountermeasures,isthecurrentbridgeengineeringresearchfocus.
Builtorreinforcedconcretebridgeisrunningafteratime,beaccompaniedbydiseases,suchasthebridgeheadtojump,theconcretesteeltrapiscracking,andconcretebridgeforadegree,affectthestructureofnormaluseandreducetheuseofperformanceandservicelife.
Bridgescommondeficienciesanddisease
Anupperofdefectsanddisease
One.Mainbeamorarchandpartsoftheringwasopenandbreakdown;
deckacrackandsankdown,bridgehead;
jumpoffthefunctionistoimprovethewaterleakage;
diseasecaused,reinforcedconcretesupporttopredicatesstrippingaccents;
arecorrectordamagecausedtothewrongtable,andthedisplacementand
Two.lowerstageofthediseaseandramps
Basicdefectsanddiseasemainly:
oftheunderlyingunevensink;
basisoftheirremoval,andalocalbasisandattheempty;
infrastructureoftheextraordinarystressandthecracking.
Keywords:
reinforcedconcretebridgediseaseprevention
目 录
第1章绪论1
1.1选题的研究背景和意义1
1.1.1背景1
1.1.2研究意义1
1.2国内外研究现状2
1.2.1桥梁面临的严重病害情况2
1.2.2国内外对桥梁病害原因的分析3
1.3研究内容4
1.3.1混凝土4
1.3.2钢筋5
1.3.3混凝土表面的防护层5
第2章桥梁结构常见病害7
2.1桥面铺装病害7
2.2冻融病害8
2.3混凝土裂缝病害8
2.3.1荷载引起的裂缝8
2.3.2温度引起的裂缝9
2.3.3收缩引起的裂缝9
2.3.4钢筋锈蚀引起的裂缝9
2.3.5冻胀引起的裂缝10
2.3.6材料质量引起的裂缝10
2.3.7施工质量引起的裂缝10
2.4锈蚀病害11
2.4.1氯离子的侵入11
2.4.2碳化12
2.5桥梁附属结构物的病害12
2.5.1伸缩缝病害拱顶裂缝12
2.5.2支座病害13
2.6基础冲刷病害14
第3章桥梁病害成因分析15
3.1设计方面的因素15
3.1.1设计标准低15
3.1.2结构不合理15
3.1.3计算和设计不完善16
3.2施工和管理的因素16
3.2.1施工质量低16
3.2.2管理制度有待完善17
3.2.3全寿命责任制18
3.3使用的因素20
3.3.1桥面超载或荷载标准不明20
3.3.2变形与变形障碍20
3.3.3风雨侵袭及自然作用21
3.3.4受意外强击21
3.3.5温度的变化21
3.3.6地震、洪水等自然灾害的危害21
第4章对策分析22
第5章结论和建议24
参考文献:
26
致谢27
附录28
附录A英文原文28
附录B中文译文33
第1章绪论
1.1选题的研究背景和意义
1.1.1背景
对桥梁病害进行预防处理,首先要进行桥梁检查,必要时还须进行桥梁荷载试验,以掌握结构的技术状况和安全状态,分析病害的原因及严重程度,以便从安全、经济、适用等方面综合考虑是否进行维修加固。
因此,正确分析桥梁病害成因,掌握不同类型桥梁、不同病害的特点,针对具体问题迅速简捷地制定相应对策,具有较大的经济价值和社会效益。
1.1.2研究意义
早期设计施工的桥梁在长期重荷载、大交通量的运营情况下,大部分桥梁都出现了不同程度的病害。
对这些桥梁进行病害分析,提出相应对策,进行维修加固,具有显著的经济效益和社会效益。
