¿Análisis y prevención de enfermedades comunes de los puentes de hormigón?

1. Introducción

Los puentes de hormigón presentan algunas enfermedades comunes durante su uso, como corrosión del acero, grietas en la plataforma del puente, daños en las juntas de expansión, etc. Estas enfermedades afectan gravemente el rendimiento del puente. Si no se repara y mantiene a tiempo, causará daños a la estructura principal. Cómo realizar inspecciones correctas, comprender la situación exacta de la enfermedad y formular planes de protección y mantenimiento razonables y económicos de manera oportuna. Hasta ahora, no existe una buena solución teórica. La razón principal es la falta de una comprensión sistemática y clara de la situación. enfermedad. .

Las estructuras de los puentes sufrirán inevitablemente daños y enfermedades, por lo que se debe reforzar la prevención de enfermedades. Específicamente, el primero es fortalecer el mantenimiento y la reparación regulares y establecer un mecanismo de inspección diaria para garantizar la seguridad de las operaciones del puente y prevenir la propagación de enfermedades. El segundo es realizar "exámenes físicos" periódicos del puente y evaluar el potencial operativo de la estructura del puente. El tercero es implementar el principio de “primero la prevención”. Para prevenir y tratar enfermedades de puentes, primero debemos realizar inspecciones de puentes y, si es necesario, realizar pruebas de carga de puentes para comprender el estado técnico y el estado de seguridad de la estructura, analizar las causas y la gravedad de las enfermedades y analizarlas integralmente desde los aspectos. de seguridad, economía y aplicabilidad. Considerar si se deben realizar reparaciones y refuerzos. En el caso de puentes que puedan repararse y reforzarse, también se debe distinguir la situación, analizar las causas de la enfermedad y tomar las medidas de tratamiento correspondientes. Por lo tanto, es de gran valor económico y beneficio social analizar correctamente las causas de las enfermedades de los puentes, comprender las características de los diferentes tipos de puentes y las diferentes enfermedades y formular de forma rápida y sencilla las contramedidas correspondientes para problemas específicos.

A juzgar por las condiciones de operación del puente reforzado Quanzhou, el puente Neget de la carretera provincial 306, el puente Dongshan y el puente Dongguan, el efecto de refuerzo es muy exitoso. Al mismo tiempo, también se resumen algunos puentes de hormigón. enfermedades y medidas de control.

2. Análisis de las causas de las enfermedades de los puentes

Algunas enfermedades comunes existentes en puentes de hormigón de luces pequeñas y medianas incluyen: corrosión del acero, daños en las juntas de expansión, grietas en la plataforma del puente y daños en los cojinetes. etc.

(1) Enfermedad de la roya.

La corrosión del refuerzo es un factor importante que afecta la vida útil y la seguridad de las estructuras de puentes. La corrosión de las barras de acero se debe principalmente a reacciones electroquímicas. La densa película de óxido sobre la superficie de las barras de acero protege las barras de acero de la corrosión. La destrucción de la película de óxido conduce directamente a la aparición de óxido. La "carbonización" del hormigón, la contaminación del aire y el contenido excesivo de cloro en el hormigón hacen que el valor del pH del hormigón baje. La película de óxido en la superficie de las barras de acero se encuentra en un ambiente ácido y se corroe gradualmente, de modo que el. La película de óxido se destruye. En muchas zonas de nuestro país está muy extendida la "lluvia ácida" provocada por la contaminación industrial, proporcionando un entorno externo propicio para la corrosión de las barras de acero de los puentes. Al mismo tiempo, el método de esparcir sal se usa comúnmente en invierno para evitar que las cubiertas de los puentes se congelen. El agua salada rica en Cl penetra en la estructura de concreto, acelerando enormemente la corrosión de las barras de acero.

