桥梁检测与加固广东工业大学学习教案.pptx

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1、会计学1桥梁检测与加固广东工业桥梁检测与加固广东工业(gngy)大学大学第一页，共131页。2007年3月2第一讲桥梁检测与监测技术的开发和应用第二讲桥梁病害诊断第三讲混凝土结构承载能力及耐久性评估第四讲桥梁改造加固方案设计第五讲桥梁加固薄弱受弯构件(gujin)设计计算讲授(jingshu)提纲第1页/共131页第二页，共131页。2007年3月3桥梁结构检查的重要性桥梁结构检查的重要性 桥梁结构的使用性能及耐久年限桥梁结构的使用性能及耐久年限,主要由设计、施工和所用材料的质量主要由设计、施工和所用材料的质量等诸多因素共同确定。由于设计、施工和材料可能存在某些缺陷等诸多因素共同确定。由于设计

2、、施工和材料可能存在某些缺陷,而这些缺陷会而这些缺陷会使桥梁结构先天存在着某些薄弱之处。此外使桥梁结构先天存在着某些薄弱之处。此外,桥梁在营运使用中又会受到不可避桥梁在营运使用中又会受到不可避免的人为损伤及各种大自然侵蚀，带来后天病害。先天缺陷和后天病害的不利免的人为损伤及各种大自然侵蚀，带来后天病害。先天缺陷和后天病害的不利影响往往会结合在一起影响往往会结合在一起,如果再遇上荷载和外力的临界组合如果再遇上荷载和外力的临界组合,则很容易使桥梁发则很容易使桥梁发生不可预见的损坏。桥梁结构中的一处或某几处局部的损坏又可能产生连锁反生不可预见的损坏。桥梁结构中的一处或某几处局部的损坏又可能产生连锁反

3、应，波及到更多的位置应，波及到更多的位置(wi zhi),(wi zhi),发展成更大的损坏发展成更大的损坏,乃至危及桥梁的安全。所乃至危及桥梁的安全。所以以,确保建成的桥梁保持良好的运营状态和正常的使用功能确保建成的桥梁保持良好的运营状态和正常的使用功能,当务之急是及时发当务之急是及时发现早期病害现早期病害,在尚未出现更大的损伤之前采取维修养护措施在尚未出现更大的损伤之前采取维修养护措施,以控制病害发展或以控制病害发展或把病害清除把病害清除,而要达到此目的而要达到此目的,就必须对桥梁进行检查。桥梁结构的检查是保证就必须对桥梁进行检查。桥梁结构的检查是保证桥梁正常使用、进行维修加固的重要依据。

4、检查桥梁结构的目的在于随时掌握桥梁正常使用、进行维修加固的重要依据。检查桥梁结构的目的在于随时掌握结构的技术状况和安全状态结构的技术状况和安全状态,总结设计、施工、使用和维修的经验和教训总结设计、施工、使用和维修的经验和教训,鉴定鉴定现有桥梁的承载力和通过能力现有桥梁的承载力和通过能力,指导对桥梁的正确使用、管理和维修。指导对桥梁的正确使用、管理和维修。第2页/共131页第三页，共131页。2007年3月4桥面结构的检测桥面结构的检测 用于预测用于预测(yc)(yc)桥面病害的一般方法是桥面病害的一般方法是:测量氯化物含量和电势测量氯化物含量和电势,并进行肉眼观测。但此种方法既费时间并进行肉眼

5、观测。但此种方法既费时间,又妨碍交通又妨碍交通,而且更遗憾的是而且更遗憾的是,这种方法不能就沥青桥面铺装的整个病害情况提供准确数据。因为该这种方法不能就沥青桥面铺装的整个病害情况提供准确数据。因为该方法只把注意力集中在由于腐蚀而导致的顶面钢筋保护层的层裂上方法只把注意力集中在由于腐蚀而导致的顶面钢筋保护层的层裂上,而忽视了由于冻融循环造成的沥青铺装层下的混凝土裂崩的检测。然而忽视了由于冻融循环造成的沥青铺装层下的混凝土裂崩的检测。然而值得庆幸的是而值得庆幸的是,使用雷达、红外热象仪、激光光学、超声波和其它使用雷达、红外热象仪、激光光学、超声波和其它一些新的技术手段可在仅仅一天之内就能准确地测量

6、成百上千公里路一些新的技术手段可在仅仅一天之内就能准确地测量成百上千公里路面或几十座桥的桥面。面或几十座桥的桥面。第3页/共131页第四页，共131页。2007年3月5桥梁结构体系的监测桥梁结构体系的监测 一般用于结构监测的传统传感器一般用于结构监测的传统传感器,其测量其测量(cling)(cling)能力只局限于逐点检能力只局限于逐点检测测,当临界断面检测得不准确时当临界断面检测得不准确时,其效果就会很不理想。当需要对大型结构其效果就会很不理想。当需要对大型结构,如桥如桥梁的状况进行评估时梁的状况进行评估时,具有大面积检测能力的传感器就显得尤为重要。任何监测具有大面积检测能力的传感器就显得尤