特别是混凝土拱桥,具有一定的超载能力,只要找到病害的原因,并进行相应的处治,其大多数是可以继续运营的。
20世纪70年代以后修建的大量钢筋混凝土桥梁(服务期满30年)。
将进入桥梁维修的高峰期,透彻研究桥梁病害的根源是桥梁维修的根本所在。
因此,研究桥梁病害机理与防护对策,并及时采取处治和防范措施,可延长现有桥梁的使用寿命,同时,在设计和修建新的桥梁时,选用合适的材料和结构形式,以延缓病害的发生,从而减少桥梁养护工作量,节省养护费用。
美国公路战略研究项目(SHRP)报告统计,1986年,美国修复因钢筋锈蚀引起的桥梁损坏花费200亿美元,而且该费用还在以每年5亿美元的速度递增,由此可见,用于既有病害桥梁的维修加固费用非常昂贵。
同时,旧桥加固工作困难大,技术要求高,因此更需对桥梁结构的病害进行合理分析,对症下药,找出合理的处治方法,以节省资金和施工周期。
既有桥梁加固和改造实践表明:
利用既有桥梁加固,不仅提高桥梁技术标准,与拆除另建新桥相比,工期短、资金省,而且对现交通运输影响小,有的甚至是在不中断交通的情况下,也能完成桥梁的加固与拓宽。
1.2国内外研究现状
1.2.1桥梁面临的严重病害情况
1.2.1.1砼梁式桥的病害
在全部桥梁中,砼桥梁占绝大多数(1989年欧洲砼桥梁占桥梁总数的70%,美国砼桥梁占72%,我国砼桥梁占90%以上).近年来国内关于砼桥梁病害和破坏事故的报道屡见不鲜,其数量远远超过钢桥。
(1)桥梁病害对交通运输安全畅通影响严重,修复重建费用巨大,成为世界各国共同关注的问题美国联邦公路署在1989年提交国会的一份报告《国家公路和桥梁现状》中提到:
“现积压有待修补的砼桥梁的维修费用为1550亿美元”。
(2)美国每年用于砼工程的维修费用高达300亿美元,因除冰盐引起钢筋锈蚀而限载的公路桥梁已占全部桥梁的1/4。
美国土木工程学会在2001年指出,美国基础设施在未来的5年需要花费1.3万亿美元来解决目前基础设施中存在的缺陷.就桥梁而言,29%的桥梁被界定为具有功能性缺陷,将需要在未来的10年中每年耗费106亿美元来解决改变这一问题.国内缺乏这方面的准确统计数据,但根据1994年秋检统计,我国铁路桥梁共有病害桥6137座,占桥梁总数的18.8%,其中砼桥2675座,占病害桥梁的43.6%。
1.2.1.2钢筋混凝土拱桥的病害
我国在60-70年代修建了大量的拱桥,不少桥梁因为严重的开裂和锈蚀问题,而不得不加固或拆除重建.还有,自国内开始修建钢管砼拱桥以来,尽管这种桥型在设计理论和耐久性防护等诸多方面还不够成熟,但却在不到15年的时间内修建了多达200余座,目前主跨200m以上的拱桥中,钢管砼拱桥的数量已超过一半.这样的发展速度固然令人欣喜,但即使是亲自参与设计和施工的人员也不能不承认,由于理论和施工方面存在的问题,钢管砼拱桥的使用前景和耐久性并不乐观.
可以预言:
当我们欣慰于近20年桥梁建设高速发展的时候,可能想象不到20年后我们将不得不为了这些桥梁的维修、加固付出难以想象的沉重代价。
桥梁普遍面临着众多的病害,其中又以上部结构的病害情况更为严重。
1.2.2国内外对桥梁病害原因的分析
混凝土病害是一个复杂的问题,与混凝土原来的质量和工作环境有很大关系。
水泥胶浆的多孔性,它的化学与物理特性,低张力强度和脆性等是混凝土病害的关键因素。
混凝土原料的质量、设计的不完善和浇筑及养护过程中出现的问题也是病害产生的重要原因。
1.2.2.1钢筋锈蚀
锈蚀是金属铁发生氧化的电化学过程,生成氧化铁。
钢筋锈蚀需要水和氧气同时存在。
当混凝土结构内部的相对湿度达到40%时,锈蚀就开始了,相对湿度达到70—80%时,锈蚀速度达到最大。
当相对湿度超过70—80%或整个混凝土结构完全浸没在水里时,由于氧的供应量不足,因此锈蚀速度反而下降了。
另一方面,氯离子的存在会加速锈蚀速度。
炭化反应主要是水泥中的石灰,大气中的二氧化碳和某些酸性物质,如二氧化硫和二氧化氮之间的反应。
这个中性化反应的结果导致混凝土pH值的下降,使得钢筋表面的钝化膜逐步丧失而引发钢筋锈蚀。
同时炭化反应也会加剧由于氯离子渗入而导致的锈蚀。
1.2.2.2冻融破坏
冻融循环使混凝土中的水结冰膨胀而产生张力,从而导致结构开裂。
通过加入引气剂,使得混凝土结构内部形成大小合适的气穴可以有效地减少冻融对混凝土的破坏。
没有加入引气剂的混凝土常常需要维修与保护,防止冻融循环造成的破坏。