Cuando las barras de acero se corroen, el volumen de la parte corroída puede expandirse hasta más de 10 veces su volumen original, comprimiendo así el hormigón circundante, provocando grietas y desconchones del hormigón, reduciendo el tamaño efectivo de la sección. , y haciendo que la estructura soporte La fuerza disminuye. La consecuencia directa de la corrosión es la reducción del área de la sección transversal de las barras de acero. Para puentes de hormigón que utilizan barras de acero como materiales de tracción, la reducción del área de la sección transversal afectará directamente la capacidad de flexión de la estructura. La corrosión de las barras de acero también reduce la capacidad del hormigón para sujetar las barras de acero. El material de corrosión fluye y forma manchas de óxido en la superficie de la estructura, afectando la apariencia de la estructura. Se puede observar que la corrosión de las barras de acero produce daños muy graves en la estructura del puente y, en ocasiones, incluso mortales.

(2) Enfermedades por congelación-descongelación.

El fenómeno de congelación y descongelación es también una de las principales razones que causan enfermedades en los puentes y afectan la capacidad de carga y la vida útil de las estructuras de los puentes. La región occidental es propensa a congelarse y descongelarse debido a las condiciones climáticas, y los efectos repetidos a largo plazo pueden causar fácilmente grietas estructurales. Algunos puentes han sido reforzados y el hormigón recién vertido y el hormigón posterior a la reparación no están bien combinados, lo que es propenso a agrietarse, y el efecto de congelación y descongelación intensifica este efecto. Las enfermedades por congelación y deshielo son causadas principalmente por los siguientes aspectos: primero, la influencia de factores naturales; segundo, la calidad de la construcción del concreto en el puente en sí no es alta y las instalaciones de drenaje son defectuosas; tercero, el mantenimiento posterior es deficiente;

(3) Enfermedad de las articulaciones de dilatación.

Según estudios e investigaciones actuales, las causas de las enfermedades de las juntas de expansión son las siguientes: ① Daño en las juntas de expansión causado por un diseño inadecuado. La plataforma del puente adopta un sistema simple de dispositivo de junta de expansión de "tiras de caucho y acero en ángulo superpuestas". La parte superior de la junta tiene la misma altura que el concreto de la plataforma del puente colado in situ y está pavimentada con concreto asfáltico.

Dado que el diseño se centró en resolver el problema de la planitud del tablero del puente en las juntas de expansión e ignoró la expansión y contracción sincrónica del concreto del tablero del puente y el tablero del puente, después de que se abrió al tráfico, aparecieron grietas irregulares a lo largo de las juntas en el asfalto. Superficie de hormigón, que se ensanchaba en invierno y aumentaba en verano. Bajo la acción prolongada de las cargas de los vehículos, el pavimento de la plataforma del puente (o la superficie de la carretera) se corta gradualmente desde las uniones hacia adentro, provocando bordes roídos o baches de gran escala, lo que trae mayores dificultades para futuras reparaciones. ② Daños a las juntas de expansión causados ​​por una selección inadecuada. ③ Debido a la construcción de los pilares de los puentes y las dimensiones prefabricadas de las vigas (losas), el espacio reservado real al final de la losa es muy diferente del espacio diseñado, lo que provoca daños en las juntas de expansión. ④ Daño en la junta de expansión causado por un desajuste entre el diseño y la expansión real. Esto da como resultado un arqueamiento de la plataforma del puente de asfalto en las juntas de expansión en verano y un agrietamiento severo de la plataforma del puente de concreto asfáltico a lo largo de las juntas en invierno. ⑤Las juntas de expansión de las juntas de expansión de caucho tipo placa se tropiezan gravemente debido a errores de construcción o daños a las placas de goma.

