桥梁湿接缝中的新旧混凝土问题研究

第43卷第7期

2 0 1 7 年 3 月

SHANXI ARCHITECTURE

山 西建筑

Vol. 43 No. 7Mar. 2017

文章编号：1009-6825 (2017) 07-0148-02

桥梁湿接缝中的新旧混凝土问题研究

(山东大学土建与水利学院，山东济南250061)

摘要:介绍了先简支后连续梁桥的发展现状与特点，分析了影响桥梁湿接缝中新旧混凝土粘结性能的因素，并针对湿接缝处混 凝土开裂的主要原因，提出了相应的防治方法，从而确保简支梁桥的质量。柳尚斌 张涛 高翔

关键词：简支梁桥,湿接缝，混凝土，粘结性能

中图分类号:U445.471

1

背景

我国每年建成并投人使用的新桥数量庞大，占全世界每年新

建桥梁的一多半，我国的桥梁建设取得了令人瞩目的成就。随着 梁桥科技的发展，一种新兴桥梁应运而生—

先简支后连续梁

桥，这种桥兼顾了简支梁桥和连续梁桥的优点而又不具有它们的 缺点，很快就在桥梁界大范围的使用。简支梁桥属于单孔静定结 构，它具有构造简单，施工方便，有利于在工厂内采用机械进行大 规模生产预制成型，并用现代化的起重设备进行安装，采用这种 施工方法可以节约模板、降低劳动强度、缩短工期，可以显著加快 建桥速度，但是由于简支梁桥的衔接处容易降低行车舒适度而且 伸缩缝造价也相对较高且易破坏，这些缺点也限制了简支梁桥的 更大范围使用;连续梁桥的优点是连续梁桥无断点，行车舒适，但 缺点也特别明显，即结构复杂，且需要在支架上现浇，施工工艺复 杂，工期长，需要大量的支架。先简支后连续梁桥具有上述两种 桥的优点，而且不具有它们的缺点。其施工工序是先按简支梁规 模化施工，后用湿接缝把相邻跨的梁块连接成连续梁，从而得到 兼具上述两种桥优点的桥[1]。湿接缝混凝土作为公路桥梁桥面 系的主要结构部分，承载着繁重的桥面交通荷载，湿接缝混凝土 的使用寿命对桥梁的正常运营影响巨大，从目前已经投人运营的 桥梁现状来看，在湿接缝处出现开裂成了普遍现象，大部分桥梁 处的湿接缝都在带缝工作;甚至很多公路桥梁湿接缝混凝土在浇 筑完成后，在养护期内都已经出现不同程度的渗水现象,尤其是 在雨后更加严重[2]，这对桥梁的内部结构以及耐久性能都产生了 不利影响，湿接缝开裂后，雨水或者桥面上积水进人裂缝内，会腐 蚀内部钢筋并使钢筋产生锈涨，从而使包裹钢筋的混凝土内部产 2

生拉应力，产生更大面积的混凝土开裂。

新旧混凝土粘结性能的影响因素

桥梁实际工程中，梁都是在梁场预制后，将预制梁吊装到位， 再烧筑湿接缝处混凝土，此时粘结界面处两边的混凝土龄期不 同，因此桥梁湿接缝处混凝土的粘结可以归类到处在不同龄期混 凝土的粘结问题，湿接缝处混凝土开裂主要有三个原因：1)实际 操作中要对粘结面进行人工凿毛，增加界面的粗糙程度从而有利 于增加新旧混凝土的粘结力,但这又不可避免的对旧混凝土面进 行破坏，从而对骨料造成扰动骨料甚至松动，这样在浇筑新混凝 土后，这些部位会成为内部缺陷，在承受荷载时，这些地方就会成 为薄弱部位，最先出现开裂;2)根据相关研究，混凝土的收缩变形 在前3天内发展较快，之后逐渐减慢，在湿接缝处，浇筑湿接缝混 凝土后，预制梁的混凝土已经完成大部分自由收缩变形,新浇筑 的混凝土才刚刚开始收缩，界面处混凝土会因为附加应力，混凝

收稿日期:2016-12-23

作者简介:柳尚斌（1987-),男，在读硕士

文献标识码:A

土的抗拉强度很小，大约只有抗压强度的1/10,因此界面处新混 凝土会产生裂缝;3)实际生产时，为了加快施工进度和模板周转 速度进而缩短工期，施工单位会使用C3S含量高、粉磨细度大、混 合材料掺量小的高早强水泥;与此同时，混凝土设计强度等级也 在不断提高，促使单位立方混凝土中使用的水泥用量也在不断增 长，高早强水泥的使用以及水泥用量的不断增加[3]，不可避免的 使水化反应集中的在前几天内迅速的反应，使得混凝土内部热量 不断累积，温度迅速提高，混凝土内部和表面、表面与外部环境之 3

