对常见公路桥梁病害相关问题的探讨

　　摘要：随着我国经济的大力建设，使我国交通运输量大、行车密及车辆载重给公路桥梁带来严重的安全隐患。由于一些道路建设年代久、设计荷载较低的原因，使一些六、七十年代修建的拱桥是桥梁病害的主体，新桥由于施工质量较差也有出现病害！下面作者简要的分析并找出合理处理方案。
　　关键词：公路桥梁；病害；处理
　　一.桥梁常见病害及原因分析
　　随着交通运输事业的发展,交通运输量大幅度增长,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是重型车辆日益增多,再加上许多桥梁超负荷使用,已带来严重的安全隐患。通过实地调查,发现桥梁病害主要发生在建设年代久、设计荷载较低的一些桥上,以六、七十年代修建的拱桥居多;也有个别新桥由于施工质量较差出现病害，再加上缺少养护或养护不当又加速了桥梁的损坏。本文笔者主要按桥梁基础、下部结构、上部结构和桥面系等分类把桥梁病害大致归纳如下。
　　1下部结构
　　实体式墩台多由于基础开裂或沉陷而引起的竖向裂缝或倾斜;柱式或框架式墩台由于受力截面小,在荷载增加过大及基础变位双重影响的情况下,易造成盖梁或立柱产生裂缝,使立柱钢筋锈蚀,因而减小了立柱的有效受力截面,减少其承载能力。
　　2上部结构
　　梁式桥除普遍存在支座老化、倾倒、锈蚀等通病外,主梁受力状况一般良好,少部分梁体跨中挠度偏大并出现裂缝,梁底混凝土保护层出现开裂、脱落等现象。拱类桥病害偏多,其中石拱桥多产生由于基础沉陷而引起的拱圈横向开裂,而位于半填半挖路段的石拱桥则易产生顺桥向裂缝、侧向外倾等;桁架拱桥多为七十年代水利部门所建,一般主拱圈矢跨比、断面尺寸均过小,由于荷载的增加,易产生变形,使得拱圈拱腹部位钢筋保护层开裂、脱落,钢筋锈蚀;双曲拱桥除主拱圈易产生类似桁架拱桥的病害外,其拱波一般由于未配置钢筋加上拱肋间的横向联系较弱,而在波顶产生裂缝;此外,拱上填料填筑不当或因桥面漏水使其产生膨胀,则容易造成拱上建筑中侧墙的外倾,严重威胁桥梁的稳定。
　　3桥面系
　　桥头跳车、栏杆、人行道和伸缩缝毁坏是目前桥梁普遍存在的通病。而桥面铺装过厚、排水不畅等现象多由于养护不当或不善引起的。
　　二.桥梁的检测
　　1常规检查
　　首先对于桥梁的总体尺寸、各部分构件的截面尺寸、钢筋直径及布置、支座位置等进行详细的检测、记录;其次对材料的性能如钢筋混凝土和钢筋的强度、弹性模量、圬工拱桥的石料标号、砂浆标号等进行测定和了解;然后是对桥梁运营状况,特别是桥梁存在的病害进行反复的现场观测检查和了解,检查桥梁结构是否产生了位移和变形、混凝土施工质量如何、风化剥落情况以及局部的损伤、裂缝宽度、深度分布情况极其发展趋势;检查钢筋锈蚀的情况、以及制作、伸缩缝、排水装置、桥面铺装等附属设施的功能及地基承载力等。
　　2鉴定检查
　　对发现的病害进行深入的检查,判定病害的危害程度,以决定维修和加固的措施所进行的调查方式。对于不同指标的检测分别采用以下不同的方法。
　　2.1混凝土强度的检测
　　(1)无损检测法。无损检测法又分机械(敲击法、回弹仪法、撞击法、枪击法等)和物理(共振法、超声波探测仪法)及综合法。由于用单一的方法存在某些局限,测定结果不是很准确,故采用两种或两种以上的方法来综合评定,则可提高测试的准确度并使应用范围扩大。其中超声波速法与回弹仪两者结合应用最广,可使测定的强度误差缩小到12%以内。