1.2.2.3碱骨料反应
碱骨料反应是指水化水泥中的碱性物质与骨料中可反应化学成分之间发生化学反应。
一般来说有两类碱骨料反应:
碱一碳反应:
碱性物质与含有碳酸盐类物质的骨料(如白云石等)发生化学反应:
另一类是碱一硅反应:
碱性物质与含硅酸盐类物质的骨料(如蛋白石和硅酸石灰石等)发生化学反应。
碱骨料反应的结果是在水泥骨料表面发生膨胀性断裂,从而导致混凝土结构开裂。
比起由于钢筋锈蚀而导致的病害和开裂,碱骨料反应的过程要慢的多。
1.3研究内容
由以上几种主要的病害,可以看出混凝土的侵蚀与混凝土的强度无关,而与混凝土的密实度、孔隙特征和外界环境相关,钢筋混凝土结构的裂缝和毛细孔,是各种有害介质进行侵蚀的通道,如何致力于提高钢筋混凝土的密实度,切断与有害介质侵入的通道(即便是水和气体也会对钢筋混凝土具有一定的侵蚀性),对抑制混凝土桥梁各种病害的发生,提高结构的抗侵蚀能力和桥梁的使用寿命有着重要的意义。
主要处理措施如下:
1.3.1混凝土
1.3.1.1选用适当的补强混凝土或砂浆
被侵蚀松动的混凝土,胶结结构已经遭到破坏,丧失了原有的强度和承载能力。
在进行处理时,应剔除松动的混凝土,采用适当的混凝土或砂浆补强,侵蚀严重的应考虑增大原来结构的尺寸,降低混凝土表面的拉应力,抑制裂缝的发生,增强结构的承载能力。
补强的混凝土或砂浆应具有以下性能:
(1)和易性好,具有较好的弹性和低收缩率,使补强的混凝土不开裂。
(2)与既有混凝土构件要有较高的粘接力,以及相一致的线膨胀系数,满足
结构要求的抗弯强度或抗拉强度。
(3)要有较高的密实度以及抗化学侵蚀的性能,满足抗渗、抗冻要求。
(4)位于侵蚀环境水中的桥墩,应采用防水混凝土和适当的混合掺料或添加
剂。
1.3.1.2提高混凝土的密实度
一般病害的发生是以水为载体,通过裂缝或孔道到达混凝土内部和钢筋位置,而且裂缝越大,侵蚀的速度就越快,实验表明,桥梁结构要达到百年的使用寿命,裂缝宽度必须控制在0.15mm以内。
病害处理应包括改善结构材料的防水性能和提高密实度两个方面。
对于既有结构混凝土的裂缝,可以通过埋设注浆嘴进行高压注浆的方法进行填塞封堵:
对于贯通的毛细孔,可以采用新型的渗透结晶型材料通过毛细孔进入混凝土内部,与混凝土本身的某些物质发生反应,生成凝胶,堵塞毛细孔,提高混凝土的密实度,增加抗渗性,从而提高混凝土的抗侵蚀能力和使用寿命。
1.3.1.3适当增加混凝土保护层的厚度
在混凝土耐久性规范中,规定了最小保护层厚度,较原来的钢筋混凝土规范有了很大的提高,这是一条防止混凝土被侵蚀的重要手段,可以将延长有害物质到达钢筋的时间,延缓了钢筋的腐蚀,使钢筋混凝土的有效寿命得到提高。
但在混凝土耐久性规范发布之前,混凝土钢筋的净保护层厚度仅为15mm,从结构受力的角度,使截面的有效高度和承载能力较大,而从抗侵蚀能力来讲,则正好相反,在恶劣的环境下,侵蚀很容易到达钢筋位置,引起钢筋的锈蚀和混凝土裂缝的进一步发展。
所以对于侵蚀严重的结构应考虑适当增加混凝土保护层的厚度,补强的混凝土净保护层厚度满足《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》的要求。
1.3.2钢筋
尽管混凝土具有较好的抗渗性,但由于施工条件、施工质量的不同以及在运营过程中养护的问题,难以避免存在微小的孔隙和裂缝,使有害物质容易侵入,造成钢筋的腐蚀。
对于侵蚀轻微的钢筋混凝土结构,在混凝土基面涂刷阻锈剂,通过渗透进入混凝土中,同时不妨碍混凝土的透气性及水分散发,保护混凝土中的钢筋,防止其进一步锈蚀。
阻锈剂的掺入量与有害物质的渗入总量有关,使结构在设计使用寿命内不会因钢筋锈蚀而发生破坏。
对于侵蚀严重的钢筋混凝土结构,应该在剔除松动的混凝土后,检查钢筋的锈蚀情况,如钢筋只是表面锈蚀,应作除锈处理后,在钢筋表面涂刷阻锈剂,如果钢筋的有效面积明显减小,应该采用同型号的钢筋进行绑焊。
在混凝土补强后,在结构表面再喷涂阻锈剂。
1.3.3混凝土表面的防护层
处于恶劣环境下的混凝土桥梁,应在混凝土表面增设防护层在海洋及近海环境下,经过对多种混凝土表面防护层进行试验,表明采用防护层保护的混凝土试件在探测深度范围内氯离子的渗入量比无涂层的低7倍以上,氯离子的含量值基本接近混凝土
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