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

Los puentes de hormigón presentan algunas enfermedades comunes durante su uso, como corrosión de las barras de acero, grietas en el tablero del puente, daños en las juntas de dilatación, etc., que afectan gravemente el rendimiento del puente. Si no se repara y mantiene a tiempo, la estructura principal resultará dañada. Todavía no existe una buena solución sobre cómo realizar exámenes correctos, comprender la condición exacta y formular planes de protección y mantenimiento razonables y económicos de manera oportuna. La razón principal es la falta de una comprensión clara y sistemática de la enfermedad.

Las estructuras de los puentes sufrirán inevitablemente daños y enfermedades, por lo que es necesario reforzar la prevención de enfermedades. Específicamente, el primero es fortalecer el mantenimiento regular 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 para evaluar el potencial operativo de la estructura del puente. El tercero es implementar el principio de “primero la prevención”. Para prevenir y tratar las enfermedades de los puentes, primero debemos realizar inspecciones de los puentes, realizar pruebas de carga del puente si es necesario, comprender las condiciones técnicas y de seguridad de la estructura, analizar las causas y la gravedad de las enfermedades y considerar de manera integral si se debe proceder desde el aspectos de seguridad, economía, aplicabilidad, etc. Reparación y refuerzo. Para los puentes que se pueden reparar y reforzar, también es necesario distinguir la situación, analizar la causa 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 enfermedades y formular rápida y fácilmente las contramedidas correspondientes para problemas específicos.

A través de la operación del Puente Quanzhou reforzado, el Puente del Gabinete de la Carretera Provincial 306, el Puente Dongshan y el Puente Dongguan, el efecto de refuerzo fue muy exitoso. Al mismo tiempo, se lograron algunas enfermedades y medidas de prevención de los puentes de concreto. resumido.

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

Algunas enfermedades comunes de los puentes de hormigón de pequeñas y medianas luces son: corrosión del acero, daños en las juntas de dilatación, grietas en el tablero del puente y daños en los cojinetes.

(1) Óxido.

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 es causada principalmente por reacciones electroquímicas. La densa película de óxido en la superficie de las barras de acero puede protegerlas de la corrosión. La destrucción de la película de óxido conduce directamente a la aparición de corrosión. La carbonización del hormigón, la contaminación del aire y el contenido excesivo de Cl en el hormigón reducen el valor del pH del hormigón. La película de óxido en la superficie de las barras de acero se encuentra en un ambiente ácido y se corroe gradualmente y 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 ambiente externo adecuado para la corrosión de las barras de acero de los puentes. Al mismo tiempo, la niebla salina se utiliza ampliamente en invierno para evitar que las cubiertas de los puentes se congelen, y el agua salada rica en cloro penetra en la estructura de hormigón, acelerando enormemente la corrosión de las barras de acero.

Cuando las barras de acero se corroen, el volumen de la parte corroída puede expandirse a más de 10 veces su volumen original, comprimiendo así el hormigón circundante, provocando que el hormigón se agriete y se pele, reduciendo el tamaño efectivo de la sección transversal. y reducir la capacidad de carga de la estructura. 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 material 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 reducirá la capacidad del hormigón para sujetar las barras de acero. La salida de óxido forma óxido en la superficie de la estructura, lo que afecta la apariencia de la estructura. Se puede observar que la corrosión de las barras de acero es muy grave y en ocasiones incluso mortal para las estructuras de los puentes.

