淺談遼寧省地區(qū)跨線橋設(shè)計對策

朱 靜

(1遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研發(fā)中心 2公路橋梁診治技術(shù)交通運輸行業(yè)研發(fā)中心，遼寧 沈陽 110111）)

淺談遼寧省地區(qū)跨線橋設(shè)計對策

朱 靜1.2.

(1遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研發(fā)中心 2公路橋梁診治技術(shù)交通運輸行業(yè)研發(fā)中心，遼寧 沈陽 110111）)

總結(jié)了跨線橋常見病害，并分析了原因，對遼寧省大部分地區(qū)跨橋進(jìn)行了實地調(diào)查，結(jié)合遼寧省地區(qū)的實際情況提出了遼寧省地區(qū)跨線橋的設(shè)計對策。

跨線橋 病害 調(diào)查 設(shè)計對策

對于跨線橋梁，針對橋下交通運行的特殊性、重要性及橋梁運營通車后無法或很難中斷交通而進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)實情況，對橋梁無法進(jìn)行定期的維修和養(yǎng)護(hù)，加速了橋梁病害發(fā)展，大大縮短了橋梁的壽命周期，對經(jīng)濟(jì)效益、社會效益等造成巨大的損失。本文針對跨線橋養(yǎng)護(hù)的特殊性，總結(jié)了跨線橋常見病害，并分析了原因，結(jié)合遼寧省地區(qū)的實際情況提出了設(shè)計對策，具有參考價值。

1. 跨線橋的常見病害

目前我省跨線橋梁由于外部環(huán)境、自身結(jié)構(gòu)構(gòu)造、材料及車輛荷載等因素的共同作用，許多跨線橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害，有些甚至嚴(yán)重影響橋梁使用壽命，威脅車輛及行人安全。對于橋梁病害主要表現(xiàn)在以下幾方面[1-3]

1.1 橋面病害

橋面鋪裝病害主要表現(xiàn)為局部坑槽、角隅破壞、縱橫縫兩側(cè)啃邊、縱向裂縫等。瀝青混凝土橋面鋪裝橋面屬于柔性鋪裝，鋪裝層內(nèi)部產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，在水平方向上產(chǎn)生相對位移發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生推移、擁包等病害。因溫度變化并伴隨橋面板或梁結(jié)構(gòu)的大撓度而產(chǎn)生的裂隙，在車輛荷載及滲入面層的水作用下會產(chǎn)生面層松散和坑槽破壞。

1.2 伸縮縫病害

伸縮縫普遍存在堵塞現(xiàn)象，影響伸縮功能，部分伸縮縫橡膠條破損，出現(xiàn)雨水及污物滲漏現(xiàn)象。部分伸縮縫型鋼斷裂、缺失、上墊鋼板。型鋼伸縮縫變形，錨固混凝土局部破損，出現(xiàn)啃邊、麻面與錨固鋼筋外露等病害。

1.3 上部結(jié)構(gòu)病害

常見病害如橫隔板破損、開裂、露筋，鉸縫破損等。梁滲水白化，橫縱向裂縫，局部結(jié)構(gòu)包含層脫落導(dǎo)致鋼筋外露，接縫處砂漿脫落等。

1.4 裂縫

裂縫可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類，結(jié)構(gòu)性裂縫可分為設(shè)計性結(jié)構(gòu)裂縫和施工性結(jié)構(gòu)裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫可分為塑性裂縫、溫差裂縫、長期干縮裂縫、龜裂縫及其它侵害性裂縫。

1.5 支座老化、脫空

橋梁支座的病害有許多種形式，止滑裝置損壞、限制移動裝置損壞、滾軸偏移和下降、銷子和滾軸破壞、支座各構(gòu)件出現(xiàn)裂痕或螺母松動、吊頭螺栓或固定螺栓脫落、滑動面、滾動面銹死、支座老化、支座脫空、脫落支座偏移、受力不均、下底板的破壞、各構(gòu)件的腐蝕、插座互相間接觸、錨栓切斷、填充砂漿裂縫、支座底板混凝土壓壞、剝落等等。

2. 病害成因分析

2.1 跨線橋梁結(jié)構(gòu)防水不當(dāng)

跨線橋梁的防水材料大多采用防水卷材及防水涂料。如果這些防水材料發(fā)生破壞，就會造成橋面大面積滲水，嚴(yán)重危及橋梁的使用年限。橋梁排水管道有可能會被垃圾等雜物堵塞，使得橋面的污水排不出去， 也會導(dǎo)致橋面發(fā)生滲水，以及混凝土剝落和托架腐蝕等等。

2.2 混凝土開裂

在橋梁的病害中， 混凝土裂縫是最為普遍， 由此會誘發(fā)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力的降低甚至破壞。對于普通鋼筋混凝土構(gòu)件來說， 其裂縫是允許的， 因此對裂縫的控制成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的最為重要的控制指標(biāo)。但當(dāng)裂縫超過一定寬度時， 也會對結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生影響， 最為直接的結(jié)果是鋼筋銹蝕。

2.3 設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善

許多設(shè)計人員往往只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計、施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。有的結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，冗余性小；有的計算圖式和受力路線不明確，造成局部受力過大；有的混凝土強(qiáng)度等級過低、保護(hù)層厚度過小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過??；這些都削弱了結(jié)構(gòu)耐久性，會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性。結(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實的一個安全問題，設(shè)計時要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性。

