公路橋梁結(jié)構(gòu)損壞原因及其治理方法探析

彭勇 彭莉

（宜春市公路管理局，江西 宜春 336000）

1 公路橋梁結(jié)構(gòu)損壞的原因：

公路橋梁結(jié)構(gòu)損壞的原因,主要是軟土地基的沉陷、地震位移、水毀等的沖擊碰撞,建筑材料長年累月的變化和損壞,大噸位車輛急聚增加,交通量日益加大,長期超負荷運輸引起結(jié)構(gòu)變形而造成的,一般表現(xiàn)為:

1.1 隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展,各行各業(yè)都呈現(xiàn)出一派欣欣向榮的景象,特別是公路建設(shè)方面。所有的國家干線、縣、鄉(xiāng)村道路都在大量增加,因而隨之而來的交通設(shè)施也日益增多。特別是大噸位的公路運輸車的增加,大大地加重了公路的負荷。導致路況下降,混凝土的干燥收縮和溫度應力,混凝土的碳化反應,鋼筋銹蝕發(fā)生的膨脹力也使混凝土產(chǎn)生裂縫,使橋梁產(chǎn)生不正常變形,從而發(fā)生混凝土開裂、剝落、鋼筋裸露、銹蝕等現(xiàn)象,甚至損壞。

1.2 修建在軟土地基上的橋臺,因地基土質(zhì)軟弱,連接橋梁的路堤填土過高使得橋臺產(chǎn)生過大的沉陷、位移、傾斜,嚴重的發(fā)生下臥軟土層的剪切滑移,使橋臺連同路堤一起滑動倒塌。橋墩基礎(chǔ)若設(shè)置在同樣軟弱地基上,也會因為地基不均勻沉降或大幅整體沉降而產(chǎn)生變形。

1.3 修建在砂礫河床上的墩臺,如果基礎(chǔ)埋置太淺,洪水發(fā)生時基礎(chǔ)底下的砂礫被沖空,會使橋梁基礎(chǔ)被架空甚至損壞、倒塌。

1.4 季節(jié)性洪水的沖擊,使臺身產(chǎn)生磨耗,特別是輕型空腹橋墩,因沖刷嚴重,磨耗會加劇。

1.5 地震時的特殊水平力作用,加上座機能降低或基礎(chǔ)地殼作用產(chǎn)生振動和位移,從而使墩臺身發(fā)生豎直方向的龜裂、斷裂。

2 超載對橋梁的損壞及其治理方法：

目前，我國現(xiàn)行的公路橋梁的設(shè)計荷載是根據(jù)交通調(diào)查的實際情況經(jīng)概率統(tǒng)計而得出的，它并不代表橋梁真實的承載情況，僅僅是一種等代荷載，用以替代橋梁運營中實際發(fā)生的種種承載的情況。但是，隨著國民經(jīng)濟水平提高，公路交通日益發(fā)展，交通運輸中的車型日益復雜化，并且有向大型、重載方面發(fā)展的趨勢，尤其是在港口、礦山的連接線以及運煤路線等某些特殊路段上的重載交通已日益形成規(guī)模。另外，各級公路上都普遍存在著屢禁不絕的超載運輸問題。為了保證橋梁的安全運營與使用壽命，應對重載交通下橋梁的破壞形態(tài)進行研究分析，對橋梁進行必要的加固、維修和改造，以提高其承載能力，使其能夠適應實際的通行需求。

2.1 橋梁超載破壞的形態(tài)

如果允許超過橋梁承載能力的汽車荷載通行，會使橋梁產(chǎn)生較嚴重的病害，行車使用性能下降，承載能力降低，結(jié)構(gòu)開裂，壽命縮短。以最為常見的組合式梁橋為例，由于其橫截面由多梁組合而成，橋梁的病害主要表現(xiàn)為橫向聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)的破壞。在橋面上，由于結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞加劇了主梁的撓度，重車道位置會出現(xiàn)較嚴重的車轍，行車平順性降低。橋面鋪裝沿主梁的鉸縫產(chǎn)生縱向的裂縫。

從橋下觀察，可發(fā)現(xiàn)鉸縫開裂，鉸縫內(nèi)填充的混凝土呈塊狀剝落，并且橋面降水沿鉸縫滲漏。瀝青混凝土鋪裝開裂、滲水，水泥混凝土橋面鋪裝層及鉸縫發(fā)生嚴重的碎裂，并且滲水。由于橋梁上部結(jié)構(gòu)的各主梁間橫向聯(lián)結(jié)主要靠鉸縫及混凝土鋪裝層實現(xiàn)，上述病害將導致橫向聯(lián)結(jié)完全失效。這樣，橋梁橫截面上的主梁之間無法相互傳力，重車道上的荷載將完全作用于輪下一條單獨的主梁上，而橫截面上其他梁沒有分擔，因此，橋梁的整體承載能力降低。承受荷載的主梁會因為過載發(fā)生破壞，在跨中梁底部位出現(xiàn)彎矩裂縫，裂縫一般為多條，分布于跨中一定區(qū)段內(nèi)。裂縫的出現(xiàn)會降低梁的剛度，因此，重車道下承載的主梁的梁底向下凹出，撓度加大。