⑥Las juntas de expansión de placa de caucho o las juntas de expansión de placa de acero hacen que el extremo trasero de la junta de expansión salte porque la construcción de concreto del dispositivo de expansión precede a la capa superficial del pavimento de concreto asfáltico en ambos extremos. ⑦ La operación de construcción del "método de ranurado inverso" no se realiza con cuidado, lo que hace que el automóvil salte en la junta de expansión. En la actualidad, los dispositivos de dilatación construidos mediante el "método de ranurado inverso" incluyen juntas Maurer o juntas de dilatación ocultas. Aunque la construcción con el "método de ranurado inverso" resuelve teóricamente el problema del salto del vehículo al final de la junta de expansión, si la construcción se realiza incorrectamente, aún habrá reflejos obvios cuando el vehículo pase. ⑧ Daños a las juntas de expansión causados ​​por una selección inadecuada de materiales. Hay muchas razones para dañar las juntas de dilatación. Debido a la compleja tensión de las juntas de dilatación, existen problemas con el producto en sí, así como problemas con el diseño y la construcción. Desde el punto de vista del diseño, los ingenieros de diseño sólo se centran en calcular la expansión y contracción del puente durante el proceso de diseño de la junta de expansión y lo utilizan para hacer selecciones. A menudo, no se comprende completamente el rendimiento del producto y se ignoran los requisitos técnicos correspondientes del producto, como la longitud, el espesor, la elevación del hormigón en la sección de transición, la ubicación y profundidad de las piezas empotradas, y no están claramente marcados en el dibujo de diseño. Muchos de estos problemas no se pueden descubrir hasta que el producto se envía al sitio de construcción o incluso se instala, pero ya es demasiado tarde. Desde el punto de vista de la construcción, la instalación de juntas de dilatación es uno de los últimos pasos en la construcción del puente. Para cumplir con el cronograma, la construcción fue descuidada y no siguió los procedimientos de instalación. Además, abrir la junta de dilatación al tráfico antes de que el hormigón alcance su resistencia después de la instalación también es una causa de daño a la junta de dilatación, porque en este momento, el hormigón de anclaje en la sección de transición ya ha sufrido daños tempranos.

(4) Enfermedades del pavimento del tablero de puentes.

Las enfermedades del pavimento del tablero de los puentes incluyen grietas irregulares en la red, grietas longitudinales y transversales más regulares y roturas más graves. Esto no sólo aumenta los costes de mantenimiento, sino que incluso puede dar lugar a importantes renovaciones. Al mismo tiempo, el pavimento del tablero del puente resiste directamente el impacto, el corte y el desgaste de la conducción a alta velocidad, y resiste directamente la influencia del clima. El sol se calienta y la puesta de sol se enfría, y hay una cierta diferencia de cambio con el. viga principal (losa). Por lo tanto, la tensión del pavimento del tablero del puente no sólo es difícil de analizar cualitativamente, sino también de calcular cuantitativamente. La tensión sobre el pavimento del tablero del puente es compleja y las enfermedades ocurren de vez en cuando. Por lo tanto, se debe prestar suficiente atención al diseño y construcción de pavimentos de tableros de puentes para prevenir la aparición de enfermedades.

Los hundimientos del tablero del puente, los daños en barandillas y aceras y otras enfermedades son causados ​​principalmente por la falta de mantenimiento. El departamento de mantenimiento no prestó suficiente atención al mantenimiento del puente, lo que provocó una pérdida a largo plazo del mantenimiento del puente, daños graves en la apariencia y drenaje deficiente. En el pasado, el pavimento de la plataforma del puente era principalmente una estructura de grava triturada con barro. con baja resistencia y pobre rendimiento a prueba de agua, el agua de la plataforma del puente penetró fácilmente en la estructura. Al mismo tiempo, la expansión y deformación de la estructura también afectará al pavimento del tablero del puente. El ancho de la placa del puente de placa integral es mayor bajo la acción de la carga, además de la flexión longitudinal de la placa, también se doblará transversalmente. Las barras de acero distribuidas transversalmente no alcanzaron la cantidad especificada, lo que fue la causa de grietas longitudinales en el lado de tensión del tablero del puente. El refuerzo transversal no pudo cumplir con los requisitos de cargas de uso normal, lo que resultó en su incapacidad para limitar el ancho. grietas longitudinales.

(5) Otras enfermedades.