7、为重要。任何监测系统都必须具备在较长时期内提供可靠、精确和长期的检测结果系统都必须具备在较长时期内提供可靠、精确和长期的检测结果,这样才能保证这样才能保证结构处于高度的安全状态。安装了这种监测系统结构处于高度的安全状态。安装了这种监测系统,就可以较早地发现结构存在的就可以较早地发现结构存在的任何问题任何问题,以便采取必要的修复措施以便采取必要的修复措施,从而保证结构使用的连续安全性从而保证结构使用的连续安全性,使结构的使结构的性能得到最佳利用性能得到最佳利用,并减少使用费用。并减少使用费用。混凝土桥梁结构的监测用于混凝土桥梁结构监测的一种新技术是光纤传混凝土桥梁结构的监测用于混凝土桥梁结构监测

8、的一种新技术是光纤传感器技术。它运用了光纤的两个特性来实现动态测量感器技术。它运用了光纤的两个特性来实现动态测量(cling)(cling)：1 1光损矢量的光损矢量的测量测量(cling),(cling),即利用纤维某些局部产生微小弯曲后所产生光矢量变化的效应即利用纤维某些局部产生微小弯曲后所产生光矢量变化的效应原理。原理。2 2光传输时间原理光传输时间原理,即即:光沿传感器到达反射镜光沿传感器到达反射镜,再反射回到光源处的传输再反射回到光源处的传输时间。时间。第4页/共131页第五页，共131页。2007年3月6钢桥结构的监测钢桥结构的监测 美国联邦公路局开发的无线电桥梁检测和评估系统美国

9、联邦公路局开发的无线电桥梁检测和评估系统,是一个便是一个便携的、电池供电、使用携的、电池供电、使用(shyng)(shyng)无线电遥控技术的数据收集系统。无线电遥控技术的数据收集系统。它非常像一个数字式多分支的电话网络它非常像一个数字式多分支的电话网络,用以收集数据并传递到一个用以收集数据并传递到一个笔记本电脑上。这种特殊的无线电网络对静电和障碍物是笔记本电脑上。这种特殊的无线电网络对静电和障碍物是“免疫免疫”的的(静电和障碍物对这种特殊的无线电网络没有影响静电和障碍物对这种特殊的无线电网络没有影响)。除了收集数据。除了收集数据之外之外,每个模块充当了地区无线电网络中无线电波上的一个结点。这

10、每个模块充当了地区无线电网络中无线电波上的一个结点。这对于钢桥是十分重要的对于钢桥是十分重要的,钢桥在长度上往往大于钢桥在长度上往往大于1.6 1.6 公里公里,而较长的而较长的桥上往往有大量的电磁干扰和复合反射桥上往往有大量的电磁干扰和复合反射,用这种技术可以迅速地测量用这种技术可以迅速地测量出一座钢桥上每个有疲劳倾向的部位、破损及危险的部位出一座钢桥上每个有疲劳倾向的部位、破损及危险的部位,或者探测或者探测出桥梁在车载和风载作用下的工作状况。出桥梁在车载和风载作用下的工作状况。第5页/共131页第六页，共131页。2007年3月7智能型支座智能型支座 智智能能支支座座能能通通过过支支座座上

11、上活活载载和和恒恒载载的的分分布布,发发现现并并判判断断出出桥桥梁梁结结构构体体系系的的工工作作状状况况。因因为为,如如果果结结构构构构件件的的强强度度因因遭遭受受(zoshu)(zoshu)断断裂裂、冲冲击击或或其其他他影影响响而而有有明明显显变变化化时时,也也会会使使支支座座上上的的荷荷载载分分布布发发生生改改变变。智智能能支支座座可可以以“感感受受到到”桥梁的破坏。桥梁的破坏。第6页/共131页第七页，共131页。2007年3月8桥梁基础的监测桥梁基础的监测 桥桥梁梁结结构构水水面面或或地地面面以以上上部部分分的的材材料料状状况况和和整整体体性性能能状状况况的的检检测测及及评评价价方方法

12、法与与上上部部结结构构类类似似。水水面面或或地地面面以以下下基基础础状状况况的的诊诊断断,对对于于明明显显的的病病害害,一一般般只只能能通通过过观观测测墩墩台台的的沉沉降降、倾倾斜斜、位位移移和和裂裂缝缝等等变变形形状状况况来来分分析析判判断断。对对已已建建桥桥梁梁结结构构基基础础沉沉降降观观测测,有有的的采采用用激激光光系系统统和和连连通通管管水水平平测测量量装装置置。在在基基础础不不均均匀匀沉沉降降引引起起的的倾倾斜斜测测量量中中,采采用用水水准准式式、摆摆式式倾倾斜斜仪仪,以以及及各各种种电电测测的的测测斜斜仪仪。在在法法国国,将将侧侧向向超超声声波波测测位位仪仪安安装装在在船船上上曳曳

