公路橋梁病害的起因檢測(cè)與加固
2015-06-23
一、橋梁常見(jiàn)病害及產(chǎn)生的原因
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)公路通車(chē)?yán)锍讨鹉暝黾?，現(xiàn)有公路橋梁的承受荷載也表現(xiàn)出新的特點(diǎn)：交通量迅速增大；重型車(chē)輛增加；超限運(yùn)輸屢禁不止。這直接導(dǎo)致公路橋梁的橋梁承載力難以適應(yīng)交通負(fù)荷的迅速增長(zhǎng)，尤其是管養(yǎng)在役的簡(jiǎn)支梁式橋和拱橋，大多設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低、承載能力差，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)下已出現(xiàn)不同程度破損，逐步轉(zhuǎn)為安全隱患橋梁。超重車(chē)輛是造成橋梁病害的一個(gè)重要原因, 而缺少養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不當(dāng)又加速了橋梁的損壞。要保證公路橋梁的承載、通行能力適應(yīng)公路運(yùn)營(yíng)狀況，必須清晰準(zhǔn)確地掌握既有公路橋梁的內(nèi)在質(zhì)量、常見(jiàn)病害及運(yùn)營(yíng)動(dòng)態(tài)，將公路橋梁的病害檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)維修工作落到實(shí)處，通過(guò)技術(shù)狀況評(píng)估，采取相應(yīng)的維修加固措施，使公路的正常穩(wěn)定通行得到有力的保障。按橋梁基礎(chǔ)、下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)和橋面系等分類(lèi)把橋梁病害大致歸納如下。
1.1 下部結(jié)構(gòu)
實(shí)體式墩臺(tái)多由于基礎(chǔ)開(kāi)裂或沉陷而引起的豎向裂縫或傾斜;柱式或框架式墩臺(tái)由于受力截面小,在荷載增加過(guò)大及基礎(chǔ)變位雙重影響的情況下,易造成蓋梁或立柱產(chǎn)生裂縫,使立柱鋼筋銹蝕,因而減小了立柱的有效受力截面,減少其承載能力。
1.2 上部結(jié)構(gòu)
梁式橋除普遍存在支座老化、傾倒、銹蝕等通病外,主梁受力狀況一般良好,少部分梁體跨中撓度偏大并出現(xiàn)裂縫,梁底混凝土保護(hù)層出現(xiàn)開(kāi)裂、脫落等現(xiàn)象。拱類(lèi)橋病害偏多,其中石拱橋多產(chǎn)生由于基礎(chǔ)沉陷而引起的拱圈橫向開(kāi)裂, 而位于半填半挖路段的石拱橋則易產(chǎn)生順橋向裂縫、側(cè)向外傾等;桁架拱橋多為70 年代水利部門(mén)所建,一般主拱圈矢跨比、斷面尺寸均過(guò)小,由于荷載的增加,易產(chǎn)生變形,使得拱圈拱腹部位鋼筋保護(hù)層開(kāi)裂、脫落,鋼筋銹蝕;雙曲拱橋除主拱圈易產(chǎn)生類(lèi)似桁架拱橋的病害外, 其拱波一般由于未配置鋼筋加上拱肋間的橫向聯(lián)系較弱,而在波頂產(chǎn)生裂縫;此外,拱上填料填筑不當(dāng)或因橋面漏水使其產(chǎn)生膨脹,則容易造成拱上建筑中側(cè)墻的外傾,嚴(yán)重威脅橋梁的穩(wěn)定。
1.3 橋面系
橋頭跳車(chē)、欄桿、人行道和伸縮縫毀壞是目前橋梁普遍存在的通病。而橋面鋪裝過(guò)厚、排水不暢等現(xiàn)象多由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或不善引起的。
二、橋梁的常規(guī)檢測(cè)技術(shù)
一般地，對(duì)橋梁的檢測(cè)工作可以分為經(jīng)常性檢測(cè)、定期檢測(cè)和特殊檢測(cè)等三個(gè)階段。
經(jīng)常性檢測(cè)是由橋梁養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)行巡視檢查。目的是確保橋梁結(jié)構(gòu)功能正常，使結(jié)構(gòu)能得到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)和緊急處治，對(duì)一些重大問(wèn)題做出報(bào)告。定期檢測(cè)是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量狀況進(jìn)行定期跟蹤。通常是依靠富有經(jīng)驗(yàn)專(zhuān)職橋梁檢查工程師，以目視觀察為主，輔以必要的
工具如常規(guī)測(cè)量?jī)x器、照相機(jī)等，實(shí)地判斷病害原因，做出質(zhì)量狀況評(píng)分，并估計(jì)需要維修的范圍及方法，或提出限制交通的建議。對(duì)需要進(jìn)一步查明原因或繼續(xù)觀察的缺損部件，提出特殊檢測(cè)要求。特殊檢測(cè)是因各種特殊原因由專(zhuān)家依據(jù)一定的物理、化學(xué)無(wú)破損檢驗(yàn)手
段對(duì)橋梁進(jìn)行的全面察看、測(cè)強(qiáng)和測(cè)缺，旨在找出損壞的明確原因、程度和范圍，分析損壞所造成的后果以及潛在缺陷可能給結(jié)構(gòu)帶來(lái)的危險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，當(dāng)橋梁需要進(jìn)行特殊檢測(cè)，則說(shuō)明目標(biāo)橋梁已經(jīng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的問(wèn)題，如果問(wèn)題得不到解決，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。
橋梁檢測(cè)目前常用的方法有：無(wú)破損檢測(cè)法、微破損檢測(cè)法、半破損檢測(cè)法以及荷載試驗(yàn)。其中，無(wú)破損檢測(cè)法是指在不損害或不影響橋梁使用性能的前提下，檢測(cè)其是否存在缺陷，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進(jìn)而判定被檢橋梁所處技術(shù)狀態(tài)。常見(jiàn)的