Las grietas son una enfermedad común en los puentes. La investigación y la investigación muestran que existen otras enfermedades en las estructuras de los puentes, tales como: enfermedades de los rodamientos, capa protectora de concreto insuficiente, fallas, flojedad, abultamiento, grietas e incluso caídas del concreto, la carbonización ha alcanzado la profundidad de la superficie; el drenaje de la plataforma del puente con barras de acero no es suave, la capa impermeable no tiene una capa protectora y está gravemente dañada, la calidad de la tubería de drenaje no cumple con los estándares, la calidad de la construcción es deficiente y el espesor de la capa protectora de concreto es grande. variabilidad: grietas por contracción del hormigón, desgaste natural del tablero del puente, envejecimiento de los materiales, sobrecarga grave de vehículos grandes y deshielo en invierno. También influyen muchos factores, como la infiltración de agentes químicos y la calidad de la construcción durante la construcción del puente. Razones para agravar las enfermedades del puente.

3. Análisis de contramedidas

Durante el refuerzo del Puente Quanzhou, en vista de que no se encontraron nuevas grietas en la sección de control de las nervaduras del arco durante la prueba de carga estática, y la Las grietas originales no se desarrollaron más. Un año después de la prueba, las grietas en las nervaduras del arco, tapas y otras partes agrietadas no se desarrollaron ni ensancharon significativamente, lo que también indica que, en condiciones normales de uso, las grietas han sido básicamente estables y no se desarrollarán más. poner en peligro el uso normal del puente. Por lo tanto, las grietas en las nervaduras del arco y la plataforma deben sellarse con mortero epoxi y reforzarse con tela de fibra de carbono. Generalmente, se deben envolver dos capas de tela de fibra de carbono. El ancho de la tela de fibra de carbono a cada lado de la grieta. no menos de 150 mm, y la estructura debe cumplir con los requisitos correspondientes al "Reglamento Técnico para Refuerzo de Tela de Fibra de Carbono". Debido a que el pavimento de la plataforma del puente se estaba despegando y severamente dañado, todos los pavimentos de la plataforma del puente se quitaron y se reinstalaron con malla de acero de refuerzo y se vertió concreto, y las 39 juntas de expansión originales se redujeron a 15. Durante el refuerzo del puente Dongshan en la carretera provincial 306, aparecieron grietas en la mayoría de las vigas transversales de la superestructura del puente, lo que afectó la conexión lateral de la estructura. Durante el diseño y la construcción, no solo afectaron las dimensiones de la sección transversal. Se aumentó el número de vigas de atado transversales, pero se agregaron cinco vigas de atado transversales más, pegando placas de acero en los lados de las nervaduras principales y en la parte inferior del arco principal, considerando que las placas de acero y las nervaduras principales soportan la misma fuerza.

Para el problema de corrosión de las barras de acero, al reparar áreas donde se produce corrosión, primero se debe quitar el concreto de todas las áreas oxidadas y luego se deben rociar las barras de acero con chorro de arena y agua a ultra alta presión. para eliminar el óxido si las barras de acero están gravemente dañadas, si hay corrosión, las piezas de reparación deben determinarse en función de los resultados de la verificación y se debe aumentar el número de barras de acero para garantizar la proporción de contenido de barras de acero y luego una alta resistencia. se debe verter hormigón. Cuando la capa de hormigón es demasiado fina para construir el encofrado, se puede utilizar hormigón proyectado para el vertido. Al mismo tiempo, también se pueden utilizar métodos físicos para prevenir la oxidación, como añadir una capa de resina epoxi a la superficie de las barras de acero. Un buen recubrimiento puede prevenir eficazmente la corrosión de las barras de acero y prolongar en gran medida la vida útil de la estructura. Según datos de encuestas pertinentes, el uso de barras de acero recubiertas de resina epoxi puede prolongar la vida útil de los puentes en más de 10 años. Además, agregar resina epoxi u otros materiales poliméricos como capa impermeable a superficies que a menudo están expuestas al agua puede mejorar la impermeabilización de la superficie y también lograr efectos antioxidantes.