13、引引,检检测测桥桥梁梁结结构构物物的的浸浸水水部部分分,能能获获得得水水下下结结构构的的双双向向图图像像。用用来来检检查查(jinch)(jinch)桥桥墩墩、板板桩桩、基基础础冲冲刷刷、填填石石和和石石笼笼的的范范围围与与位位移移状状况况,以以及及绘绘制制河河床床或或海海底底图图。美美国国的的马马萨萨诸诸塞塞洲洲,采采用用贯贯入入地地面面雷雷达达检检测测桥桥台台的的外外形形及其稳定性及其稳定性,检测结果用图形显示。检测结果用图形显示。第7页/共131页第八页，共131页。2007年3月9其他新技术其他新技术 在在世世界界上上许许多多地地方方,对对整整座座桥桥梁梁状状况况的的监监测测技技术术已

14、已经经发发展展到到在在大大型型结结构构物物上上安安装装系系列列大大规规模模的的监监测测系系统统。例例如如,横横跨跨特特拉拉华华连连接接宾宾夕夕法法尼尼亚亚和和新新泽泽西西的的巴巴里里桥桥上上就就已已经经安安装装并并运运行行着着这这样样的的一一个个系系统统。然然而而,尽尽管管这这种种方方法法很很有有前前途途,但但这这种种技技术术的的全全部部潜潜在在可可能能尚尚没没有有被被完完全全发发现现或或肯肯定定,并并且且其其重重要要的的部部分分仍仍处处于于研研究究阶阶段段。这这种种系系统统的的传传感感器器网网络络传传递递出出的的大大量量数数据据(shj)(shj)信信息息,由由计计算算机机进进行行收收集集、

15、储储存存、分分析析、检检索索等等,然然后后提提供供检检测测信信息息。事事实实已已经经证证明明,该该系系统统所所提提供供的的信信息息是是非非常常有有用用的的。例例如如,这这些些系系统统检检测测到到了了未未曾曾预预料料到到的的受受弯弯构构件件由由于于暴暴露露在在阳阳光光下下,所所受受光光照照辐辐射射程程度度不不同同而而产产生生的的弯弯起起,并并且且确确定定了了弯弯起起量量的的大小。大小。第8页/共131页第九页，共131页。2007年3月10 此此外外,对对桥桥梁梁结结构构的的承承载载能能力力的的“非非侵侵入入式式”检检测测也也是是桥桥梁梁工工程程界界的的迫迫切切需需求求。通通常常,一一座座桥桥梁

16、梁如如果果不不符符合合标标准准承承载载要要求求,说说明明该该桥桥有有某某种种结结构构上上的的缺缺陷陷。美美国国联联邦邦公公路路局局为为此此将将激激光光检检测测系系统统用用于于检检测测桥桥梁梁的的承承载载能能力力。这这套套系系统统由由一一个个电电脑脑控控制制的的反反射射器器将将红红外外线线的的激激光光束束(注注:该该激激光光束束不不会会对对人人眼眼产产生生危危险险)瞄瞄准准桥桥梁梁上上的的某某点点。当当激激光光检检测测到到桥桥梁梁结结构构上上的的某某个个点点,系系统统就就会会马马上上给给出出该该点点相相对对于于当当地地坐坐标标系系统统的的三三维维坐坐标标。仅仅几几分分钟钟的的时时间间内内,系系统

17、统可可以以测测量量桥桥结结构构上上不不同同的的点点几几百百次次。它它对对目目标标没没有有特特别别的的规规定定,在在普普通通钢钢材材、混混凝凝土土和和木木材材表表面面上上都都可可以以很很好好的的工工作作。利利用用这这个个系系统统,可可以以迅迅速速(xn(xn s)s)地地测测量量出出大大型型卡卡车车作作用用在在桥桥上上使使其其产产生生的的三三维维变变形形。这这个个系系统统还还可可以以用用于于迅迅速速(xn(xn s)s)确确定定桥桥上上每每一一部部分分对对应应先先前前(上上次次)检检查查的的位位移移(变变位位)情情况况,结结果果可可以以精精确确到到毫毫米米。该该系系统统还还能能探探测测到到沉沉降

18、或预应力损失。降或预应力损失。第9页/共131页第十页，共131页。2007年3月11 第二讲 桥梁病害(bnghi)诊断2-1 环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏2-2 混凝土结构的裂缝分析第10页/共131页第十一页，共131页。2007年3月12 混凝土结构的病害表现形式多种多样，引起病害混凝土结构的病害表现形式多种多样，引起病害的原因错综复杂，从引起病害的原因来分析，可以将的原因错综复杂，从引起病害的原因来分析，可以将其划分为两大类：其划分为两大类：第一类为由环境作用引起的混凝土结构损伤与破坏。第一类为由环境作用引起的混凝土结构损伤与破坏。由于混凝土的缺陷（例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等

19、）由于混凝土的缺陷（例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等），环境中的水及侵蚀性介质，环境中的水及侵蚀性介质(jizh)(jizh)就可能渗入混凝就可能渗入混凝土内部，与混凝土中某些成份发生化学、物理反应，土内部，与混凝土中某些成份发生化学、物理反应，引起混凝土损伤，影响结构的受力性能和耐久性。引起混凝土损伤，影响结构的受力性能和耐久性。第二类为由荷载作用或设计、施工不当造成的混凝第二类为由荷载作用或设计、施工不当造成的混凝土结构损伤。例如，由于超载作用引起的裂缝，动力土结构损伤。例如，由于超载作用引起的裂缝，动力冲击作用引起疲劳破坏。构造措施和施工方法不当引冲击作用引起疲劳破坏。构造措施和施工方法不当

