梁橋的病害及防治措施

董贇

摘 要：現(xiàn)如今各種各樣的橋梁在生活中隨處可見，交通工程中橋梁的規(guī)模在不斷擴大的同時，橋梁的數(shù)量也在不斷的增加，橋梁在生活及交通中的地位也越來越重要。為了對橋梁病害及早預(yù)防，文章對梁式橋的主要病害進(jìn)行分析，詳細(xì)闡述了引發(fā)各種病害的原因，并提出了相應(yīng)的防治措施。

關(guān)鍵詞：橋梁；病害；防治措施

隨著交通運輸?shù)目焖侔l(fā)展，橋梁的重要性也日益加重。在使用過程中，橋梁會逐漸出現(xiàn)一些病害現(xiàn)象，若不重視，任其發(fā)展，必將對橋梁安全性構(gòu)成威脅。

1 結(jié)構(gòu)病害的表現(xiàn)形式

梁橋在我國公路橋梁中占很大比例。尤是新建公路橋，除極少數(shù)大跨徑橋梁外，多采用裝配式鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、T型梁或箱型梁。這主要是裝配式鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下優(yōu)點：工期較短。構(gòu)件預(yù)制可提早進(jìn)行。上、下部可平行施工；可節(jié)約支架和模板，裝配式橋梁往往可采用無支或少支架施工，構(gòu)件在預(yù)制場或工廠預(yù)制時采用模板和支架等易做到簡便合理，可反復(fù)使用；提高工程質(zhì)量，裝配式梁橋構(gòu)件在預(yù)制中易做到標(biāo)準(zhǔn)化和機械化。

作為混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)耐久性是其最大的優(yōu)點。除戰(zhàn)爭、地震、火災(zāi)及水災(zāi)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)破壞外，混凝土橋梁的裂縫問題是它的最大病害。鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)物是利用了鋼材與混凝土各自長處的結(jié)構(gòu)。反過來說，由于屬相互彌補各自短處的結(jié)構(gòu)，所以在應(yīng)力集中處、鋼筋錨固處、鋼筋彎起點、鋼筋數(shù)量突減處、混凝土斷面突變處及應(yīng)力應(yīng)變最大處等都是易出現(xiàn)裂縫的部位。可從設(shè)汁、施工、養(yǎng)護(hù)、材料及外部環(huán)境等方面分析混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，荷載作用下產(chǎn)生的裂縫作為結(jié)構(gòu)病害考慮，其他裂縫作為構(gòu)造病害考慮。文中著重研究梁式橋的結(jié)構(gòu)病害。

1.1 彎曲裂縫。梁上施加彎矩時，將產(chǎn)生彎曲裂縫。彎曲裂縫也稱垂直裂縫。對于彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件來說。彎曲裂縫首先出現(xiàn)在彎矩最大截面的混凝土受拉區(qū)。粱板結(jié)構(gòu)的正彎矩裂縫一般位于跨中，從底邊開始向上發(fā)展，負(fù)彎矩裂縫位于連續(xù)梁或懸臂梁板的支座附近，自上向下發(fā)展。隨著荷載增大，裂縫寬度增大，長度延伸，裂縫數(shù)增加，裂縫區(qū)域漸向兩側(cè)發(fā)展。

1.2 剪切裂縫。剪切裂縫也稱斜裂縫。首先發(fā)生在剪應(yīng)力最大的部位，對受彎構(gòu)件和受壓構(gòu)件往往發(fā)生在支座附近，由下部開始，沿著與軸線成25°～50°左右的角度裂開。隨著荷載增大，裂縫長度不斷增長并向受壓區(qū)發(fā)展，裂縫縫數(shù)不斷增多并分叉。裂縫區(qū)也逐漸向跨中方向擴大。剪切裂縫一旦出現(xiàn)，就應(yīng)加強觀察。如裂縫發(fā)展緩慢并限制在受拉區(qū)，是允許的，但如裂縫不斷發(fā)展或者裂縫已接近受壓區(qū)，則不論其寬度和撓度如何應(yīng)及時給予必要的加固處理。

1.3 斷開裂縫。鋼筋混凝土構(gòu)件受拉時，進(jìn)入整個截面的裂縫稱為斷開裂縫。受拉構(gòu)件在荷載作用下，產(chǎn)生的裂縫均沿正截面開展，裂縫間距有一定的規(guī)律性。受拉構(gòu)件在受力較小時，混凝土和鋼筋均承受拉力，拉應(yīng)力值較小，不超過混凝土的抗拉極限。這是未出現(xiàn)裂縫構(gòu)件的工作狀態(tài)。隨著內(nèi)力增加，混凝土內(nèi)拉應(yīng)力達(dá)到其受拉極限，產(chǎn)生裂縫并退出工作，全部拉力由鋼筋承擔(dān)，這是允許出現(xiàn)裂縫構(gòu)件的工作狀態(tài)。荷裁繼續(xù)增大，鋼筋應(yīng)力達(dá)到流動極限，鋼筋伸長率較大，裂縫寬度超過設(shè)計規(guī)范允許寬度的許多倍，這多為使用所不允許或構(gòu)件將近破壞的狀態(tài)。