　　(2)挖取试样法。若无损检验结果不能满足要求,在必要时,可采用从结构中挖取试样,在试验机上加载试验,测定混凝土的实际强度。取试样的部位既应具有代表性,又应为结构使用的安全所允许,而且要事先验定主要钢筋的位置,并避开它。为了避免试样在挖取过程中受到振动破坏,最好采用钻机切取,缺乏钻机时,常采用人工的方法凿取。试件从实体上取下后,须仔细磨平,用高标号砂浆补齐,然后进行试验。这种检验方法的优点是既能做强度试验又能做弹性摸量与密度试验,测定结果也符合实际情况。缺点是破损了结构、费工、试验条件要求较高。因此常用于测定精度要求高的含筋量较小的大体积混凝土。
　　2.2裂缝检测
　　桥梁结构出现裂缝之后,应加强检查与观测。根据裂缝的特征,结合设计、施工资料进行分析、查明裂缝性质、原因极其危害程度,确定是否需要修补并为修补方案的制定提供可靠的依据。检测内容包括:①裂缝发生的部位、走向、宽度、分布状况以及大小和长度等;②裂缝的变化发展情况。观测裂缝的仪器一般有塞尺、手持式读数显微镜。也可采用长标距裂缝应变片、千分表引伸仪等。其方法如下:①在裂缝两边设置小标杆,两杆间的距离用卡尺测量或者用读数放大镜直接测量裂缝的宽度。②设置两块金属板相接触,量测并记下裂缝变化的尺寸。③利用水泥浆或石膏作成薄片的标记贴在裂缝处,或用玻璃片,较牢固的纸糊在裂缝上,观察其是否继续开裂。在观测裂缝时,要求记录气温的情况。因为气温降低时,结构的外层比内层冷却的快些,因而表面收缩较快,这时裂缝呈现的较大,当气温增高时则情况相反。裂缝的评定应根据我国在《公路养护技术规范》中对桥梁技术状况评定标准及裂缝宽度作出的规定,只要裂缝的宽度和数量超过规范的范围和限度就必须进行修补与加固,否则,会导致结构恶化,降低桥梁的承载能力和使用寿命。
　　2.3承载力的检测
　　现有桥梁承载力的检定,常采用以下方法:(1)分析计算法。首先对被检定的桥梁结构进行检查(搜集资料、现状检查、材质与地基的检验等),然后将检查所得的有关资料和检验测量结果,运用桥梁结构计算理论及有关的经验系数进行分析计算,从而评定出桥梁的安全承载能力。分析计算法又分为经验系数折算和理论计算两种做法。经验系数折算法是以桥梁原有设计荷载等级为基础,同时考虑桥梁损坏程度、材料老化程度、桥面行驶条件、实际交通情况、桥梁建造使用期限等因素,折算出桥梁安全承载力的方法。承载力由下式所得
　　P=P0K1K2K3K4
　　此法的关键是确定各种系数,系数的建立必须经过广泛的调查研究。理论计算法是当原桥荷载等级不清楚或上述的各种系数较难确定时,应用结构计算理论,估算出桥梁结构可能承受的最大外力(如弯距);然后,再与实际检定的荷载相比较,从而判定出桥梁安全承载力的方法。此法应注意的问题:荷载计算应根据实际荷载,即采用需通过的荷载等级进行验算;材料强度以实测结果为准;应正确地把结构的缺陷估计到计算中去,即由于结构的部分损坏而承载力降低。
