U型桥台起着衔接台后路基和支撑桥跨的作用, 构造简单又可就地取材, U型桥台常常出现纵逢、横缝、斜缝, 纵逢是主要开裂形式, 但研究很成熟, 斜缝出现较少, 影响不明显, 横缝出现的概率仅小于纵缝, 但对其研究不如纵缝那么完善, 本文从U型桥台横向裂缝产生机理及处理方法上入手, 利用壁可法对横向裂缝进行修补处理, 结合实际工程对加固前后桥台强度进行试验测定, 经过对比证明壁可法在处理横向裂缝方面具有较大的作用。
1 U型桥台裂缝形式阐述及处理方式
1.1 U型桥台裂缝形式统计及产生原因分析
实际调查, 发现U型桥台出现的病害主要有侧墙倾斜外移、前墙发生裂缝、锥坡沉陷坍塌等, 桥台裂缝主要可以分为三类, 纵逢、横缝、斜缝, 据不完全统计, 三类裂缝占所百分比如图1所示。
按照纵逢和横缝出现的位置, 相关研究者对其出现概率及部位做了统计, 前墙裂缝出现比例为30%, 侧墙为70%。运营期间裂缝的产生主要和以下因素有关:车辆超载、台后土压力的增大及结构设计尺寸的不合理、地基基础的沉陷、温差影响等, 其中地基基础承载力不足和温差影响是导致裂缝产生的主要因素。车辆超载对过高过宽桥台, 造成前墙线性抗弯刚度过小, 侧墙约束变小导致桥台在弯剪联合作用下开裂;台后土压力增大和台内材料的选择有关, 若台内排水不畅, 材料选择不当时, 将使填土内摩擦角增大, 从而产生过大的土侧压力, 造成桥台前墙和侧墙的外倾;桥台结构设计不合理, 比如桥台宽度过大导致侧墙对前墙中不约束变小, 在相同土侧压力作用下, 前墙中部变形相应增大并达到最大值, 造成前墙中部开裂等。
综合以上因素得出如下的结论, 产生横向裂缝的主要原因是台后填土压力增大、温差导致的路面结构热胀形成对台背的推力等超出前墙的最大拉应力要求。
2 壁可法在U型桥台横向裂缝中的运用
2.1 壁可法工作原理
壁可法主要是利用一种具有水一样的流动性、渗透性比较高的高分子混凝土粘结剂, 把该粘结剂通过注入器橡胶管, 利用该橡胶管的自身收缩性能, 把该粘结剂以保持低压持续的灌注方式进行自动注浆。在实际的应用中, 一定要保持缓慢均匀的灌浆压力, 以确保在灌浆过程中把裂缝中的空气通过混凝土排出, 消除气阻现象, 保证粘结剂能够更好的灌注到裂缝的末端, 进而保证灌胶质量, 达到真正的补强效果。该方法的注胶过程中的内部压力变化图如下图2:
2.2 壁可法施工工艺及对桥台横向裂缝的处理
壁可法具体的施工流程为:表面处理-粘结注入座-密封裂缝、养生-安装注入器-注入材料、凝固养生-表面清理。壁可法通常要求注射压力保持在0.3MPa, 缓慢均匀注浆, 要保证缝隙内空气全被挤出, 防止出现气阻。壁可法可将材料注入0.2mm裂缝的末端, 保证树脂材料充满整个缝隙, 另外横向裂缝的内部上下面参差不齐, 可以保证在注入材料的作用下, 使裂缝上下面充分粘结, 裂缝经壁可法修补后, 桥台在行车荷载和台后推力作用下, 裂缝之间的高分子树脂材料又被挤压, 使得缝隙之间的衔接更加紧密, 增强裂缝处混凝土的强度, 实现加固效果。
3 试验及工程实例对比
某高速公路的一座桥梁上部结构型式为1×16m预应力混凝土空心板, 下部结构型式为U型桥台, 经过调查分析, 由于桥台不均匀沉降和温度效应力的影响, 致使桥台出现横向裂缝, 裂缝宽度为0.3~0.4mm, 缝宽已经超出了《公路桥涵养护规范》中的最大缝宽规定值, 经过研究, 决定采用壁可法对此裂缝进行修补。
3.1 强度试验
桥台台身用C30混凝土浇筑。修补前, 用回弹法对桥台台身的几个部位进行了强度测量, 测量结果如下表1, 通过测量结果可知, 混凝土的强度值大约为28.2左右。
采用壁可法修补, 等到胶液凝固且注胶龄期过后, 选择代表性的裂缝进行钻芯并进行抗压强度试验, 结果如表2:
壁可法修补后混凝土的抗压强度可以回到混凝土实测强度值的94%左右, 进行劈裂试验, 破坏不再发生在裂缝处, 即使出现在裂缝处, 破坏面积小于总面积的15%, 明壁可法对裂缝的补强效果明显。
3.2 雷达无损检测
壁可法能否把裂缝注满胶液或者把胶注入到裂缝末端, 对裂缝的补强具有很重要的意义, 采用雷法无损检测方法进行探测。该方法利用的是材料的介电常数不同, 通过搜集不同介电常数界面上反射回来的电磁波, 来确定裂缝的深度及走向。雷达图像如下图3所示:
由图像可以看出, 注胶后的裂缝使用雷达得到的图像的整体性比较好, 裂缝处的反射信号比较弱, 说明裂缝内注入材料的介电常数和混凝土的介电常数相接近, 不可能是空气或水, 表明裂缝已被胶液注满。
4 结论
(1) U型桥台裂缝以纵逢为主, 横缝较少, 纵裂缝主要出现在前墙与侧墙的角隅出, 横向裂缝主要出现在前墙中下部。
(2) 通过试验证明, 壁可法对U型桥台的横向裂缝具有明显的改善作用, 起到真正意义上的补强效果。
摘要：首先对U型桥台的主要开裂形式及导致开裂的原因做了统计, 针对一些开裂的处理方法做重要阐述;介绍了壁可法的工作原理, 说明了壁可法在处理横向裂缝中的作用和优势, 通过试验和实际工程比较表明:壁可法对修复桥台横向裂缝具有很大作用, 通过壁可法加固桥台可使修补后混凝土抗压强度回到无裂缝时实测强度值的94%左右, 在同一位置破坏面积小于总面积的15%。由此说明壁可法对桥台横向裂缝的补强具有很大的作用, 在实际工程运用中具有很大的意义。
关键词：U型桥台,裂缝,壁可法
参考文献
[1] 陈军.周水兴.张玉柱.U型桥台构造形式探讨[J].重庆交通学院学报.7-10.2007.02
[2] 栾建平.荣耀.尹华杰.U型桥台裂缝成因统计分析[J].南昌航空大学学报.74-78.2009.01
[3] 周水兴.胡娟.张敏.重力式桥台开裂的机理分析.9-11.2005.08