連續(xù)剛構(gòu)橋常見(jiàn)病害分析

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

一、主要特點(diǎn)

隨著近年來(lái)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的改良與成熟，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在實(shí)際工程運(yùn)用中獲得了極大的推廣。由于主梁與橋墩固結(jié)，上、下部結(jié)構(gòu)協(xié)同受力，從而消減了橋墩墩頂處截面負(fù)彎矩，有利于梁高的減小。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋既擁有了連續(xù)梁橋的特點(diǎn):無(wú)伸縮縫、車輛行駛平穩(wěn)舒適，同時(shí)也留有T型剛構(gòu)橋的特點(diǎn):不在墩上設(shè)立支座、施工過(guò)程簡(jiǎn)單方便。連續(xù)剛構(gòu)橋在順橋方向上抗彎剛度相對(duì)較大、抗推剛度相對(duì)較??；在橫橋方向上，抗扭剛度相對(duì)較大。

二、常見(jiàn)病害

溫度改變、材料的不均勻性、混凝土的收縮徐變、混凝土的預(yù)應(yīng)力損失、施工質(zhì)量的好壞等要素都會(huì)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋產(chǎn)生一定程度的影響。當(dāng)今，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的病害主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:一是主梁跨中撓度過(guò)大;二是連續(xù)剛構(gòu)橋梁體產(chǎn)生裂縫；三是墩頂梁段開(kāi)裂;四是橋墩墩身開(kāi)裂。在外觀上表現(xiàn)為混凝土出現(xiàn)破損、蜂窩、麻面、梁體裂縫開(kāi)展、梁體內(nèi)配筋銹蝕等。

三、病害產(chǎn)生原因

連續(xù)剛構(gòu)橋產(chǎn)生以上病害的原因眾多，其中主要原因有:

(一)設(shè)計(jì)考慮不周

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是照著全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，所以理論上不允許梁體出現(xiàn)拉應(yīng)力。設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋時(shí)，負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力筋配置數(shù)量不夠，忽視掉了梁體頂板的預(yù)應(yīng)力有控制由徐變引起撓度增大的積極影響。另外，在連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，沒(méi)有考慮實(shí)際情況，采用了不合理的結(jié)構(gòu)型式或橋型布置；設(shè)計(jì)時(shí)選用的結(jié)構(gòu)類型、選定的截面尺寸、配筋布置不滿足橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際受力的相關(guān)要求;沒(méi)有充分考慮到混凝土的收縮徐變、溫度變化、基礎(chǔ)位移、基礎(chǔ)下沉等要素對(duì)橋梁產(chǎn)生的作用;預(yù)應(yīng)力損失沒(méi)有進(jìn)行充分的考慮。以上原因極大程度上增加了連續(xù)剛構(gòu)橋的病害發(fā)生概率。

(二)施工質(zhì)量問(wèn)題

在橋梁施工階段，水泥強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、原料出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題;采用了級(jí)配不符相應(yīng)規(guī)格的骨料、選用的骨料含泥量較大，從而出現(xiàn)堿骨料反應(yīng)；在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，澆筑的次序出現(xiàn)錯(cuò)誤或混凝土的澆筑質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)；在施工監(jiān)控過(guò)程中，按照?qǐng)D紙施工，沒(méi)有對(duì)比實(shí)際的橋梁線性，從而造成預(yù)拱度的設(shè)置出現(xiàn)相對(duì)的偏差。

(三)運(yùn)營(yíng)期間造成的破壞

在橋梁投入使用后，由于較多大型車輛嚴(yán)重超載，導(dǎo)致橋梁遭到嚴(yán)重?fù)p壞。當(dāng)車輛的軸重超出相應(yīng)規(guī)范的設(shè)計(jì)值時(shí)，會(huì)因此產(chǎn)生較大的橫向彎矩，從而造成橋梁頂部板的下側(cè)縱向裂縫開(kāi)展。除此外，橋墩受到船只、汽車的沖撞；不重視日常檢查養(yǎng)護(hù)以及火災(zāi)、地震等不可控的問(wèn)題。