橋梁無(wú)破損檢測(cè)技術(shù)包括對(duì)混凝土表面硬度檢測(cè)的壓痕法、對(duì)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的回彈法等；還包括對(duì)混凝土強(qiáng)度、彈性模量等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的超聲脈沖法等；另外對(duì)于混凝土內(nèi)部損傷及缺陷的檢測(cè)主要采用射線法。微破損檢測(cè)法包括對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定的貫入法。半
破損檢測(cè)法包括對(duì)混凝土強(qiáng)度測(cè)試的鉆心法、拔出法等，前三項(xiàng)是對(duì)混凝土強(qiáng)度、內(nèi)部缺陷等的檢測(cè)。而荷載試驗(yàn)是對(duì)橋梁整個(gè)結(jié)構(gòu)特性及承載能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一項(xiàng)檢測(cè)。有些時(shí)候，為了更加準(zhǔn)確的掌握橋梁結(jié)構(gòu)的損傷情況，還可以將上述幾種方法聯(lián)合應(yīng)用。而荷載試
驗(yàn)是對(duì)橋梁整個(gè)結(jié)構(gòu)特性及承載能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一項(xiàng)檢測(cè)。包括靜力荷載試驗(yàn)和動(dòng)力荷載試驗(yàn)。靜力荷載試驗(yàn)是將靜止的荷載作用于橋梁上的指定位置，以便能夠測(cè)試出結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變、靜位移以及裂縫等，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力的試驗(yàn)。橋梁動(dòng)力荷載試驗(yàn)是指采用動(dòng)力荷載，如行駛的汽車(chē)荷載或其他動(dòng)力荷載作用于橋梁結(jié)構(gòu)上，以測(cè)出結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，如振動(dòng)變形，從而判斷出橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載下受沖擊和振動(dòng)影響的試驗(yàn)。
三、橋梁的加固對(duì)策
對(duì)原有橋梁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)、改造翻新，最大程度利用現(xiàn)有資源，保證其使用安全，延長(zhǎng)其使用壽命是當(dāng)今國(guó)際工程界關(guān)注的重大課題之一。目前我國(guó)已有一定數(shù)量的橋梁發(fā)生老化，危橋逐年增多，舊橋加固已成為橋梁設(shè)計(jì)、研究、管理部門(mén)的當(dāng)務(wù)之急。
3.1 基礎(chǔ)的不均勻沉降：特別是天然地基上的淺基礎(chǔ)，由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺(tái)發(fā)生不均勻沉降，引起橋臺(tái)開(kāi)裂等。針對(duì)以上病害，采取對(duì)河床用漿砌片石進(jìn)行鋪砌，上游河床設(shè)置丁壩，打木樁擴(kuò)大橋臺(tái)基礎(chǔ)等方法進(jìn)行加固。
3.2 橋體承載力不足：主要發(fā)生在建設(shè)年代久、設(shè)計(jì)荷載較低的一些橋上，以七、八十年代修建的居多，也有個(gè)別新橋由于施工質(zhì)量較差出現(xiàn)承載力不足的情況。另外，超重車(chē)輛也是造成橋梁承載力不足的一個(gè)重要原因。而缺少養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不當(dāng)又加速了橋梁的損壞。相
應(yīng)的加固措施包括外包混凝土加固法、鋼板粘貼加固法、噴錨混凝土加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法以及改變結(jié)構(gòu)受力體系的加固法等。
3.3 橋體開(kāi)裂：橋體受行車(chē)荷載、土壓力及各種自然因素的作用，常常出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂、保護(hù)層脫落等病害。雖然不會(huì)明顯降低橋體的整體受力性能，但會(huì)對(duì)橋體的耐久性造成影響。處理的方法一般采取塞縫灌漿的方法，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹(shù)脂漿、環(huán)氧樹(shù)脂、砂漿等。通常水泥漿用于石砌墩、臺(tái)和拱圈裂縫，由裂縫的大小來(lái)決定灌漿中是否摻砂，采用水泥漿造價(jià)低、效果好。環(huán)氧樹(shù)脂一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿(mǎn)，粘結(jié)性好。環(huán)氧樹(shù)脂砂漿多用于橋面裂縫。橋面鋪裝層開(kāi)裂或剝離在不降低設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的前提下可采用加鋪瀝青碎石層的方案。
四、結(jié)語(yǔ)
隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展,交通運(yùn)輸量大幅度增長(zhǎng),行車(chē)密度及車(chē)輛載重越來(lái)越大,尤其是重型車(chē)輛日益增多,再加上許多橋梁超負(fù)荷使用,已帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。而改造又限于資金的緊缺,只能采取投資較少,施工期短,又能緩解當(dāng)前運(yùn)輸緊張狀態(tài)的維修與加固技術(shù)措施。因此,橋梁病害的檢測(cè)與病害原因分析就顯得尤為重要。
