公路橋梁病害分析與加固措施

橋梁是公路交通的咽喉，其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通。公路橋梁由于受到當(dāng)時(shí)局限的設(shè)計(jì)、材料、施工加固等各方面的影響，多數(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在交通量的飛速增長。

目前，已有不少橋梁暴露出缺陷，更有一些在遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)壽命時(shí)出現(xiàn)耐久性能嚴(yán)重退化的現(xiàn)象，影響其承載能力和使用壽命。因此，采用適當(dāng)?shù)募庸毯透脑旒夹g(shù)措施，恢復(fù)和提高橋梁的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用壽命，以適應(yīng)現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枰兊檬制惹小?/p>

1、常見病害

1.1 裂縫。一座橋梁從建成到使用，牽涉到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營管理等各個(gè)方面。設(shè)計(jì)疏漏，施工低劣，監(jiān)理不力，均可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。而裂縫也有很多種，如主拱圈裂縫(主拱圈中波縱向裂縫、肋、波連接處裂縫、拱肋裂縫、橫系梁裂縫)、主梁裂縫(多發(fā)生在錨跨中部梁的下緣及懸臂粱根部上緣)、墩臺(tái)身裂縫(墩臺(tái)網(wǎng)狀裂縫、從基礎(chǔ)向上發(fā)展至墩臺(tái)上部的裂縫、墩臺(tái)身的水平裂縫、翼墻和前墻斷裂的裂縫、由支承墊石從下向上發(fā)展的裂縫、橋墩墩帽順橋軸線橫貫墩帽的水平裂縫、雙柱式橋墩下承臺(tái)的豎向裂縫、支承相鄰不等高的墩蓋粱、雉墻上的豎向裂縫、墩臺(tái)蓋梁自上而下的垂直裂縫、鑲面石突出的裂縫、懸臂橋墩角隅處的裂縫等)。

1.2 伸縮縫損壞。造成伸縮縫破壞的原因主要有以下幾個(gè):

(1)由于設(shè)計(jì)不周引起的伸縮縫損壞。橋面采用了“搭接角鋼夾橡膠條”式簡易伸縮縫裝置系統(tǒng)，縫頂與現(xiàn)澆橋面混凝土同高，上鋪瀝青混凝土。由于設(shè)計(jì)中著重強(qiáng)調(diào)了解決橋面在伸縮縫處的平整度問題，忽略了橋面混凝土與橋面板的同步伸縮，因此，通車后瀝青混凝土表面沿縫出現(xiàn)不規(guī)則開裂，冬季加寬，夏季拱起。在車輛荷載的長期作用下，橋面鋪裝層由裂縫處向里逐漸剪壞，出現(xiàn)啃邊或大范圍的坑槽，給日后修補(bǔ)帶來了更大的困難。

(2)由于選型不當(dāng)引起的伸縮縫損壞。

(3)由于橋墩臺(tái)施工及梁(板)預(yù)制尺寸導(dǎo)致實(shí)際板端預(yù)留間隙與設(shè)計(jì)間隙懸殊而引起伸縮縫損壞。

(4)設(shè)計(jì)與實(shí)際伸縮量不符引起的伸縮縫破壞。這樣導(dǎo)致在伸縮縫處夏季出現(xiàn)瀝青橋面拱起，冬季出現(xiàn)瀝青混凝土橋面沿縫嚴(yán)重開裂的現(xiàn)象。

(5)板式橡膠伸縮縫由于施工誤差或橡膠板破壞引起的伸縮縫處嚴(yán)重跳車。

(6)板武橡膠伸縮縫或鋼板伸縮縫由于伸縮裝置混凝土施工先于兩端瀝青混凝土路面面層而引起伸縮縫尾端跳車。

(7)“反開槽法”施工操作不認(rèn)真引起伸縮縫處跳車。目前運(yùn)用“反開槽法”施工修筑的伸縮裝置有毛勒縫或暗式伸縮縫等?！胺撮_槽法”施工雖然從理論上解決了伸縮縫端頭跳車的問題，但若施工時(shí)操作不當(dāng)，車輛通過時(shí)仍有明顯的反應(yīng)。

1.3 鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕是影響橋梁結(jié)構(gòu)壽命和安全的一個(gè)重要因素。由于各種物理化學(xué)原因，橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋的銹蝕廣泛存在，為了維持橋梁的正常運(yùn)營，需要對出現(xiàn)銹蝕的橋粱進(jìn)行維修。鋼筋銹蝕主要是發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)。鋼筋表面致密的氧化膜可使鋼筋免受銹蝕，而氧化膜的破壞直接導(dǎo)致了銹蝕的發(fā)生?；炷康奶蓟?、大氣污染等都使得混凝土中PH值下降，鋼筋表面氧化膜處于酸性環(huán)境中，逐漸被腐蝕，這樣氧化膜便被破壞了。鋼筋發(fā)生銹蝕時(shí)，銹蝕部分的體積可膨脹至原體積的lO倍以上，從而對周圍混凝土形成擠壓，造成混凝土開裂、剝落，使截面有效尺寸減小，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力下降。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混凝土橋梁來說，斷面積的減小會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的抗彎能力。鋼筋銹蝕還會(huì)降低混凝土對鋼筋的握裹力。