(2) Enfermedad de 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. Debido a la influencia del clima, es probable que se produzcan fenómenos de congelación y descongelación en la región occidental, y los efectos repetidos a largo plazo pueden causar fácilmente grietas estructurales. Algunos puentes se han reforzado y el hormigón recién vertido no combina bien con el hormigón posvertido y es propenso a agrietarse. Este efecto se ve exacerbado por los efectos del hielo y el deshielo. Las enfermedades por congelamiento y deshielo son causadas principalmente por los siguientes aspectos: primero, la influencia de factores naturales; segundo, la calidad de la construcción de concreto del 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 las investigaciones e investigaciones actuales, las causas de las enfermedades de las juntas de expansión son: ① Daño en las juntas de expansión causado por un mal diseño. La plataforma del puente adopta un sistema de instalación de junta de expansión simple de "tiras de caucho y acero en ángulo superpuestas". La parte superior de la junta está a la misma altura que el concreto de la plataforma del puente colado en el lugar y está pavimentada con concreto asfáltico. Dado que el diseño enfatiza la solución del problema de planitud del tablero del puente en las juntas de expansión, ignora la expansión y contracción simultáneas del concreto del tablero del puente y del tablero del puente.

Por lo tanto, después de su apertura al tráfico, la superficie de hormigón asfáltico se agrietó irregularmente a lo largo de las juntas, ensanchándose en invierno y arqueándose en verano. Bajo la acción a largo plazo de las cargas de los vehículos, el pavimento del tablero del puente (o capa de la superficie de la carretera) se corta gradualmente desde las juntas hacia el interior, lo que resulta en bordes roídos o baches de gran superficie, lo que traerá mayores dificultades para futuras reparaciones. ②La junta de expansión está dañada debido a una selección incorrecta. (3) Debido a la construcción del muelle y al tamaño prefabricado de la viga (placa), el extremo real de la placa es bastante diferente del espacio diseñado, lo que resulta en daños a la junta de expansión. (4) Daño en la junta de expansión causado por un diseño inconsistente y la expansión real. Esto hace que la plataforma del puente de asfalto se arquee en las juntas de expansión en verano y que la plataforma del puente de hormigón asfáltico se agriete seriamente a lo largo de las juntas en invierno. ⑤Debido a errores de construcción o daños a las placas de goma, las juntas de expansión de goma de las placas sufrieron graves golpes en las juntas de expansión.

⑥Para las juntas de dilatación de caucho tipo placa o las juntas de dilatación de acero, dado que la construcción de hormigón del dispositivo de expansión precede al pavimento de hormigón asfáltico en ambos extremos, los extremos de las juntas de dilatación se tropiezan. ⑦ Las operaciones de construcción descuidadas del "método de ranurado inverso" provocaron que las juntas de expansión se abombaran. En la actualidad, los dispositivos de expansión construidos mediante el "método de canal inverso" incluyen juntas brutas o juntas de expansión ocultas. Aunque la construcción con el "método de ranura inversa" resuelve teóricamente el problema de que los vehículos salten al final de la junta de expansión, si la construcción se realiza incorrectamente, todavía habrá reflejos obvios cuando los vehículos pasen. ⑧La selección inadecuada del material provoca daños en la junta de expansión. Hay muchas razones por las que las juntas de dilatación pueden dañarse. Debido a la compleja tensión sobre las juntas de dilatación, surgen problemas con el producto en sí, así como problemas con el diseño y la construcción. Desde una perspectiva de diseño, los ingenieros de diseño solo prestan atención al cálculo de la expansión y contracción del puente durante el proceso de diseño de la junta de expansión y toman las selecciones correspondientes. Sin embargo, 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, la posición y la profundidad del hormigón en la sección de transición, etc., que no son claramente marcado en los dibujos de diseño. Muchos de estos problemas no se pueden descubrir hasta que el producto se envía al sitio para su instalación, o incluso se descubren después de la instalación, 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 de puentes. Para cumplir con el cronograma, la construcción fue descuidada y no se siguieron los procedimientos de instalación. Además, la apertura al tráfico antes de que el hormigón alcance su resistencia tras la instalación también es una causa de daño a las juntas de dilatación, porque 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 puentes incluyen grietas irregulares en la red, grietas longitudinales y transversales regulares y grietas severas. Esto no sólo aumentó los costos de mantenimiento sino que también resultó en renovaciones extensas. Al mismo tiempo, el pavimento del tablero del puente soporta directamente el impacto, el corte y el desgaste del tráfico de alta velocidad, y soporta directamente la influencia del clima. El sol calienta y el atardecer se enfría, y existen ciertos cambios y diferencias con el clima. vigas principales (placas). Por lo tanto, la tensión del pavimento del tablero del puente no sólo es difícil de analizar cualitativamente, sino también de calcular cuantitativamente. El pavimento del tablero del puente está sujeto a fuerzas complejas y de vez en cuando se producen enfermedades. Por lo tanto, el diseño y construcción del pavimento del tablero de un puente debe atraer suficiente atención para prevenir la aparición de enfermedades.

