¿Defectos estructurales de puentes y reparación de grietas?
1. Defectos de los Puentes de Hormigón
Las fisuras son los defectos más comunes en las vigas de hormigón armado. El análisis de las causas de las grietas puede proporcionar una base para la evaluación de riesgos y la reparación de grietas. Hay muchas razones para el agrietamiento del concreto, pero son básicamente las siguientes cuatro: consideraciones de diseño deficiente, uso inadecuado de materiales, calidad de construcción insatisfactoria, mantenimiento deficiente y efectos adversos del ambiente externo.
En segundo lugar, las grietas en los puentes
Un gran número de prácticas de ingeniería y análisis teóricos han demostrado que los componentes de hormigón armado funcionan básicamente con grietas. En las estructuras de puentes, las grietas ocurren inevitablemente cuando la tensión en la zona de tensión excede la resistencia a la tracción real del concreto o mortero. En las "Especificaciones técnicas para el mantenimiento de carreteras", el ancho de las grietas de las estructuras generales está limitado al rango de 0,20 a 0,25 mm. Cuando el ancho de las grietas está dentro del rango límite, generalmente es difícil que penetre la humedad de la atmósfera. en las barras de acero en grandes cantidades. Como resultado, las barras de acero no se corroerán gravemente y la durabilidad de la estructura no se verá afectada significativamente. Cuando las grietas superan el límite, se deben reparar para garantizar la durabilidad de la estructura.
En las vigas de hormigón pretensado, las grietas son más dañinas, permitiendo que el agua y la humedad penetren en los alambres de acero, provocando su oxidación. Dado que el diámetro del alambre de acero es mucho menor que el diámetro de la barra de acero, el impacto de la corrosión en el alambre de acero es mucho más grave que el de la barra de acero. Por tanto, el control de fisuras es más estricto en vigas de hormigón pretensado. Cuando el aire húmedo contiene más gases corrosivos, las restricciones en el ancho de las juntas también deberían ser más estrictas.
Los puentes de vigas pueden tener muchas grietas. A continuación se presentan principalmente las grietas comunes en puentes de vigas a través de puentes de vigas (losa) de hormigón armado simplemente soportados.
(1) Grietas verticales en la zona de tracción de vigas (placas)
Las fisuras verticales en vigas (placas) simplemente apoyadas son causadas por momentos flectores positivos, generalmente en vigas (placas) ) cerca de la mitad del claro, extendiéndose hacia arriba desde el borde de la zona de tensión de la viga (losa) en una dirección aproximadamente perpendicular al refuerzo principal (Figura 1a). El ancho de las grietas generalmente está entre 0,03 y 0,2 mm, y el espacio mínimo entre grietas es de 0,05 a 0,2 mm.
Para vigas continuas, excepto para las grietas verticales de abajo hacia arriba cerca de la mitad del claro, Las grietas verticales causadas por momentos de flexión negativos de arriba a abajo aparecerán cerca del punto de apoyo medio (Fig. 1b).
Las grietas anteriores son principalmente grietas por flexión producidas por vigas (placas) sometidas a carga. De hecho, según observaciones reales en pruebas de carga de puentes, bajo cargas más grandes, la longitud y el ancho de las grietas que originalmente se extendían más aumentan lentamente. Después de la descarga, el ancho de estas grietas básicamente puede volver a su estado original.
Figura 1 Las grietas son inevitables en los puentes de vigas de hormigón armado. En términos generales, siempre que la longitud de extensión de este tipo de fisura en el lado de la viga (losa) no alcance el eje neutro de la sección calculada y su ancho máximo esté dentro del rango de 0,2 mm, se considera una fisura normal. grieta. Para las grietas por momento de flexión positivo en la imagen, generalmente no se requiere tratamiento; pero para las grietas por momento de flexión negativo, incluso si las grietas son inferiores a 0,2 mm, se deben tomar medidas de impermeabilización para evitar la erosión por agua de lluvia y la corrosión acelerada del acero.
(2) Grietas oblicuas
Hay dos tipos de grietas oblicuas en puentes de vigas: una es la grieta oblicua en el alma de la viga causada por el esfuerzo de tracción principal (Figura 2a); el otro es el primer tipo: grietas oblicuas causadas por una débil resistencia a la flexión de las secciones oblicuas (Fig. 2b).
El primer tipo de grietas oblicuas se produce principalmente en el alma cerca del punto de apoyo de la viga, lo que se debe principalmente a una tensión de tracción principal excesiva. Las grietas generalmente comienzan desde el interior de la partición del extremo y suben hacia arriba a lo largo de grietas oblicuas de 45°-60°. El ancho de la grieta es pequeño en ambos extremos y grande en el medio, y desaparece antes de llegar a los bordes superior e inferior de la viga. Dado que hay más barras principales longitudinales (o tendones de acero longitudinales) en los bordes superior e inferior de la viga, se pueden suprimir las grietas diagonales, por lo que las grietas diagonales generalmente desaparecerán antes de llegar a estas barras principales o tendones de acero.
La razón de las grietas anteriores es que bajo la acción de la carga del vehículo, la fuerza de corte en el alma cerca del punto de apoyo es grande y el momento de flexión es pequeño, y porque la tensión de tracción principal excede la resistencia a la tracción. del hormigón, en el alma de la viga aparecen grietas oblicuas.