20、引起结构裂缝等。起结构裂缝等。第11页/共131页第十二页，共131页。2007年3月132-1 环境因素引起环境因素引起(ynq)的混凝土结构损的混凝土结构损伤或破坏伤或破坏1 1 混凝土的碳化混凝土的碳化混凝土的碳化混凝土的碳化 混凝土的碳化是指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧混凝土的碳化是指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧混凝土的碳化是指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧混凝土的碳化是指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧化碳或其它酸性化碳或其它酸性化碳或其它酸性化碳或其它酸性(sun xn(sun xn)气体发生化学反应的过程。一般气体发生化学反应的过程。一般气体发生

21、化学反应的过程。一般气体发生化学反应的过程。一般情况下混凝土呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜，保护钢筋情况下混凝土呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜，保护钢筋情况下混凝土呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜，保护钢筋情况下混凝土呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜，保护钢筋免遭酸性免遭酸性免遭酸性免遭酸性(sun xn(sun xn)介质的侵蚀，起到了介质的侵蚀，起到了介质的侵蚀，起到了介质的侵蚀，起到了“钝化钝化钝化钝化”保护作用。保护作用。保护作用。保护作用。碳化的实质是混凝土的中性化，使混凝土的碱性降低，钝化碳化的实质是混凝土的中性化，使混凝土的碱性降低，钝化碳化的实质是混凝土的中性化，使混凝土的碱性降低

22、，钝化碳化的实质是混凝土的中性化，使混凝土的碱性降低，钝化膜破坏，在水分和其它有害介质侵入的情况下，钢筋就会发膜破坏，在水分和其它有害介质侵入的情况下，钢筋就会发膜破坏，在水分和其它有害介质侵入的情况下，钢筋就会发膜破坏，在水分和其它有害介质侵入的情况下，钢筋就会发生锈蚀。生锈蚀。生锈蚀。生锈蚀。2 2 氯离子的侵蚀氯离子的侵蚀氯离子的侵蚀氯离子的侵蚀 氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯离子的主要

23、来源，北方寒冷地区冬季道土造成的。海水是氯离子的主要来源，北方寒冷地区冬季道土造成的。海水是氯离子的主要来源，北方寒冷地区冬季道土造成的。海水是氯离子的主要来源，北方寒冷地区冬季道路路路路 、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。氯、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。氯、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。氯、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。氯离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀，对结构的危害是多方面离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀，对结构的危害是多方面离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀，对结构的危害是多方面离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀，对结构的危害是多方面的

24、，但最终表现为钢筋的锈蚀。的，但最终表现为钢筋的锈蚀。的，但最终表现为钢筋的锈蚀。的，但最终表现为钢筋的锈蚀。第12页/共131页第十三页，共131页。2007年3月142-1 环境因素引起环境因素引起(ynq)的混凝土结构损的混凝土结构损伤或破坏伤或破坏3 3 碱碱碱碱骨料反应骨料反应骨料反应骨料反应 碱碱碱碱骨料反应一般骨料反应一般骨料反应一般骨料反应一般(ybn)(ybn)指水泥中的碱和骨料中的活性指水泥中的碱和骨料中的活性指水泥中的碱和骨料中的活性指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应，生成碱硅发生反应，生成碱硅发生反应，生成碱硅发生反应，生成碱硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀硅酸盐凝胶，并吸

25、水产生膨胀硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀压力，造成混凝土开裂。压力，造成混凝土开裂。压力，造成混凝土开裂。压力，造成混凝土开裂。碱碱碱碱骨料反应引起的混凝土结构破坏程度，比其他耐久骨料反应引起的混凝土结构破坏程度，比其他耐久骨料反应引起的混凝土结构破坏程度，比其他耐久骨料反应引起的混凝土结构破坏程度，比其他耐久性破坏发展更快，后果更为严重。碱性破坏发展更快，后果更为严重。碱性破坏发展更快，后果更为严重。碱性破坏发展更快，后果更为严重。碱骨料反应一旦骨料反应一旦骨料反应一旦骨料反应一旦发生，很难加以控制，一般发生，很难加以控制，一般发生，很难加以控制，一般发生，很难加以控制

26、，一般(ybn)(ybn)不到两年就会使结不到两年就会使结不到两年就会使结不到两年就会使结构出现明显开裂，所以有时也称碱骨料反应是混凝土构出现明显开裂，所以有时也称碱骨料反应是混凝土构出现明显开裂，所以有时也称碱骨料反应是混凝土构出现明显开裂，所以有时也称碱骨料反应是混凝土结构的结构的结构的结构的“癌症癌症癌症癌症”。碱碱碱碱骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂，骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂，骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂，骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂，裂缝的形态与结构中钢筋形成的限制和约束状态有关：裂缝的形态与结构中钢筋形成的限制和约束状

