公路橋梁病害成因與加固對策
2015-04-01
1 引言
公路中橋梁是路線的重要組成部分，是確保公路暢通的咽喉。橋梁是一種造價(jià)較高的人工構(gòu)造物，在整條路線的投資中占較大的比重，而且橋梁損壞后修復(fù)起來也比較困難，嚴(yán)重的可能造成交通中斷、甚至出現(xiàn)安全事故等。因此，對橋梁定期對橋梁狀況進(jìn)行檢測并進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)工作，是延長其使用壽命、滿足承載能力及通行能力、保障行車安全的重要保證，保持橋梁的良好狀態(tài)，對公路運(yùn)輸具有極重要的意義。
2 既有橋梁常見病害成因及加固措施
我國既有公路橋梁主要以鋼筋混凝土橋梁為主，橋梁病害普遍存在于橋頭、鋪裝層、支座、橋體等部位，還有防震擋塊損壞、橋面排水不暢、欄桿及人行道系損壞等。這些病害不僅影響橋梁的美觀，也影響橋梁的使用。現(xiàn)將橋梁常見病害及成因分析如下。
2.1 墩臺基礎(chǔ)病害
橋梁墩臺基礎(chǔ)易產(chǎn)生的病害有：①基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)不均勻沉降?；A(chǔ)的滑移和傾斜，以及基底局部沖空?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)物的異常應(yīng)力和開裂等。②墩、臺身：各種水平、豎向和網(wǎng)狀裂縫；混凝土剝落、空洞和老化；鋼筋外露、銹蝕；結(jié)構(gòu)變形、移位等。
分析墩臺病害成因主要如下：①橋梁墩臺基礎(chǔ)在常年使用過程中，承受上部構(gòu)造靜荷載的作用、重復(fù)動(dòng)荷載的反復(fù)作用。②承受土壓力、風(fēng)力、流水壓力、冰壓力和浮力等等各種力的作用。③自然界各種因素(如大氣、雨水、洪水等)的影響作用。④由于過橋車輛的日益重型化，墩臺基礎(chǔ)經(jīng)常收到過重活荷載的作用。因此，橋梁墩臺將會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞。
2.2 混凝土裂縫
混凝土開裂可以說是高速公路橋梁的多發(fā)病，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。
混凝土橋梁裂縫按其產(chǎn)生的原因大致可劃分如下幾種：①荷載引起的裂縫?；炷翗蛄涸诔Ｒ?guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生荷載裂縫，主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。②溫度變化引起的裂縫?；炷辆哂袩崦浝淇s性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。③收縮引起的裂縫。在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。④地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫。由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。⑤鋼筋銹蝕引起的裂縫。由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵人到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離。⑥施工材料質(zhì)量引起的裂縫?；炷林饕伤唷⑸?、骨料、拌和水及外加劑組成，配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。
2.3 鋼筋銹蝕
引起鋼筋銹蝕的主要原因是：混凝土的密實(shí)性不夠以及鋼筋保護(hù)層厚度不足或遭到破壞。銹蝕的直接后果是鋼筋斷面積減小，對于以鋼筋作為抗拉材料的橋梁來說，斷面積的減小會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)抗拉和抗彎能力。鋼筋銹蝕還會(huì)降低混凝土對鋼筋的握裹力。銹蝕物外流，在結(jié)構(gòu)表面形成銹跡，影響結(jié)構(gòu)美觀。
2.4 橋面鋪裝層病害
橋面鋪裝層是車輛的直接作用部分，因此，橋面鋪裝層的好壞直接影響著行車的舒適、暢通與安全。目前的橋面鋪裝常用形式有瀝青混凝土鋪裝和水泥混凝土鋪裝。橋面鋪裝層的常見病害缺陷主要有：表面松散、縱橫向裂縫或龜裂、表面磨耗、坑槽等。
2.5 橋頭跳車
橋頭跳車是橋梁涵洞與路面銜接處產(chǎn)生的錯(cuò)臺，既有橋梁普遍存在的病害之一。一般的臺后路面與橋臺路面高差普遍在 2～3cm 左右，個(gè)別的甚至達(dá)到 6～7cm，橋臺與臺后路面明顯存在著臺階。橋頭跳車不僅影響行車舒適，而且還會(huì)對橋梁產(chǎn)生過大沖擊力，誘發(fā)或加重橋梁病害。
2.6 橡膠支座性能劣化
橋梁支座形式多樣。橡膠支座由于構(gòu)造簡單、造價(jià)低廉、安裝方便、均勻分散水平力、幾乎無須養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)被廣泛用于各類公路橋梁中，成為聯(lián)系橋梁上部、下部的重要部件。板式橡膠支座性能劣化類型包括橡膠老化開裂、鋼板外露、不均勻鼓凸與脫膠、脫空、剪切超限和支座位置串動(dòng)等。盆式橡膠支座性能劣化類型包括鋼件裂紋和變形、鋼件脫焊、銹蝕、聚四氯乙烯滑板磨損、支座位移超限、支座轉(zhuǎn)角超限和錨栓剪斷等。
2.7 伸縮縫破損
由于橋梁伸縮縫位于橋面處，設(shè)置在梁端構(gòu)造薄弱部位，直接承受車輛反復(fù)荷載的作用，又多暴露于大自然中，受到各種自然因素的影響，因此，伸縮縫極易損壞、難以修補(bǔ)，經(jīng)常發(fā)生各種不同程度的缺陷。
3 橋梁加固措施
橋梁加固是通過一定措施提高橋梁構(gòu)件甚至整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載力和使用性能，以滿足交通要求。通過對公路橋梁的常見病害分析，我們可以將路橋加固措施綜合為結(jié)構(gòu)性加固措施和非結(jié)構(gòu)性加固措施。
3.1 結(jié)構(gòu)性加固措施
外加預(yù)應(yīng)力加固措施
外加預(yù)應(yīng)力加固原理是在橋梁的下緣受拉力區(qū)安放預(yù)應(yīng)力材料，梁體受荷載張拉作用時(shí)產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力。同時(shí)由于偏心預(yù)應(yīng)力對梁體起到上拉作用使梁體能夠抵消部分自重應(yīng)力，結(jié)構(gòu)受到的重力減少，產(chǎn)生變形和裂縫的可能性減小，進(jìn)而能夠較大幅度的提高結(jié)構(gòu)承載能力。
