关于桥梁病害原因及加固措施的探讨

　　摘要:由于交通量的迅猛增长以及车辆的重型化,桥梁受到不同程度的损害,给安全运营带来严重威胁。因此在桥梁养护工程中,旧桥加固是重重之重,然而这也是一门难度大、技术要求高的课题。作者根据多年来的工作经验,对旧桥梁各种病害的产生原因加固措施进行了探讨。
　　关键词:桥梁，病害原因，加固措施;
　　1.桥梁病害产生的原因
　　1.1内部的原因
　　1.1.1设计标准低
　　经调查,大部分出现病害的桥梁均建成于建国以来至上世纪六、七十年代,受当时条件及技术水平限制,采用的技术标准比较低。如桥梁设计荷载大部分采用汽-10、12级、挂车-40、60的标准。早期设计的大部分桥面铺装层厚度较小,厚度多为40～60mm,且大部分为素混凝土,有设钢筋网的钢筋直径小、间距大,以及混凝土强度低等,这些都削弱了桥面铺装层的强度和承载力。
　　1.1.2施工技术的影响
　　由于施工队伍技术力量薄弱、管理水平低、质量意识淡薄、施工工艺落后等原因。
　　1.1.3使用时间长
　　建国以来修建的一些桥梁,虽然至今仍焕发出很强的生命力,但随着时间的流逝,许多桥梁已经达到或接近其使用极限,个别构件已出现严重变形或材料老化情况,危及桥梁的使用安全。
　　1.1.4材料质量差
　　原材料质量低下,砂率大,水灰比过大或偏小,砂石级配差以及钢筋强度低等,这些也是桥梁损坏的主要原因。
　　1.1.5不同性质构件的相互破坏作用
　　桥梁是由不同性质类型的构件所组成的综合体,构件因其强度、刚度、热胀冷缩、变形系数等的不同,在外界因素(如温度、湿度等)的影响下,会发生相互的张拉、推挤、剪扭作用,造成相互的破坏。如由于泄水管管材和水泥混凝土的热胀冷缩系数不同,在温度变化的影响下,在接触面形成裂缝,造成渗水,破坏周围混凝土结构。
　　2.病害形式
　　从病害发生的部位划分,主要有以下几种形式:
　　2.1基础病害
　　桥梁基础的病害有基础下沉开裂、钢筋外露、基底冲刷淘空等。
　　2.1墩台病害
　　墩台身的病害有裂缝、混凝土(勾缝砂浆)剥落、钢筋外露、墙身倾斜等。
　　2.3梁体(拱圈)病害
　　梁(板)式桥出现比较多的病害主要有裂缝、混凝土剥落、钢筋外露、孔洞、桥面板塌坍、跨中下挠变形等;拱式桥出现比较多的病害主要有拱圈产生纵横向裂缝、五角石开裂、勾缝砂浆剥落等。
　　2.4桥面系病害
　　主要表现混凝土铺装层麻面、露骨、裂缝、露筋;伸缩缝脱焊、掉角、伸缩体老化、杂物堵塞;桥面排水管锈蚀、堵塞;防撞栏(栏杆)混凝土剥落、损毁、露筋等。
　　2.5桥头病害
　　桥头路基沉降、桥头搭板折裂或搭板破碎、桥头锥坡或防护构造物出现裂缝、破碎、推移或隆起变形等是许多桥梁桥头的通病。
　　3.加固措施
　　3.1基础加固
　　基础加固主要适用于河床受冲刷的浅基础桥梁,一般可分为整孔防护和局部防护。整孔防护主要适用于桥跨较小、水位较浅、河床冲刷不严重尚未危及基底持力层的桥梁;局部防护主要适用于跨度大、水位较深、河床冲刷严重、河床下切、基底持力层已受破坏的桥梁。中小桥梁基础防护加固大部分采用整孔防护。主要加固措施是:在桥梁墩、台基础上、下游一定距离范围内的河床上用300mm厚M7.5浆砌块石进行铺底加150mm钢筋混凝土铺底,铺底必须置于上基础顶面。铺筑前,必须对基础损伤部位进行处理,对河床出现冲沟部位进行回填砂砾并夯实。在铺底沿上下游边缘处设置C25混凝土截水墙,墙身高度视河床冲刷程度而定,通常墙高为2m左右,截水墙采用挡土墙形式,并设置基础,基础下夯打松木120mm、5m松木桩加固。上述加固方法,能减少对桥梁墩、台基础的扰动影响,施工方便、容易。
　　3.2更换构件
　　水泥混凝土桥面铺装层破损的主要原因是原先结构标准比较低,因此,新颁布的桥涵标准中对铺装层的设计有比较明确的要求。水泥混凝土桥面铺装层厚度不宜小于80mm,混凝土的强度等级不应低于C40;铺装层内必须配置钢筋网,钢筋直径不应小于8mm,间距不宜大于100mm。铺筑桥面铺装层前,应使板体表面洁净、粗糙、均匀,无浮皮、无油腻及各种杂物,保证铺装层与梁板体之间有良好的粘结力。