2.4 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低

我國在20世紀(jì)60-70年代修建的跨線橋梁，限于當(dāng)時的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，其設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)較低，而且大部分跨線橋梁如今仍在服役，已不適應(yīng)交通量日益增長的需要，面臨著恢復(fù)和提高現(xiàn)有舊橋的承載能力及通行能力，延長跨線橋梁的使用壽命，消除交通安全隱患。

2.5 鋼筋腐蝕

遼寧地區(qū)冬季普遍采用撒鹽的方法防止橋面冷凍， 富含氯離子的鹽水滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)， 大大加速的鋼筋的銹蝕。而今年南方雪災(zāi)許多地區(qū)大量采用食鹽來除冰， 這無疑又給當(dāng)?shù)貥蛄旱陌踩黾恿穗[患。由于試驗會腐蝕鋼， 會使橋梁的結(jié)構(gòu)鋼受到較大損害， 而這種食鹽造成的損害卻不在一兩年內(nèi)自動消失， 而需要特殊手段進(jìn)行消除。

3. 設(shè)計對策

3.1 結(jié)構(gòu)整體性、連續(xù)性和冗余性原則

在既有橋梁中常用的有簡支梁橋、簡支一連續(xù)梁橋、連續(xù)梁橋及連續(xù)剛構(gòu)橋，它們的防水、整體性、受力性能、經(jīng)濟(jì)性、施工復(fù)雜程度等特點。這些橋梁之中，簡支一連續(xù)梁橋兼?zhèn)淞撕喼Я汉瓦B續(xù)梁的優(yōu)點，即施工方便經(jīng)濟(jì)性佳又連續(xù)整體性好、結(jié)構(gòu)耐久性好，在中小跨度的橋梁中應(yīng)當(dāng)積極采用?！罢w式橋梁”也是中小跨度橋梁可以積極考慮的耐久的橋型。橋梁在運營狀態(tài)具有良好的使用性能及對局部損傷和破壞具有適當(dāng)?shù)牡挚鼓芰?，就必須具備整體性和冗余性，有利于結(jié)構(gòu)應(yīng)對車輛超載、自然災(zāi)害等突然災(zāi)害。主梁的連續(xù)和減少接縫可以在很大程度上保護(hù)尤其是冬季受到鹽害侵蝕的橋梁，提高它們的耐久性和可維護(hù)性。

3.2 可檢性、可修性和可替換性原則

人們對橋梁有一個認(rèn)識上的誤區(qū)，認(rèn)為橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計期內(nèi)不應(yīng)該更換零部件，但是實際上，橋梁主體結(jié)構(gòu)壽命與橋梁零部件的壽命是不同的，比如鋼結(jié)構(gòu)油漆的使用壽命在10～20年左右，同比之下，橋梁支座和拉索的壽命就短得多，分別在30年和10～30年左右。依據(jù)此做出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，但是現(xiàn)實中有太多不確定性的因素，特別難實現(xiàn)。對構(gòu)件使用壽命低于結(jié)構(gòu)使用壽命期的必須做到可檢查、可維修、可更換。

3.3 快速便捷可施工性原則

影響橋梁耐久性的關(guān)鍵因素之一是施工質(zhì)量的好壞，設(shè)計施工方案時應(yīng)該使用技術(shù)成熟方便的工藝，將有助于施工質(zhì)量的控制和結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計人員在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)立足于目前普遍的施工水平，全方位的考慮施工難易程度，能否實現(xiàn)計算分析時的理想性能，不能假定結(jié)構(gòu)是以良好的施工質(zhì)量完成的。其中涉及到幾個問題：

（1）鋼筋保護(hù)層

環(huán)境侵蝕到鋼筋的位置，鋼材開始腐蝕，這樣會使結(jié)構(gòu)耐久性降低。保護(hù)層厚度與鋼筋開始腐蝕試件的實踐成平方關(guān)系?；炷帘Ｗo(hù)層厚度對鋼筋混凝土的耐久性、鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固性能都有重要作用

(2)主梁橫截面尺寸的擬定

現(xiàn)代橋梁過分以節(jié)省材料、減輕自重為目的從而追求截面的輕型化，在設(shè)計時，通常對于在一定范圍的參數(shù)值，只取下限值，雖然也滿足規(guī)范要求，但不利于結(jié)構(gòu)的耐久性。擬定的尺寸盡量在施工時，不會因為一些不必要的因素而導(dǎo)致與設(shè)計時的尺寸產(chǎn)生偏差。在梁的轉(zhuǎn)角處避免棱角，截面有變化時，避免突變等。

(3)鋼筋的布置

鋼筋布置應(yīng)該使周圍混凝土能夠被充分振搗，鋼筋布置過密致使鋼筋周圍混凝土難以被振搗密實。減小了鋼筋的層數(shù)、減少箍筋及定位鋼筋，從而方便混凝土澆注。采用更大直徑的鋼筋，從而減少鋼筋層數(shù)及根數(shù)，增大鋼筋之間的距離，保證混凝土澆搗的質(zhì)量。

4. 總結(jié)

(1)總結(jié)了跨線橋的常見病害并分析了原因。

(2)調(diào)查了遼寧省地區(qū)大部分跨線橋的損傷情況。

(3)結(jié)合遼寧省地區(qū)的實際情況，根據(jù)調(diào)查研究，提出了跨線橋的設(shè)計對策。

[1]黃素輝.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗氯離子侵燭的耐久性研究(碩士學(xué)位論文)長沙中南大學(xué)2007

[2]薛鵬飛.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu).性能退化預(yù)測評估研究(博士學(xué)位論文)杭州浙江大學(xué)

U45

B

1007-6344（2015）12-0312-01

* 遼寧省交通重點科研項目資助（201502）