27、态有关：裂缝的形态与结构中钢筋形成的限制和约束状态有关：裂缝的形态与结构中钢筋形成的限制和约束状态有关：钢筋限制、约束力强的混凝土形成顺筋裂缝；钢筋限钢筋限制、约束力强的混凝土形成顺筋裂缝；钢筋限钢筋限制、约束力强的混凝土形成顺筋裂缝；钢筋限钢筋限制、约束力强的混凝土形成顺筋裂缝；钢筋限制约束作用弱的混凝土形成网状或地图状裂缝，在裂制约束作用弱的混凝土形成网状或地图状裂缝，在裂制约束作用弱的混凝土形成网状或地图状裂缝，在裂制约束作用弱的混凝土形成网状或地图状裂缝，在裂缝处有白色凝胶物渗出。碱缝处有白色凝胶物渗出。碱缝处有白色凝胶物渗出。碱缝处有白色凝胶物渗出。碱骨料反应裂缝与其他原骨料反应裂缝

28、与其他原骨料反应裂缝与其他原骨料反应裂缝与其他原因裂缝的主要区别是：因裂缝的主要区别是：因裂缝的主要区别是：因裂缝的主要区别是：第13页/共131页第十四页，共131页。2007年3月152-1 环境因素引起环境因素引起(ynq)的混凝土结构损的混凝土结构损伤或破坏伤或破坏碱碱骨料反应引起混凝土局部膨胀，裂缝的两个边缘出现不平状态（错骨料反应引起混凝土局部膨胀，裂缝的两个边缘出现不平状态（错台）；是碱骨料反应裂缝的特有现象；台）；是碱骨料反应裂缝的特有现象；碱碱骨料反应与环境湿度有关，在同一工程中潮湿部位出现裂缝，而干骨料反应与环境湿度有关，在同一工程中潮湿部位出现裂缝，而干燥燥(gnzo)(

29、gnzo)部位却安然无恙，是碱部位却安然无恙，是碱骨料反应裂缝区别与其他原因裂骨料反应裂缝区别与其他原因裂缝的外观特征差别之一。缝的外观特征差别之一。从裂缝出现的时间来判断，碱从裂缝出现的时间来判断，碱骨料反应裂缝出现的时间较晚，多在施骨料反应裂缝出现的时间较晚，多在施工后工后510510年内出现，而混凝土收缩裂缝出现的时间较早，一般在施工年内出现，而混凝土收缩裂缝出现的时间较早，一般在施工后若干天内出现。后若干天内出现。4 4 冻融循环破坏冻融循环破坏 渗入混凝土中的水在低温下结冰膨胀，从内部破坏混凝土的微观结渗入混凝土中的水在低温下结冰膨胀，从内部破坏混凝土的微观结构。经多次冻融循环后，损

30、伤积累将使混凝土剥落酥裂，强度降低。构。经多次冻融循环后，损伤积累将使混凝土剥落酥裂，强度降低。冻融循环破坏的混凝土冻融循环破坏的混凝土第14页/共131页第十五页，共131页。2007年3月162-1 环境因素引起的环境因素引起的混凝土结构损伤混凝土结构损伤(snshng)或破坏或破坏 剥落，开始时在混凝土表面出现粒径为剥落，开始时在混凝土表面出现粒径为2-3mm2-3mm的小片剥落，随着使的小片剥落，随着使用年限的增加，剥落量及剥落块直径增大，剥落由表及里，发展用年限的增加，剥落量及剥落块直径增大，剥落由表及里，发展速度很快。一经发现冻融引起的混凝土剥落，必需密切注意剥落速度很快。一经发现

31、冻融引起的混凝土剥落，必需密切注意剥落的发展情况，及时采取修补措施。的发展情况，及时采取修补措施。北方地区采用撒盐除冰，由于盐类与冻融循环的共同作用引起北方地区采用撒盐除冰，由于盐类与冻融循环的共同作用引起的盐冻破坏的盐冻破坏(phui)(phui)是冻融循环破坏是冻融循环破坏(phui)(phui)的一种特殊形式。的一种特殊形式。盐冻破坏盐冻破坏(phui)(phui)是静水压及盐溶液的渗透压和结晶压共同作用是静水压及盐溶液的渗透压和结晶压共同作用的结果，因此，盐冻破坏的结果，因此，盐冻破坏(phui)(phui)要比单纯的冻融破坏要比单纯的冻融破坏(phui)(phui)严酷得多。严酷得多

32、。盐冻破坏盐冻破坏(phui)(phui)区别于其他破坏区别于其他破坏(phui)(phui)形式的主要特征是：形式的主要特征是：表面分层剥落，骨料暴露，但剥落层下面的混凝土完好；表面分层剥落，骨料暴露，但剥落层下面的混凝土完好；破坏破坏(phui)(phui)速度快，对未采用防盐冻措施而使除冰盐者，速度快，对未采用防盐冻措施而使除冰盐者，第15页/共131页第十六页，共131页。2007年3月172-1 环境因素引起的环境因素引起的混凝土结构损伤混凝土结构损伤(snshng)或破坏或破坏 少则一冬，多则几冬，即可产生严重盐冻破坏；少则一冬，多则几冬，即可产生严重盐冻破坏；在没有干扰的剥蚀表面

