系桿拱橋病害成因及處治方法

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

一、引言

上世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)修建了大量的拱橋，這些拱橋絕大多數(shù)都是拱和吊桿的組合，但隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，汽車的車流量和車輛噸位甚至很多的超重現(xiàn)象也在迅猛增加，給橋梁的負(fù)擔(dān)也隨之加重，另外，拱橋吊桿本身的銹蝕斷裂，導(dǎo)致許多橋面垮塌的事故，例如四川宜賓南門大橋吊桿斷裂、武漢晴川大橋系桿斷裂等。因此，做好對(duì)混凝土拱橋的病害檢測(cè)，對(duì)危、舊混凝土拱橋的維修加固工作十分重要。

二、常見病害

系桿拱橋是眾多拱橋橋型中的一種梁拱組合的體系橋型，雖然橋型結(jié)構(gòu)受力合理，但仍然會(huì)出現(xiàn)各種病害。

(一)橋面系及支座

1、橋面鋪裝。橋面鋪裝常見的病害是鋪裝層出現(xiàn)開裂、破損。

鋪裝表面出現(xiàn)橫向、縱向或網(wǎng)狀裂縫的原因可能是鋪裝材料的質(zhì)量不合格或性能較低，另外，主要原因可能是車輛超載且長(zhǎng)期反復(fù)的作用下，使得橋面系漸漸產(chǎn)生開裂、破損等病害。

2、防撞墻。該構(gòu)造的常見病害是露筋和豎向裂縫。主要由車輛行駛過(guò)程中的沖擊荷載及車輛自身的震動(dòng)使橋梁長(zhǎng)期處于震動(dòng)狀態(tài)，施工過(guò)程中不注重對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作以及其他的一些人為因素造成。

3、支座。支座局部或全部脫空、環(huán)向裂紋、鋼墊板銹蝕施工質(zhì)量監(jiān)管不嚴(yán)格、支座墊石質(zhì)量差強(qiáng)度低或標(biāo)高未能嚴(yán)格控制好，這些原因都有可能引起支座脫空。支座質(zhì)量不過(guò)關(guān)或沒有得到很好的養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致支座出現(xiàn)環(huán)向裂紋。鋼墊板保護(hù)層脫落或保護(hù)層使用的材料質(zhì)量差使鋼墊板出現(xiàn)銹蝕。

(二)上部結(jié)構(gòu)

1、吊桿。PE護(hù)套開裂、鋼絲銹蝕、吊桿兩端錨固部位開裂及銹蝕，或吊桿防銹層脫落，吊桿銹蝕。

PE護(hù)套開裂主要是所受集中應(yīng)力較大及材料自身性能的原因。正是防銹層的失效，讓吊桿直接與氧氣、雨水等物質(zhì)接觸，導(dǎo)致吊桿銹蝕。

2、拱肋。拱肋混凝土開裂、剝落、露筋、銹蝕，封錨處混凝土開裂、滲水。

病害產(chǎn)生的原因可能是施工時(shí)對(duì)混凝土在接縫處的處理太過(guò)馬虎，另外，由于拱肋設(shè)計(jì)時(shí)只承受壓力，而當(dāng)壓力線和拱軸線有偏移時(shí)，拱肋還承受彎矩使之處于不利受力狀態(tài)，承載能力隨之降低，這也是導(dǎo)致病害產(chǎn)生的重要原因。

3、系桿。通常系桿處于橫梁之上，橋面系之下，藏于混凝土凹槽中。系桿的典型病害為銹蝕甚至斷裂。

由于多數(shù)系桿處于混凝土凹槽中，而在凹槽中并沒有設(shè)置良好的排水系統(tǒng)，導(dǎo)致凹槽內(nèi)積水，長(zhǎng)期積水的情況下，水易浸入混凝土使預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，承載能力降低不能承受較大的拉應(yīng)力而開裂甚至斷裂；同時(shí)很多系桿的保護(hù)層只是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的灌注黃油，當(dāng)溫度升高時(shí)，黃油融化流失，對(duì)系桿的防腐作用失效，在這種雪上加霜的情況下，系桿極易腐蝕生銹。