　　更换行车道板比较多的情况是更换一些T型梁翼板和实心板。对于T型梁翼板的更换,必须慎重对待,大部分主梁、横隔板构造完好,许多病害集中在翼板,因此只需更换翼板部分,但应做好更换后翼板与旧主梁和横隔板的充分连结成为受力整体。竹桥桥面加固措施就是采用更换T型梁翼板的做法。该桥原采用标跨为16m老标准(1980年)T型梁设计,翼板厚度较薄,边缘最薄为80mm,桥面病害大部分集中该处,主梁及横隔板未发现病害。该桥更换翼板具体措施是:保留主梁和横隔板结构不变,拆除翼板和为满足更换后翼板厚度需要的部分主梁、横隔板混凝土,拆除时应采用人工拆除,并注意避免对主梁和横隔板损害,更换后按T梁新标准(1993年)设计,翼板厚度采用150mm,并按新标准配筋,在翼板与主梁连接处,除连接好主梁已有钢筋外,在主梁两侧增设斜筋,连接主梁和翼板主筋,使主梁与翼板更好连接。
　　对于实心板更换,因实心板构造简单,设计和施工比较容易,通常是将原来墩台帽和板一起更换,主要是因更换后板的厚度和支承位置已发生变化,同时把台帽做成椅座,有利于台后搭板布置,提高桥面连续性,减少桥头跳车,但须做好墩台帽与墩台身间的连接,保持连成一个整体。
　　3.3卸载减负
　　一些圬工拱桥由于自重较大,且建成年代较久,在拱圈等处出现病害,其承载力出现下降的情况。目前比较有效的加固途径就是通过卸载减轻自重,并转变其受力体系。黄坊桥(全长103.64m)通过卸载并改变受力体系,取得良好效果,减轻重量达到30%,并提高拱圈承载力,延长桥梁的使用寿命。该桥是典型空腹式无铰石拱桥,主拱圈为等截面形式,拱轴系数3.5,净矢跨比1/5,该桥的主要病害表现为桥面沉陷、拱圈纵横向裂缝、砌体砂浆剥落。2008年10月23日对该桥进行加固整治,12月31日竣工,工程达到预期目标。其具体维修加固措施为:首先拆除拱上部建筑,包括护拱、腹拱、侧墙及填料,减轻自重;然后对拱圈进行加固,主要是在拆除后的拱背上浇筑一层200mm厚钢筋混凝土,从而达到防止裂缝发展并加大拱圈截面面积、提高其承载力的作用;最后在桥墩(台)上、拱背上设置立墙,立墙间距根据原来腹拱位置及拱顶位置来进行计算确定,桥面板采用300mm厚连续板。这样,由原来单纯拱桥结构变成拱与连续板相结合的桥跨结构,不但加固效果理想,而且造型轻巧、美观。
　　3.4增设反压护坡
　　许多埋置式桥台,由于桥头存在一定的填土高度,填料压实不密实,且个别桥头地基地质差,导致桥头填料在外力及自重的作用下,处于移动状态,尤其是土体往台前锥坡方向移动最突出。为了有效抑制台后填土移动,比较有效的措施是在台前方向设置反压护坡连接两侧桥头锥坡,利用反压护坡、锥坡抵挡台后推力,以达到保持台后土体处于平衡状态为目的。
　　3.5设置钢筋混凝土过渡板
　　桥头跳车,其原因是路基与桥梁是两个不同性质的构造物,路基变形大,且多为塑性变形,易沉降;桥梁是一种刚性体,变形小,且多为弹性变形。目前,对该类病害的加固措施较多,但至今还没有一种较彻底解决方法。常采取设置过渡措施,在桥头搭板与混凝土路面层间设置6～10m长的钢筋混凝土面层过渡板。在过渡板与搭板间的横缩缝采用拉杆平缝形式,在过渡板与混凝土板间的横缝则采用设传力杆胀缝形式。
　　4.结语
　　旧桥的病害原因复杂,加固难度大、技术要求高,所以首先必须尽早及时发现病害,进行系统的病害调查与检测,弄清病害发生的原因。然后在此基础上,提出多种加固方案进行论证比较。最后选择一种切实可行、以治本为目的的维修加固方案,达到既延长桥梁的使用寿命,又降低桥梁养护费用。加固后需对桥梁进行监测,以确定桥梁加固效果,在不断总结经验和技术进步的基础上应形成桥梁加固的专门规范。
　　参考文献:
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　　[3]简亮.高等级公路桥头跳车的成因及处治措施[J].交通科技,2004(4).

《关于桥梁病害原因及加固措施的探讨》

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