33、或裂缝中可见到白色盐结晶在没有干扰的剥蚀表面或裂缝中可见到白色盐结晶体；体；5 5 钢筋锈蚀钢筋锈蚀 混凝土中钢筋腐蚀的首要条件是钝化混凝土中钢筋腐蚀的首要条件是钝化(dn hu)(dn hu)膜坏，混膜坏，混凝土的碳化及氯离子侵蚀都会造成覆盖钢筋表面的碱凝土的碳化及氯离子侵蚀都会造成覆盖钢筋表面的碱性钝化性钝化(dn hu)(dn hu)膜的破坏，加之有水分和氧的侵入，膜的破坏，加之有水分和氧的侵入，就可能引起钢筋的腐蚀。钢筋腐蚀伴有体积膨胀，使就可能引起钢筋的腐蚀。钢筋腐蚀伴有体积膨胀，使混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝，造成钢筋与混凝土之混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝，造成钢筋与混凝土之间的粘结力

34、破坏，钢筋截面面积减少，使结构构件的间的粘结力破坏，钢筋截面面积减少，使结构构件的承载力降低，变形和裂缝增大等一系列不良后果，并承载力降低，变形和裂缝增大等一系列不良后果，并随着时间的推移，腐蚀会逐渐恶化，最终可能导致结随着时间的推移，腐蚀会逐渐恶化，最终可能导致结构的完全破坏。构的完全破坏。第16页/共131页第十七页，共131页。2007年3月182-1 环境因素引起环境因素引起(ynq)的混凝土结构损的混凝土结构损伤或破坏伤或破坏 值得注意的是，上述所有侵蚀混凝土和钢筋的作用都需要值得注意的是，上述所有侵蚀混凝土和钢筋的作用都需要有水作介质。另一方面，几乎所有的侵蚀作用对混凝土结构有水作

35、介质。另一方面，几乎所有的侵蚀作用对混凝土结构的破坏都与侵蚀作用引起的混凝土膨胀，最终导致混凝土的的破坏都与侵蚀作用引起的混凝土膨胀，最终导致混凝土的开裂有关。而且当混凝土结构开裂后，腐蚀速度将大大加快。开裂有关。而且当混凝土结构开裂后，腐蚀速度将大大加快。形成导致混凝土结构的耐久性进一步退化的恶化循环。因此形成导致混凝土结构的耐久性进一步退化的恶化循环。因此(ync(ync)，对新建结构而言，提高混凝土结构耐久性的基本途，对新建结构而言，提高混凝土结构耐久性的基本途径是增强混凝土的密实度，防止和控制混凝土开裂，阻止水径是增强混凝土的密实度，防止和控制混凝土开裂，阻止水分的侵入；加大混凝土保护

36、层的厚度，防止由于混凝土保护分的侵入；加大混凝土保护层的厚度，防止由于混凝土保护层碳化引起钢筋钝化膜的破坏。对于在役结构而言，提高混层碳化引起钢筋钝化膜的破坏。对于在役结构而言，提高混凝土结构耐久性的基本思路是在清除病害根源的基础上，封凝土结构耐久性的基本思路是在清除病害根源的基础上，封堵裂缝，修补破损混凝土；增设防水层，防止水分的侵入。堵裂缝，修补破损混凝土；增设防水层，防止水分的侵入。第17页/共131页第十八页，共131页。2007年3月192-2混凝土结构混凝土结构(jigu)的裂缝分析的裂缝分析 实践表明，混凝土结构的任何损伤与破坏实践表明，混凝土结构的任何损伤与破坏(phui)(p

37、hui)，一，一般都是首先在混凝土中出现裂缝，裂缝是反映混凝土结构般都是首先在混凝土中出现裂缝，裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表。所以，对混凝土结构的损伤检测，首先应病害的晴雨表。所以，对混凝土结构的损伤检测，首先应从对结构的裂缝调查、检测与分析入手。从对结构的裂缝调查、检测与分析入手。混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的。引起裂缝的原因很多，但可归纳为两大类：扩展而引起的。引起裂缝的原因很多，但可归纳为两大类：第一类：由外荷载引起的裂缝，称为结构性裂缝（又称第一类：由外荷载引起的裂缝，称为结构性裂缝（又称为受力裂缝），其

38、裂缝的分布及宽度与外荷载有关。这种为受力裂缝），其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝的出现，预示结构承载力可能不足或存在其他严重问裂缝的出现，预示结构承载力可能不足或存在其他严重问题。题。第18页/共131页第十九页，共131页。2007年3月202-2混凝土结构的裂缝混凝土结构的裂缝(li fng)分析分析 第二类：由变形引起的裂缝，称为非结构性裂缝，第二类：由变形引起的裂缝，称为非结构性裂缝，如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制时，在结构内部就会产生拉应力限制时，在结构内部就会产生拉应力(yngl)(yngl)，当此，当此应力