间会形成一个明显的温度梯度，这样就会引发温度收缩裂缝。

解决方法

针对第一个方面，由于人工凿毛引起的骨料扰动，建议采用 如下措施:在人工凿毛后，使用钢刷对粘结面进行刷毛处理，使用 钢刷在对界面进行处理时，不仅会将混凝土面上的浮灰和碎混凝 土块清理干净，还可以将已经松动的骨料清扫掉，从而减少湿接 缝处混凝土内部的可能缺陷。针对第二个和第三个问题，应该加 强并细化管理，使得施工单位不再一味地要求缩短工期,从而缺 少质量的把控，而且在确定配合比的时候,要严格控制单位立方 混凝土中的水泥用量以及水泥品种，可以通过添加掺合料延长从 而避免前期混凝土内温度的急剧升高而引起的温度裂缝，在必要 时候，还可以将混凝土收缩率作为配合比确定的控制条件，经过 试验确定收缩量最小的配合比。湿接缝处混凝土浇筑完成后还 要做好养护工作:首先规划好桥面养生系统管网布置，采用水管 敷设或定点水箱进行养护供水。在水质允许的情况下，可就地利 用附近河流水塘水，以保证水源充足;其次采用水栗加压泵等设 备保证水压，保证适当的水压以满足用水量供给。再次安排专人 定时定点养护,混凝土收面完成后及时用塑料薄膜+ 土工布进行 覆盖养护。养护时给塑料薄膜底下及土工布上浇水，利用塑料薄 膜进行保湿，防止水分蒸发过快，上层土工布湿水加重后覆盖既 压住塑料薄膜防止风吹，也保证混凝土表面潮湿的环境，养护过 程中安排专人检查养生质量，发现混凝土表面水量不足时及时浇 4

水,以上方法保证7 d以上的养护龄期。

结语

湿接缝作为桥梁桥面系的一个主要构件，如果出现大量裂 缝，会产生非常严重的后果，后期的维修费时费力。因此必须高 度重视这个问题，采取积极有效的预防措施，避免湿接缝处裂缝 的大面积出现，这会节省大量后期维修费用，具有很高的经济效益。 参考文献：

[1]黄永.先简支后连续桥梁湿接缝的施工技术研究[J].商 品储运与养护,2008,7(30) :117-118.

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SHANXI ARCHITECTURE

山

Vol.43No.7Mar. 2017

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文章编号：1009-6825 (2017) 07-0149-03

隧道盾构开挖对邻近管线的影响

张平张建辉陆志杰

(河北大学建筑工程学院，河北保定〇71〇〇〇)

摘要:运用ANSYS15.0有限元软件，模拟了盾构隧道开挖的全过程，分析了盾构隧道平行下穿地下管线时对管线的影响规律,

探讨了土体、隧道、管线三者之间的相互作用，并通过与工程实测数据对比，验证了数值计算的可靠性。关键词:盾构开挖，刚性管线,有限元，监测数据

中图分类号:U455.43 〇

引言

目前，在建的城市地铁需要穿越大量地下管线。由于地铁盾 构开挖会引起周围地表沉降，对埋设在地下的管线造成不可避免 的影响，严重时会使管线破坏影响使用，甚至会造成灾难性后果。 目前，国内外对盾构隧道开挖引起的地表沉降研究较多[1_5]，其中 影响较大的是Peck公式。当前，利用有限元能够比较准确地模拟

文献标识码:A

1

地下管线影响的各种因素，并进行定量分析。

数值模拟

为了模型计算的简便并能更好的分析其主要规律，计算中需

图1数值模拟计算模型

表1各土层及管线的物理力学参数

泊松比0.230.380.330.320.170.2

弹性模量

图2管隧平行相对位置

凝聚力

内摩擦角

(。）

521.919.432

容重

1.1 基本假定

材料杂填土粉土粉质粘土中粗砂

MPa

3

kPa

0

kN/m3

21.418.119.219

要做如下假定：

1) 土体符合弹塑性材料特性，满足mohr-coulomb强度准则；

2) 弹性考虑；

3)

同，同时为了简化计算，管线按无内压工况考虑。

管线为等直径,等壁厚，由于管线变形很小,本构关系按线 由于是对刚性管线进行分析，假定管节与管线接头刚度相

12.715.224.630 00025 000

21.529.80

标准混凝土衬砌混凝土管线

选取Z = 10 m处管线上方土层沉降进行分析，Z = 10 m处管 线沉降随掘进深度变化的数值模拟计算结果见图3。

1.2建立数值模型

險道地下管线在隧道轴线上方7 550 mm偏右1 250 mm处， 管线与隧道平行;内径5.7 m，衬砲采用装备是钢筋混凝土单层衬 砌，厚0.3 m，隧道中心埋深为15.85 m，计算模型长宽高为50 m， 40 m，25 m，管线为方形混凝土排水管，壁厚0.1 m，长宽高分别为 50 m,2 m, 1.8 m,将隧道中心位置设为坐标原点，Z轴与險道轴线 正交,F轴为隧道轴向，地下管线与隧道管片选用ShelI63单元来 模拟，用

Solid45单元来模拟土体，网格为自由划分网格，数值模

2

型和各土体参数见图1，图2和表1。

计算结果分析

图3管线数值模拟沉降图

由图3可得出:管线的沉降规律接近于累计分布函数,在隧道

SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-O-S

SO-S 9-O-S 9-O-S

C SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-O-S

SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-O-S 9-O-S SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-C

SO-S 9-O-S 9-O-S

2.1 数值模拟分析

SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-O-S

[2] 沈志刚.浅谈公路桥梁湿接缝混凝土渗水产生的原因及预

防对策[J].黑龙江交通科技,2014(11) :109-111.

[3]李雪青.混凝土早期收缩裂缝的形成机理与控制研究[D].

西安：长安大学,2011.

Study on old and new concrete problems in bridge wet-joint

Abstract ： The thesis introduces the development status and features of simply-supported continuous-beam bridge, analyzes factors influencing old

and new concrete bonding properties in bridge wet joint, and puts forward corresponding preventive method in light of major wet joint concrete cracking causes, so as to guarantee the simply-supported bridge quality.

Liu Shangbin Zhang Tao Gao Xiang

(College of Civil Building & Hydrology, Shandong University, Jinan 250061, China)Key words： simply-supported bridge, wet-joint, concrete, bonding property

收稿日期=2016-12-21

作者简介:张平（1990-),男，在读硕士