　　(2)荷载试验法。此法是比较普遍采用的方法,通过现场荷载试验及测试,可以直接检验桥梁的实际承载力。它又分为:静载试验和动载试验。静载试验的加载量一般为设计荷载的0.8～1.0倍,试验前应先进行估算。如果原桥的病害较大,初步判定承载能力将降低,则加载量可先低一点,逐步加载;若需要进行超载试验,可逐步提高加载量,但要谨慎,加强检查,加载方法采用时间短的方式,通常是采用车辆进行加载。测试内容包括应变、挠度和裂缝。梁桥的控制截面为跨中截面和支座处;拱桥则为拱顶、L/4处、拱脚截面;测试横向对称加载或偏载情况下原桥的应变、挠度和裂缝的数值及变化情况,其残余变形部分应符合在容许范围之内。
　　测试结果要与预估值进行比较,而不宜直接与规范规定值进行比较。动载试验法主要是通过对桥梁载在动荷载作用下产生的动力系数、自振频率和阻尼数据进行分析,求得桥梁的实际承载能力。此法因为涉及的因素较多,如混凝土容许开裂、收缩徐变对超静定结果得动力特征等,故难度较大。
　　(3)实物调查比较法。此法是由实际交通情况来检定桥梁承载力的动态求法。它是对被检定桥梁进行相当长期的观测,根据桥梁通过的车辆荷载,测定车辆通过时桥梁各主要部位的挠度(跨中或产生挠度最大处)、应变、应力、裂缝开展情况等数据,然后对这些数据进行统计分析,从而得出桥梁可以承受的荷载等级。
　　三.旧桥通病的处理方案
　　针对以上主要病害,我们在制定具体的桥梁维修、改造或加固方案中,主要有以下几点做法:
　　(1)桥梁基础和下部结构。在春季枯水季节和夏季洪水过后,利用桥梁定期检查的同时,及时发现并处治病害,按常规施工方法进行处理,对于部分桩基维修、加固,要充分考虑冲刷而不致产生负面效应;对于墩、台身产生的部分竖向裂缝,除用环氧砂浆予以封堵外,还应用钢绞线(结合钢板)缠绕设箍并施加一定的予应力进行处理。
　　(2)梁桥。除个别T梁跨中挠度过大,需加强定期观测外,一般主梁病害主要为梁底混凝土保护层脱落,维修时应先将已碎混凝土全部清除,并给钢筋除锈,再用环氧砂浆抹平,施工时要求密实、平整、美观。
　　(3)拱类桥。主拱圈的维修、加固,应先对裸露钢筋表面及破碎保护层进行清理,然后采用型钢全长帮衬并填充膨胀水泥混凝土进行加固,若欲增加拱肋断面尺寸还应配置必要的受力钢筋;对于侧墙外倾、拱肋开裂等病害处置,宜先对全桥(或相邻部分几跨)卸载后,才能重新进行施工,其中拱上填料的更换以二灰炉渣为宜。拱类桥的维修、加固,要特别注意其对称性施工,以保证施工安全。
　　(4)桥面系。大部分桥梁行车病害集中反映在桥面系、桥面铺装的维修,切忌直接在原桥面上加铺,以新做8～12cm厚的35#防水钢筋混凝土面板为宜;伸缩缝的更换可采用先进的TST材料(无缝伸缩缝)进行现场施工,基本适用于总伸缩量在5cm范围;栏杆系列除局部损坏可按原设计进行维修外,全桥改造可采用统一的混凝土防撞护栏形式,既安全又耐久。同时,泄水管的更换与安装应以确保桥面排水为前提。由于旧桥桥台引道沉降基本稳定,桥头跳车问题可用传统的桥头搭板加以解决。
　　(5)其它。桥台锥坡(或护坡)的维修加固应视桥位的具体地质状况而定,如不能将基础直接做在岩面上,可采用抛石、打桩、浇筑水下混凝土对基础加固后再进行防护工程的砌筑施工。
　　
　　四.结束语
　　综上所述：工程人员在处理公路桥梁病害时，要采取投资较少,施工期短,又能缓解当前运输紧张状态的维修与加固技术措施。因此,桥梁病害的检测与病害原因分析就显得尤为重要。

《对常见公路桥梁病害相关问题的探讨》

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