La razón principal del gran ancho de las grietas diagonales es la falta de barras diagonales (o estribos). En el caso de las vigas de hormigón armado pretensado, a menudo es causado por la flexión prematura de las vigas de acero diagonales y la falta de vigas de acero diagonales en los extremos de las vigas. Hay algunas vigas pretensadas (principalmente vigas continuas) en la sección anterior. Han aparecido grietas diagonales severas en los extremos de las vigas. Es muy difícil repararlas y reforzarlas.
El segundo tipo de grieta oblicua, también llamada grieta oblicua por flexión-cortante, es causada por la débil resistencia a la flexión de la sección oblicua (Figura 2b). Obviamente es diferente de las grietas oblicuas causadas por la tensión de tracción principal. Las grietas oblicuas por flexión y corte son similares a las grietas verticales causadas por momentos flectores positivos en las vigas. La grieta se extiende desde la parte inferior de la viga hasta el alma, y el ancho de la grieta es grande en la parte inferior y pequeño en la parte superior, a diferencia de las grietas oblicuas causadas por la tensión de tracción principal, que son grandes en el medio y pequeñas en ambos extremos. .
(3) Grietas a lo largo de las barras de acero causadas por la corrosión de las barras de acero (ver Figura 3)
Debido a la mala calidad del concreto o al espesor insuficiente de la capa protectora, el dióxido de carbono corroe y Carboniza la superficie de las barras de acero, reduciendo la resistencia alrededor de las barras de acero. La alcalinidad del hormigón puede provocar la destrucción de la película de óxido en la superficie de las barras de acero. Los iones de hierro en las barras de acero reaccionan con el oxígeno y la humedad que invaden la roca y el suelo, y el volumen de hidróxido de hierro oxidado aumenta de 2 a 4 veces en comparación con el volumen original, lo que hace que el hormigón de la capa protectora se agriete y se agriete longitudinalmente. a lo largo de las barras de acero. La longitud máxima de extensión puede alcanzar la mitad del claro de la viga y el ancho de la grieta puede alcanzar los 4 mm, lo cual es extremadamente dañino.
(4) Otras fisuras en puentes de vigas
①Grietas de red en los lados del alma de la viga
Este tipo de fisuras son generalmente de pequeño ancho y distribuidas en el alma de la viga La superficie del tablero es a menudo como una red rota, sin una regularidad determinada. Es causada por una contracción desigual dentro y fuera de la viga de hormigón y es una grieta sin acción de carga. Bajo la carga del vehículo, el ancho y la longitud de las grietas no cambian mucho.
②Grietas verticales en el costado del alma de la viga (ver Figura 4)
Las grietas a menudo ocurren en almas delgadas. Generalmente, el ancho de la grieta es mayor en la mitad del tramo y. gradualmente se ensancha hacia el extremo del haz. Cuanto mayor es el claro, mayor es el ancho de la grieta, siendo el ancho máximo de 0,15 a 0,3 mm. Bajo carga, la grieta se extiende hasta los extremos superior e inferior de la viga, pero generalmente solo se extiende hasta las alas superior e inferior. Las razones de tales grietas son generalmente que la luz de la viga es larga, las nervaduras de la viga son delgadas y las barras de acero están escasamente distribuidas. Bajo la influencia de la temperatura y la contracción, aparecen estas grietas.
③Grietas causadas por la concentración de tensiones
Debido a la concentración de tensiones, las grietas son propensas a ocurrir en cambios repentinos en la sección, como en las esquinas de diafragmas, esquinas de ménsulas y acero pretensado. cabezas de anclaje de tendones Espere cerca. Estas grietas se pueden evitar eliminando cambios bruscos de sección y tomando medidas estructurales razonables.
En tercer lugar, reparación de grietas
El objetivo de la reparación de grietas es restaurar las funciones estructurales reducidas por las grietas y garantizar la durabilidad de la estructura. En general, las grietas finas y cortas tienen poco efecto sobre la resistencia de la viga. Cuando hay muchas grietas y el ancho es grande, la rigidez de la viga se reducirá en consecuencia, las barras de acero se corroerán por medios dañinos y la vida útil de la estructura se acortará. "Especificaciones Técnicas para el Mantenimiento de Carreteras" 4.3.10 propone que los elementos de hormigón armado y de hormigón pretensado deben tratarse de la siguiente manera según el ancho de la fisura:
(1) Si el ancho de la fisura está dentro del rango permitido , debe sellarse, generalmente recubierto con silicona, ácido sódico o resina epoxi.
(2) Cuando el ancho de la grieta es mayor que el valor máximo en la especificación, se debe utilizar el método de lechada a presión para verter pegamento de resina epoxi.
(3) Si se desarrollan grietas graves, se debe identificar la causa y se deben tomar medidas de refuerzo razonables.
Cuatro. Conclusión
Después de la restauración, se garantizó la durabilidad del puente. Después de las pruebas, todos los indicadores del puente mejoraron en comparación con los de antes de la reparación y el refuerzo, lo que indica que este método de refuerzo ha cumplido la función prevista. En la actualidad, muchos puentes han sufrido enfermedades de un tipo u otro, lo que ha afectado gravemente el desarrollo del transporte y la economía. La reconstrucción del nuevo puente sería costosa y el tráfico se vería gravemente afectado. El exceso de grietas tiene un gran impacto en el uso normal de los puentes. La reparación de grietas puede resolver bien este problema y tiene buenos beneficios sociales y económicos.
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