1.4 支座破壞。支座破壞的原因主要可歸納為:支座安裝的不平整，支座本身質(zhì)量較差;設(shè)計(jì)選型不合理及施工中的其他原因。在正交橋梁中，支座的受力較為簡單明確，其受力邊界條件也容易滿足，但是對于斜彎橋梁，由于超高和組合坡的影響，支座的標(biāo)高是階梯狀分布的，若施工中未能嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)高布置的話，則可能造成某一個(gè)支座超載或脫空。支座脫空時(shí)，上部梁板的內(nèi)力將進(jìn)行重分布，顯然局部部位可能超過設(shè)計(jì)的控制值，如鉸接板板縫的失效;支座超載時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致支座變形過大甚至支座被迫壓、剪壞。此外，不同類型的支座其力學(xué)特性區(qū)別較大，尤其是抗震性能。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分結(jié)合本區(qū)域的地震情況以及橋梁的結(jié)構(gòu)類型選擇最佳的支座。

1.5 其他。橋梁結(jié)構(gòu)中其他常見的病害包括:主拱圈軸線下降，牛腿裂縫，墩臺(tái)基礎(chǔ)損壞，橋面變形及破碎甚至脫落，混凝土碳化速度快，碳化深度達(dá)到鋼筋表面，防震蕩塊損壞，橋面破損，欄桿斷裂，伸縮縫損壞，橋頭跳車，這些病害不僅影響橋梁的美觀，也影響橋梁的使用。

2、加固措施

2.1 橋面補(bǔ)強(qiáng)。原橋面多缺乏穩(wěn)定而堅(jiān)實(shí)的基層，整體性差，橋面板的碎裂和其他損壞特別嚴(yán)重、混凝土質(zhì)量或施工狀況特別不良，且無適用的修補(bǔ)方法時(shí)，就必須采用重新澆筑新的混凝土橋面板的措施。即在舊有橋面扳上，重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層。一般先鑿除舊橋面，使其與原有主梁形成整體，必要時(shí)錨入適量短鋼筋，配置1-2層鋼筋網(wǎng)，達(dá)到增大主粱有效高度、改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達(dá)到提高橋梁的承載能力的目的。此方法既修補(bǔ)已出現(xiàn)裂縫、剝離等損壞的橋面板，又能加高原有梁板的有效高度。增加梁板的抗彎能力，改善鉸結(jié)粱板的荷載橫向分布，從而提高橋梁的承載能力。

2.2 原橋主梁加固增強(qiáng)。有以下四種方法可以采用:

(1)利用墩頂上兩孔梁端空間設(shè)置現(xiàn)澆橫向懸壁挑梁，其上安裝預(yù)制的微彎板。

(2)在挑梁懸壁部分架設(shè)預(yù)制的人行道粱，兩邊橋孔人行道梁較主粱長，一端支承在邊墩挑梁上，一端支承在路堤上特設(shè)的支墩上，此舉系為了避免加寬橋臺(tái)。

(3)在人行道梁內(nèi)側(cè)的凸緣與舊橋面板間，用混凝土澆筑橋面加寬部分，橋面鋪裝層混凝土同時(shí)澆筑形成行車道，在橋面鋪筑裝層及橋面加寬部分，均設(shè)置了鋼筋網(wǎng)，使整體性能加強(qiáng)。

(4)橋面伸縮縫設(shè)置在橋梁頂中心，將行車道鋪裝延伸搭架在挑粱上形成，挑梁上橋面鋪裝層下墊設(shè)二層油氈，使其能隨溫度收縮。收縮縫中充填聚氨脂材料。

2.3 增大截面和配筋加固。當(dāng)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時(shí)，通常采用增大構(gòu)件截面，增大配筋、提高配筋率的加固方法，這種方法是在粱底面或側(cè)面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗彎強(qiáng)度，從而提高橋梁的承載力。該法廣泛應(yīng)用于橋梁及拱橋和拱橋拱肋的加固。

2.4 粘貼鋼板加固法。當(dāng)交通量增加，主梁出現(xiàn)承載力不足或出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的情況時(shí)，梁板橋的主粱會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。采用粘結(jié)劑及錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，達(dá)到提高橋梁承載力的目的。

2.5 其他。其他方法還有拓寬加固、改變結(jié)構(gòu)受力體系加固，橋臺(tái)新建輔助擋土墻加固，墩臺(tái)基礎(chǔ)的加固、主拱圈加固、懸壁孔主梁及掛粱牛腿的加固，主梁負(fù)彎矩的加固、主梁及掛梁正彎矩區(qū)加固、增設(shè)縱梁加固、拱圈增設(shè)套拱加固、增補(bǔ)樁基加固、塞縫灌漿、上部結(jié)構(gòu)加固改建法等。

3、結(jié)束語

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，再加上許多橋梁超負(fù)荷使用，已帶來嚴(yán)重的安全隱患。利用既用橋梁加固，施工期短，緩解當(dāng)前運(yùn)輸緊張狀態(tài)，在當(dāng)前道路負(fù)荷加重、道路橋梁受損普遍的情況下，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，進(jìn)一步加強(qiáng)對橋梁的養(yǎng)護(hù)維修、加固及技術(shù)改造的研究及其工程應(yīng)用有其重要意義。