1.4 扭曲裂縫。混凝土構(gòu)件受扭轉(zhuǎn)與彎曲同時作用而產(chǎn)生的裂縫稱為扭曲裂縫該裂縫一般呈45°傾斜方向。鋼筋混凝土構(gòu)件在扭曲作用下，產(chǎn)生的裂縫一般有許多條，裂縫出現(xiàn)后混凝土保護(hù)層剝落，扭曲產(chǎn)生的扭矩改由鋼筋承擔(dān)，直至鋼筋滑動時構(gòu)件完全破壞。

1.5 局部應(yīng)力引起的裂縫。局部應(yīng)力引起的裂縫，主要表現(xiàn)在：墩臺支座處受到較大局部應(yīng)力；構(gòu)件突然受到?jīng)_擊荷載；預(yù)應(yīng)力梁錨固端受到較大局部應(yīng)力而引起的裂縫。

2 鋼筋混凝土梁式橋裂縫的處治措施

鋼筋混凝土梁式橋包括簡支梁、懸臂梁及連續(xù)梁橋。這些橋梁在運營過程中由于各種原因出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致承載能力下降，不滿足運營要求，那么就要對這些橋梁進(jìn)行處治、加固。下面對目前常用較有效的處治加固技術(shù)做以介紹：

2.1 下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿——噴射混凝土加固。鋼筋混凝土梁式橋出現(xiàn)病害需要處治加固時，如果橋下凈空能夠滿足通車、通航要求，可采用在粱下設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿，并噴射混凝土作為保護(hù)層進(jìn)行加固。加固設(shè)計時一般采用粗鋼筋作為拉桿，兩端錨固在梁端部，中間用單柱、雙柱或多柱支撐在梁底部，然后噴射一層5cm～8cm厚混凝土作保護(hù)層，與原混凝土梁組合受力。在加固過程中可通過改變支撐的位置和調(diào)整拉桿預(yù)應(yīng)力方式來滿足提高承載力需要。按照施加預(yù)應(yīng)力的不同方式，可以分為3種施工方法：

2.1.1 橫向收緊張拉法。該法是將鋼拉桿分兩層布置于梁底的兩側(cè)，在靠近梁的支座處向上彎起，與固定在梁端的鋼制U型錨固板焊接。在鋼拉桿的彎起處用短柱將鋼拉桿支撐在粱底，縱向每隔一定距離設(shè)一道撐棍和鎖緊螺栓。通過收緊器將拉桿橫向收攏而產(chǎn)生縱向預(yù)應(yīng)力，以抵抗荷載引起的彎矩。

2.1.2 縱向張拉法。此法將預(yù)應(yīng)力拉桿沿梁底布置，兩端向上彎起，穿過翼板上的斜孔伸至橋面。拉桿端部設(shè)有絲扣，用軋絲錨錨固在梁頂?shù)腻^固槽內(nèi)。此法區(qū)別橫向收緊張拉法的主要點是縱向張拉是直接縮短拉桿的長度以產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。

2.1.3 豎向頂撐張拉法。此法是先在粱端設(shè)置U型錨固板，沿梁底安裝拉桿，并把拉桿的丙端焊在錨固板上，然后在梁的1/4跨徑和跨中分別設(shè)置3個施力夾具。夾具應(yīng)固定于梁腹或橫隔梁上的承托架上，以給拉桿施加預(yù)應(yīng)力。

2.2 預(yù)應(yīng)力鋼絲束一噴射混凝土加固。該法是沿梁腹側(cè)面按拋物線形敷設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲束，在梁底每隔一定距離（5cm～100cm）設(shè)置一個定位箍圈，或在粱腹上埋設(shè)定位梢，用來固定鋼絲柬幾何形狀。鋼絲束兩端穿過梁端翼板上斜孔伸至梁頂錨固。對鋼絲束施加預(yù)應(yīng)力后，再噴射混凝土作保護(hù)層。防止腐蝕。由于設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絲束將會增加梁上緣壓應(yīng)力，可能會造成橋面板損壞，所以當(dāng)驗算橋面板強度不足時，應(yīng)同時考慮加厚橋面板，并使新舊混凝土結(jié)合為整體，共同受力。必要時可在原橋面上布設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，再現(xiàn)澆一層混凝土橋面板，增加橋面板抗壓強度。這種加固技術(shù)用的設(shè)備簡單，不減少橋下凈空，采取半邊施工措施和噴射混凝土作鋼絲束保護(hù)層，可不中斷橋上交通進(jìn)行加固補強。

3 結(jié)語

橋梁作為交通工程的重要組成部分，數(shù)量多，結(jié)構(gòu)規(guī)模大，改造周期長，需要長期保持其機能。但是，橋梁在交付運營及使用中，總會產(chǎn)生一定程度的破壞，如不及時處理，病害會越來越嚴(yán)重。最終危及橋梁的使用安全。對橋梁病害必須及時維修處理，建立健全橋梁維修管理系統(tǒng)，對病害做到及時發(fā)現(xiàn)、跟蹤、整治。但更重要的是從設(shè)計、施工中去預(yù)防病害的發(fā)生，降低后期維修保養(yǎng)費用。對已經(jīng)受病害侵蝕的橋梁，應(yīng)針對不同病害形式，采取不同的處理方法。

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