39、应力(yngl)(yngl)达到混凝土抗拉强度极限值时，即会引达到混凝土抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝，裂缝一旦出现，变形得到释放，拉应起混凝土裂缝，裂缝一旦出现，变形得到释放，拉应力力(yngl)(yngl)也就消失了。也就消失了。两类裂缝有明显的区别，危害效果也不相同，有时两类裂缝有明显的区别，危害效果也不相同，有时两类裂缝融在一起。调查资料表明，在两类裂缝中以两类裂缝融在一起。调查资料表明，在两类裂缝中以变形引起的裂缝占主导的约占变形引起的裂缝占主导的约占80%80%；以荷载引起的裂缝；以荷载引起的裂缝占主导的约占占主导的约占20%20%。对裂缝原因的分析是裂缝危害性评。对裂缝原因

40、的分析是裂缝危害性评定，裂缝修补和加固的依据，若对裂缝不经分析研究定，裂缝修补和加固的依据，若对裂缝不经分析研究就盲目进行处理，不仅达不到预期的效果，还可能潜就盲目进行处理，不仅达不到预期的效果，还可能潜藏着突发性事故的危险。藏着突发性事故的危险。第19页/共131页第二十页，共131页。2007年3月212-2混凝土结构的裂缝混凝土结构的裂缝(li fng)分析分析1 1 1 1结构性裂缝（受力裂缝）结构性裂缝（受力裂缝）结构性裂缝（受力裂缝）结构性裂缝（受力裂缝）众所周知众所周知众所周知众所周知(zhng su zhu zh)(zhng su zhu zh)(zhng su zhu zh)

41、(zhng su zhu zh)，混凝土的抗拉强度很，混凝土的抗拉强度很，混凝土的抗拉强度很，混凝土的抗拉强度很低，抗拉极限应变大约为低，抗拉极限应变大约为低，抗拉极限应变大约为低，抗拉极限应变大约为 换句话说，混凝土即将开裂的瞬间，钢筋(gngjn)的应力只有 事实上，在正常使用阶段钢筋的应力远大于此值，所以说在正常使用阶段钢筋混凝土结构出现裂缝是避不可免的。因而，习惯上又将这种裂缝称为正常裂缝。实践证明，在正常条件下，裂缝宽度小于0.3mm时，钢筋不致生锈。为确保安全，允许裂缝宽度还应第20页/共131页第二十一页，共131页。2007年3月22 小一些。新颁布的小一些。新颁布的 JTG

42、D62-2004JTG D62-2004（以下简称（以下简称 JTG D62）规定：钢筋混）规定：钢筋混凝土构件计算凝土构件计算(j sun)(j sun)的特征裂缝宽度不应超过下列规定的的特征裂缝宽度不应超过下列规定的限值：限值：类及类及类环境类环境 0.2mm 0.2mm 类及类及类环境类环境 0.15mm 0.15mm 图图1-11-1所示为钢筋混凝土简支梁的典型结构性裂缝分布示意所示为钢筋混凝土简支梁的典型结构性裂缝分布示意图。图。2-2混凝土结构混凝土结构(jigu)的裂缝分析的裂缝分析图1-1 钢筋(gngjn)混凝土梁结构裂缝第21页/共131页第二十二页，共131页。2007年

43、3月23 图图1-11-1中中所示的跨中截面附近下缘受拉区的竖向裂缝，是所示的跨中截面附近下缘受拉区的竖向裂缝，是最常见的结构性裂缝。在正常设计和使用情况下，裂缝宽度不最常见的结构性裂缝。在正常设计和使用情况下，裂缝宽度不大，间距较密，分布均匀。若竖直裂缝宽度过大，预示结构正大，间距较密，分布均匀。若竖直裂缝宽度过大，预示结构正截面承载力不足；图截面承载力不足；图1-11-1中中所示为支点（或腹板宽度变化处）所示为支点（或腹板宽度变化处）附近截面由主拉应力引起的斜裂缝。在正常设计和使用情况下附近截面由主拉应力引起的斜裂缝。在正常设计和使用情况下很少出现斜裂缝，即使出现裂缝宽度也很小。若斜裂缝宽

44、度过很少出现斜裂缝，即使出现裂缝宽度也很小。若斜裂缝宽度过大，预示结构的斜截面承载力不足，存在发生斜截面脆性大，预示结构的斜截面承载力不足，存在发生斜截面脆性(cuxng)(cuxng)破坏的潜在危险，应引起足够的重视。破坏的潜在危险，应引起足够的重视。另外，钢筋混凝土墩柱受压构件由于纵向压力过大引起的纵另外，钢筋混凝土墩柱受压构件由于纵向压力过大引起的纵向裂缝、预应力筋锚固区由于局部应力过大引起的劈裂裂缝等向裂缝、预应力筋锚固区由于局部应力过大引起的劈裂裂缝等都属于结构性裂缝。都属于结构性裂缝。2-2混凝土结构混凝土结构(jigu)的裂缝分析的裂缝分析第22页/共131页第二十三页，共131