Enfermedades como el hundimiento de tableros de puentes y daños en barandillas y sistemas de aceras se deben principalmente a la falta de mantenimiento. El departamento de mantenimiento no prestó suficiente atención al mantenimiento del puente, lo que provocó desnutrición a largo plazo del puente, daños graves en su apariencia y drenaje deficiente. En el pasado, los pavimentos de las plataformas de los puentes estaban hechos en su mayoría de estructuras de grava triturada con lodo con baja resistencia y rendimiento a prueba de agua deficiente, lo que facilitaba que el agua de las plataformas del puente penetrara en la estructura. Al mismo tiempo, la expansión y deformación de la estructura también afectará al pavimento del tablero del puente. El puente de placa general tiene un ancho de placa mayor. Bajo carga, la placa no sólo se doblará longitudinalmente, sino también transversalmente. La razón de las grietas longitudinales en el lado tensado del tablero del puente es que la distribución transversal de las barras de acero no alcanza la cantidad especificada. El refuerzo transversal no puede cumplir con los requisitos de cargas de servicio normales, lo que resulta en la imposibilidad de limitar el ancho de las grietas longitudinales.

(5) Otras enfermedades.

Las grietas son una enfermedad común de los puentes. La investigación muestra que existen otras enfermedades en la estructura del puente, como enfermedades de los cojinetes, capa protectora de concreto insuficiente, fallas, flojedad, abultamiento, grietas e incluso caídas, el concreto se carboniza rápidamente y la profundidad de la carbonización ha alcanzado la superficie; las barras de acero; la plataforma del puente tiene un drenaje deficiente y no tiene una capa impermeable. La capa protectora está gravemente dañada, la calidad de las tuberías de drenaje es deficiente, la calidad de la construcción es deficiente, el espesor de la capa protectora de concreto varía mucho; El desgaste natural del tablero del puente, el envejecimiento del material, la sobrecarga severa de vehículos grandes, la penetración de productos químicos durante el deshielo invernal, la construcción de puentes. Muchos factores que influyen, como la calidad de la construcción en ese momento, también son razones importantes para agravar las enfermedades de los puentes.

3. Análisis de contramedidas

Durante el refuerzo del puente Quanzhou, no se encontraron nuevas grietas en la sección de control de la nervadura del arco durante la prueba de carga estática, y las grietas originales no se desarrollaron más. . Las grietas en las partes agrietadas, como las nervaduras del arco y la placa superior, no se desarrollaron ni ensancharon significativamente después de un año de pruebas, lo que también demuestra que las grietas son básicamente estables en condiciones de uso normales y no pondrán en peligro el uso normal del puente. . Por lo tanto, las grietas en las nervaduras del arco y la plataforma de la tapa 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 en ambos lados de la grieta no debe ser inferior a 150 mm. La estructura debe cumplir con los requisitos del "Reglamento técnico para refuerzo de tela de fibra de carbono" correspondiente. ". Debido al severo desprendimiento y daño al pavimento de la plataforma del puente, se quitaron toda la malla de acero y el concreto, y las 39 juntas de expansión originales se redujeron a 15. Durante el proyecto de 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 las conexiones laterales de la estructura. Durante el diseño y la construcción, no solo se ampliaron las dimensiones de la sección transversal de las vigas transversales, sino que también se agregaron cinco vigas transversales más y se pegaron placas de acero a ambos lados de las nervaduras principales y en la parte inferior del arco principal. teniendo en cuenta que las placas de acero y las nervaduras principales soportan el mismo esfuerzo.