2.2 重車通行情況調(diào)查方法

為了分析重載車輛對橋梁的破壞形態(tài)并進行維修加固，應首先摸清重載交通的情況。具體做法為：

對路線進行一定時期的交通流觀測，并對重車稱重，記錄重車的車型、軸重、全車重，以及橫向輪距、車廂全寬、軸間距、車長等，然后按照車重、車型進行分類匯總和分析，根據(jù)其載重量大小及在重車中所占比例大小等情況選擇最具代表性的幾種車型，按實測車重及軸重進行平均，得到重載車輛荷載的抽象力學模型，類似于規(guī)范中設(shè)計荷載車隊中的主車、重車車輛荷載模型，給出總重、車輛縱橫向尺寸、單軸重、軸距、橫向輪距等數(shù)據(jù)。

2.3 重車荷載對各類橋梁的影響分析

對于斜交橋來說，重車對橋梁的影響略小于同等跨徑的正橋，因為車輛荷載通過斜橋時車輛的兩排輪胎不能同時作用于最不利位置，所以與同跨正交橋相比，其截面內(nèi)力略小。

對于中小跨徑橋梁，隨著跨徑的減小，恒載內(nèi)力所占比例變小，活載內(nèi)力所占比例變大，所以活載增大對橋梁內(nèi)力的整體影響也變大，也就是說重車在小跨徑橋上的荷載效應較大，造成的破壞較嚴重。另外，因為橋梁短，跨徑小，縱向僅能上1輛重車，因而縱向車距造成的影響不大，最大活載內(nèi)力的大小由重車的主軸重量決定。內(nèi)力最大值所對應的布載情況為超車時兩列重車的重軸同時布于最不利位置。

2.4 超載破壞橋梁的加固與維修

超過承載能力運營的橋梁會因病害的出現(xiàn)承載能力降低，而在重載作用下，承載能力降低會更進一步加重橋梁的結(jié)構(gòu)破壞。因此對于重載交通下的橋梁應經(jīng)常進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時加固處理或采取限載措施，防患于未然，以免造成較大損失。

對于如前所述的病害應通過提高承載能力的方法來根治，從根本上解決問題。對于橋面鋪裝及鉸縫的破壞要進行維修補強，以加強橫向聯(lián)結(jié)，提高橋梁的整體承載能力。具體做法如下：首先銑刨橋面鋪裝，鑿除水泥混凝土鋪裝及鉸縫的松散結(jié)構(gòu)，然后在主梁的頂面鉆孔，用環(huán)氧砂漿或其他粘合劑植入一定長度的豎向短鋼筋，該鋼筋伸入鋪裝層，與橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)綁扎在一起，起到層間抗剪傳力作用，使橋面鋪裝與主梁聯(lián)為一體，鋪裝層有效參與主梁受力。沿鉸縫邊緣也植入短鋼筋，并且交互搭接，以加強鉸縫橫向傳力。水泥混凝土橋面鋪裝的厚度應該增大，如有標高方面的限制可考慮取消或減薄瀝青鋪裝層。但如果仍設(shè)置瀝青鋪裝，應保證其有一定的厚度，否則過薄的瀝青層在重車輪載下易破壞，影響行車平順。加大水泥鋪裝層的厚度除了能夠補強橋梁主梁的承載能力外，還可以增加橋梁的橫向剛度，加強橋梁上荷載的橫向分布，使重車道上的荷載能夠更多地分配給其他主梁承擔。

對于跨中已經(jīng)發(fā)生開裂，剛度降低的重車道下的主梁，如果裂縫較大，不能閉合，破壞嚴重，應更換新梁，如果裂縫分布均勻、細密，在除去橋面鋪裝二期恒載的情況下閉合較好，可用環(huán)氧砂漿對裂縫進行修補彌合，并在梁底貼炭纖維布，進行加固補強，提高剛度和承載能力重新使用。

2.5 重載交通下橋梁的運營管理

對于超載嚴重的車輛必須限制通行，以保證橋梁的安全。在收費公路上，還可以實行按車重收費，提高重車的收費標準，讓超載運輸不再有利可圖，促使車主自覺減少汽車的載重量。

對于大跨橋梁，要限制車輛通行的縱向間距，嚴格禁止車輛在長大橋上停留，以求減小橋跨上布置的車輛荷載數(shù)目。對于車況較差的重車不允許上橋，防止因事故在橋上拋錨。當堵車發(fā)生時要派專人看管疏導，任何橋上停滿80噸以上的重車，其后果都是不可想象的。

還應該限制橋上重車超車，使橫向只有一列車通過。車速也不宜過高，以減小車輛的沖擊力和制動力。

3 結(jié)束語

總之，國民經(jīng)濟的發(fā)展對公路運輸提出了越來越高的要求。對于重載運輸，在嚴令禁止超載的同時，我們還應該從技術(shù)上采取有效的措施，提高橋梁承載能力，適應車輛荷載增長的變化，以保證公路運輸?shù)陌踩?、暢通?/p>

[1]張舍.淺談公路橋梁病害的起因、檢測與加固[J].安徽建筑工業(yè)學院學報,2005,(01).

[2]鮑衛(wèi)國.橋梁的檢測與維修加固研究[D]河北工業(yè)大學,2000.

[3]趙亞敏.超載運輸對鋼筋混凝土橋梁疲勞性能的影響研究[D]中南大學,2007.