4、橫梁。橫梁常出現(xiàn)混凝土開裂析白、麻面、剝落、露筋及銹蝕等病害。

橫梁內(nèi)鋼絞線銹蝕、預(yù)應(yīng)力損失導(dǎo)致承載能力降低，在較大的應(yīng)力作用下橫梁產(chǎn)生裂縫甚至剝落及露筋。

(三)下部結(jié)構(gòu)

病害主要產(chǎn)生在立柱上，常表現(xiàn)為立柱擦痕、露筋，護(hù)墩體破損等。

航道河上的橋梁難免不會(huì)偶爾被經(jīng)過(guò)的船舶撞擊造成此類破壞，該因素也是產(chǎn)生病害的主要原因，另外，在湍急的河水長(zhǎng)時(shí)間的沖刷，也是其中的原因之一。

三、病害處治

(一)橋面病害處治。對(duì)于破損的瀝青路面可用銑刨機(jī)將破損處瀝青清除并重新鋪裝，再次鋪裝時(shí)要注意用料的選擇和施工工藝。

(二)支座病害處治。對(duì)于產(chǎn)生環(huán)向裂縫的支座，可起梁更換支座，當(dāng)起梁施工時(shí)，需注意嚴(yán)格控制應(yīng)力變化，做好監(jiān)控工作。就支座銹蝕而言，若能不用更換支座，可進(jìn)行除銹然后涂刷防銹材料并做好防水措施。針對(duì)支座脫空情況可用楔形鋼板調(diào)整墊石高度，使脫空部分得以被消除，支座恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

(三)吊桿病害處治。對(duì)于吊桿銹蝕情況，采取除銹處理，然后涂刷防銹漆再刷面漆。而吊桿兩端錨固部位產(chǎn)生裂縫、滲水時(shí)，需進(jìn)一步檢測(cè)，以判斷是否需要更換吊桿，若無(wú)需更換，應(yīng)及時(shí)對(duì)破損部分進(jìn)行修補(bǔ)。吊桿是系桿拱橋的重要組成構(gòu)件，要做好對(duì)吊桿防腐工作及對(duì)其索力的檢測(cè)工作，及時(shí)對(duì)不能滿足承載要求的吊桿進(jìn)行更換。

(四)混凝土病害處治。對(duì)于一般構(gòu)件混凝土開裂的情況，可采取填縫、表面抹灰、壓力灌漿等措施進(jìn)行修補(bǔ)。

由于拱肋是拱橋極為重要的組成部分，因此，對(duì)拱肋處混凝土破損時(shí)，要將破損了的混凝土清除掉，直到未被破損的混凝土部分露出，然后做砂漿或混凝土修補(bǔ)。必要時(shí)，為提高其承載能力，需要對(duì)裂縫處混凝土粘貼纖維布或鋼板；也可以鑿開裂縫來(lái)灌注強(qiáng)力粘補(bǔ)劑，如環(huán)氧砂漿等；此外，還可以酌情增加截面尺寸。

對(duì)于外力作用如船舶撞擊導(dǎo)致破壞的，應(yīng)清除破損部分，并根據(jù)鋼筋損壞情況判斷是否需要重新計(jì)算并配置鋼筋，加強(qiáng)承載能力。

五、總結(jié)

系桿拱橋的病害主要出現(xiàn)在吊桿、錨具和拱肋、拱座、系梁處的混凝土結(jié)構(gòu)等部位，主要的病害形式為漏水、銹蝕、混凝土開裂和破損等。其中吊桿及錨具是橋梁的重要承力構(gòu)件，因此，要做好各個(gè)構(gòu)件的檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)工作，特別是吊桿及錨具的防水、防銹不可馬虎。對(duì)于橋梁出現(xiàn)的病害問題要及時(shí)解決，避免發(fā)生安全問題。

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