45、页。2007年3月24 有些结构性裂缝（受力裂缝）是由设计错误和施有些结构性裂缝（受力裂缝）是由设计错误和施工方法不当所造成的。例如工方法不当所造成的。例如(lr)(lr)：钢筋锚固长度不：钢筋锚固长度不足、计算图式与实际受力不符、次内力考虑不全面和足、计算图式与实际受力不符、次内力考虑不全面和施工安装构件支承吊点错误等都可以使构件产生裂缝。施工安装构件支承吊点错误等都可以使构件产生裂缝。在超静结构中基础不均匀沉降，将引起结构的内在超静结构中基础不均匀沉降，将引起结构的内力变化，可能导致结构出现裂缝。基础不均沉降引起力变化，可能导致结构出现裂缝。基础不均沉降引起的上部结构的裂缝，实质上是属于结

46、构性裂缝（受力的上部结构的裂缝，实质上是属于结构性裂缝（受力裂缝）范畴，裂缝的分布和宽度与结构形式、基础不裂缝）范畴，裂缝的分布和宽度与结构形式、基础不均沉降情况及大小等多种因素有关。这种裂缝对结构均沉降情况及大小等多种因素有关。这种裂缝对结构安全性影响很大，应在基础不均匀沉降停止或采用加安全性影响很大，应在基础不均匀沉降停止或采用加固地基方法消除后，才能进行上部结构的裂缝处理。固地基方法消除后，才能进行上部结构的裂缝处理。2-2混凝土结构的裂缝混凝土结构的裂缝(li fng)分析分析第23页/共131页第二十四页，共131页。2007年3月252 2 2 2非结构性裂缝非结构性裂缝非结构性裂

47、缝非结构性裂缝 混凝土的非结构性裂缝根据其形成的时间可分为：混凝土的非结构性裂缝根据其形成的时间可分为：混凝土的非结构性裂缝根据其形成的时间可分为：混凝土的非结构性裂缝根据其形成的时间可分为：混凝土硬化前裂缝、硬化过程裂缝和完全硬化后裂缝。混凝土硬化前裂缝、硬化过程裂缝和完全硬化后裂缝。混凝土硬化前裂缝、硬化过程裂缝和完全硬化后裂缝。混凝土硬化前裂缝、硬化过程裂缝和完全硬化后裂缝。非结构性裂缝的产生受混凝土材料组成、浇筑方法，非结构性裂缝的产生受混凝土材料组成、浇筑方法，非结构性裂缝的产生受混凝土材料组成、浇筑方法，非结构性裂缝的产生受混凝土材料组成、浇筑方法，养护条件和使用环境等等多种因素影

48、响。养护条件和使用环境等等多种因素影响。养护条件和使用环境等等多种因素影响。养护条件和使用环境等等多种因素影响。（1 1 1 1）收缩裂缝）收缩裂缝）收缩裂缝）收缩裂缝 在混凝土凝固过程中，由于多余水分蒸发，引起在混凝土凝固过程中，由于多余水分蒸发，引起在混凝土凝固过程中，由于多余水分蒸发，引起在混凝土凝固过程中，由于多余水分蒸发，引起的混凝土体积缩小称为干缩。同时，水泥与水起水化的混凝土体积缩小称为干缩。同时，水泥与水起水化的混凝土体积缩小称为干缩。同时，水泥与水起水化的混凝土体积缩小称为干缩。同时，水泥与水起水化作用逐渐硬化而形成的水泥骨架不断作用逐渐硬化而形成的水泥骨架不断作用逐渐硬化而

49、形成的水泥骨架不断作用逐渐硬化而形成的水泥骨架不断(bdun)(bdun)(bdun)(bdun)紧密，紧密，紧密，紧密，引起的混凝土体积缩小称为凝缩。收缩中以干缩为主，引起的混凝土体积缩小称为凝缩。收缩中以干缩为主，引起的混凝土体积缩小称为凝缩。收缩中以干缩为主，引起的混凝土体积缩小称为凝缩。收缩中以干缩为主，占总收缩量的占总收缩量的占总收缩量的占总收缩量的8/109/108/109/108/109/108/109/10。收缩量随时间增长而不断。收缩量随时间增长而不断。收缩量随时间增长而不断。收缩量随时间增长而不断(bdun)(bdun)(bdun)(bdun)加大，初期收缩较快，尔后日趋缓

50、慢。普通加大，初期收缩较快，尔后日趋缓慢。普通加大，初期收缩较快，尔后日趋缓慢。普通加大，初期收缩较快，尔后日趋缓慢。普通混凝土在标准状态下的极限收缩变形约为混凝土在标准状态下的极限收缩变形约为混凝土在标准状态下的极限收缩变形约为混凝土在标准状态下的极限收缩变形约为(34)10(34)10(34)10(34)104 4 4 4。2-2混凝土结构的裂缝混凝土结构的裂缝(li fng)分析分析第24页/共131页第二十五页，共131页。2007年3月26 当混凝土成形后，表面水份蒸发，这种水份蒸发总是由表当混凝土成形后，表面水份蒸发，这种水份蒸发总是由表及里逐步发展，截面内外温度不等，内外收缩及里