En puentes de pequeña y mediana luz, el uso de puentes sin costura puede evitar enfermedades en las juntas de dilatación.

Para las enfermedades del pavimento de la plataforma del puente, se pueden utilizar barras de acero nervadas laminadas en frío y materiales de hormigón con fibra de acero para protegerlo. En comparación con las barras de acero ordinarias, la resistencia de diseño de las barras de acero nervadas laminadas en frío mejora enormemente y la fuerza de unión con el hormigón es fuerte. Al mismo tiempo, la malla de acero nervada laminada en frío tiene buena rigidez general y no se deforma fácilmente. No habrá colapso local de la malla de acero durante la construcción de concreto de la plataforma del puente. El uso de hormigón con fibra de acero, un nuevo material compuesto de alta resistencia, para reparar y reforzar la plataforma del puente no solo puede mejorar la resistencia a las grietas, la resistencia al desgaste y la durabilidad de la plataforma del puente, sino que también extiende la vida útil del puente y Además, tiene una alta resistencia inicial, se puede abrir al tráfico con anticipación, tiene beneficios técnicos, económicos y sociales obvios y tiene buenas perspectivas de desarrollo.

4.Conclusiones y sugerencias

Basándonos en la situación real de los puentes de hormigón, podemos investigar y analizar la corrosión de las barras de acero de los puentes, soportes, juntas de dilatación y pavimentos de tableros de puentes y otros. Enfermedades, realizar investigaciones experimentales junto con proyectos relevantes y proponer métodos de diseño para prevenir enfermedades, con el fin de resolver completamente el problema de las enfermedades de los puentes de hormigón. El proceso de implementación específico es el siguiente:

(1) Basado en una investigación exhaustiva de diversas enfermedades existentes en puentes de hormigón en áreas típicas, clasificar y analizar diversos problemas de enfermedades y evaluar su impacto en la estructura.

(2) Seleccione una serie de puentes que hayan experimentado problemas de enfermedades típicos y generalizados, compárelos con puentes de escala igual o similar pero que no hayan encontrado problemas, y examine las causas de las enfermedades según el diseño. información de construcción y mantenimiento. Motivos, análisis de diversos factores que influyen, sus mecanismos de acción y normas de desarrollo.

(3) Hacer referencia a la práctica actual de ingeniería de mantenimiento de puentes, estudiar las contramedidas para prevenir enfermedades, proponer métodos de tratamiento para reducir y eliminar las enfermedades existentes, así como medidas estructurales y requisitos de construcción para prevenir la aparición de enfermedades y prevenir enfermedades Diseñar debates e investigaciones.

(4) Aplicar los resultados de la investigación para apoyar proyectos, probar sus efectos y mejorarlos continuamente.

(5) Resuma las causas y los métodos de transformación de diversas enfermedades, así como los puntos de diseño y los métodos de construcción para prevenir enfermedades, forme un sistema de información para la prevención de enfermedades y resuma las ventajas, desventajas y adaptabilidad de varias métodos de tratamiento.

Los diferentes tipos de puentes sufrirán diferentes grados de enfermedad en diferentes partes y en diferentes condiciones. En la actualidad, el nivel de investigación nacional solo se centra en el análisis específico de enfermedades específicas y aún no ha realizado investigaciones sistemáticas.

Hay muchos puentes en mi país y el terreno y el entorno son cambiantes, lo que no sólo proporciona materiales ricos para esta investigación, sino que también ofrece amplias perspectivas para futuras aplicaciones prácticas. Las ideas proporcionadas en este artículo analizan sistemáticamente las causas de las enfermedades de los puentes y realizan investigaciones relevantes sobre nuevos materiales, nuevas técnicas de construcción y nuevos métodos de diseño en el campo de la prevención de enfermedades de los puentes, que desempeñarán un papel en la mejora del rendimiento de los puentes y la mejora. métodos de diseño de puentes para lograr un efecto de promoción positivo.

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