Para el problema de la corrosión de las barras de acero, al reparar el área corroída, primero se debe quitar el concreto de todas las áreas corroídas y luego se debe quitar el óxido de la barra de acero con chorro de arena y agua a ultra alta presión. Si las barras de acero están muy corroídas, las piezas de reparación se deben determinar en función de los resultados de la inspección y se debe aumentar el número de barras de acero para garantizar el contenido de acero, y luego se debe verter hormigón de alta resistencia. Cuando la capa de hormigón es demasiado fina para sujetar el encofrado, se puede utilizar hormigón proyectado. Al mismo tiempo, también se pueden utilizar métodos físicos para prevenir la oxidación, como agregar 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 la evaluación de datos de encuestas relevantes, el uso de barras de acero recubiertas de resina epoxi puede extender la vida útil de los puentes en más de 10 años. Además, se añaden resina epoxi u otros materiales poliméricos como capas impermeables sobre superficies que a menudo están en contacto con el agua para mejorar la impermeabilidad de la superficie y lograr efectos anticorrosión.

En puentes de pequeña y mediana luz, el uso de puentes sin costura puede evitar la aparición de 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 como protección. 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 resistencia de unión con el hormigón es muy fuerte. Al mismo tiempo, la malla de acero acanalada laminada en frío tiene buena rigidez general y no se deforma fácilmente. No habrá colapso parcial de la malla de acero durante el proceso de construcción de concreto de la plataforma del puente. El uso de hormigón de fibra de acero, un nuevo tipo de 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 reduce la cantidad de mantenimiento. Además, tiene una gran resistencia inicial, puede abrirse al tráfico con antelación, tiene evidentes beneficios técnicos, económicos y sociales y tiene buenas perspectivas de desarrollo.

4. Conclusiones y sugerencias

Basado en la situación real de los puentes de hormigón, a través de la investigación y análisis de la corrosión del acero de los puentes, cojinetes, juntas de expansión, pavimento de tableros de puentes y otras enfermedades, combinado con Para proyectos relacionados, se proponen métodos de diseño para prevenir enfermedades para resolver completamente el problema de las enfermedades de los puentes de hormigón. El proceso de implementación específico es el siguiente:

(1) Con base en la investigación exhaustiva de diversas enfermedades existentes en puentes de concreto en áreas típicas, se clasificaron y analizaron diversas enfermedades y se evaluó su impacto en la estructura.

(2) Seleccionar algunos puentes con enfermedades típicas y comunes, compararlos con puentes de igual o similar escala pero sin problemas, e investigar las causas de las enfermedades basándose en información de diseño, construcción, mantenimiento, etc. Razones, analizar diversos factores que influyen, sus mecanismos de acción y reglas de desarrollo.

(3) Con referencia a la práctica actual de ingeniería de mantenimiento de puentes, estudiar estrategias de prevención y control de enfermedades, proponer métodos de tratamiento para reducir y eliminar enfermedades existentes, medidas estructurales y requisitos de construcción para la prevención de enfermedades, y discutir y discutir diseños de prevención y control de enfermedades.

(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 alcance de aplicación. de diversos métodos de tratamiento.

Los diferentes tipos de puentes sufrirán diferentes grados de enfermedad en diferentes partes y en diferentes condiciones.

El nivel actual de investigación nacional solo se centra en el análisis específico de enfermedades específicas y no se ha realizado ninguna investigación sistemática. Hay muchos puentes en nuestro país y el entorno del terreno es cambiante, 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 tecnologías de construcción y nuevos métodos de diseño en el campo de la prevención y el control de las enfermedades de los puentes, que desempeñarán un papel en la mejora del rendimiento de los puentes. puentes y mejorar los métodos de diseño de puentes.

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