(四)其他原因

混凝土的徐變收縮往往是非線性的、不穩(wěn)定的，帶來(lái)影響因子較多且沒(méi)有一個(gè)較清晰的規(guī)律?，F(xiàn)如今關(guān)于混凝土徐變收縮的理論均是采用普通混凝土，其具備較好的應(yīng)用性，但由于對(duì)高強(qiáng)混凝土的徐變收縮的性能了解還不夠多不夠清楚，導(dǎo)致設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)預(yù)拱度值與實(shí)際下?lián)锨闆r不符[2]。

四、加固措施

對(duì)于已建成的有損壞的橋梁，需采用相應(yīng)的加固方法去確保其安全性，常用的有以下方法:

(一)體外預(yù)應(yīng)力加固

采用體外預(yù)應(yīng)力加固法能夠較好的解決連續(xù)剛構(gòu)橋應(yīng)力缺失的問(wèn)題，有效的控制連續(xù)剛構(gòu)橋梁體下?lián)?，提高其承載能力，改善線形。在考慮預(yù)應(yīng)力束布置時(shí)，不僅要通過(guò)計(jì)算來(lái)確定，還要根據(jù)實(shí)際的加固情況來(lái)確定是否繼續(xù)增加拉力[1]。

(二)碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)

采取碳纖維布這一材料對(duì)混凝土受拉區(qū)進(jìn)行粘貼，能夠有效提高材料的抗拉性能，從而抵抗受拉區(qū)的拉力，補(bǔ)救混凝土抗拉性能差的缺點(diǎn)，從而確保橋梁的安全性。特別注意，碳纖維材料和膠粘劑必須符合有關(guān)的規(guī)定和材料標(biāo)準(zhǔn)，具體的操作工藝應(yīng)嚴(yán)格要求。

(三)混凝土裂縫及缺陷修補(bǔ)

對(duì)于一些細(xì)小的混凝土裂縫，對(duì)其采用灌入高強(qiáng)度水泥砂漿進(jìn)行封閉處理的方法；對(duì)于可能會(huì)造成鋼筋銹蝕的裂縫，可以使用灌入填縫膠的方式修補(bǔ)裂縫；對(duì)一般的混凝土缺陷，可采取壓注環(huán)氧砂漿的方法進(jìn)行混凝土缺陷修補(bǔ)[2];對(duì)混凝土嚴(yán)重缺陷的位置，可清理掉有缺陷的部分，然后用環(huán)氧混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，從而保證牢固連接，確保其整體性和安全性。

(四)橋面系減載

因?yàn)榇罂缍冗B續(xù)剛構(gòu)橋的恒載占總荷載較大的比值，所以應(yīng)該盡量去減小大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的恒載重量。諸如，(1)改變橋面鋪裝層材料，使用輕質(zhì)高強(qiáng)的鋪裝材料來(lái)替換混凝土橋面鋪裝，如改性瀝青混凝土;(2)改變欄桿材質(zhì)，用較輕質(zhì)量的合金欄桿替換質(zhì)量較大的其他欄桿。這些舉措對(duì)控制連續(xù)剛構(gòu)橋梁體跨中下?lián)嫌蟹e極的作用。

五、結(jié)語(yǔ)

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)蛄盒藿ǖ氐牡匦斡泻軓?qiáng)的適應(yīng)性，且施工方法較為簡(jiǎn)單方便，能節(jié)省大型支座昂貴的費(fèi)用、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單且養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低，在全國(guó)各地得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，考慮技術(shù)、成本等因素，在一百米至兩百五十米的跨徑范圍內(nèi)是一種造價(jià)較低的橋型。但是大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋也存在一些固有缺點(diǎn)，如:梁體跨中下?lián)隙容^大、腹板和底板相對(duì)來(lái)說(shuō)易產(chǎn)生裂縫等病害問(wèn)題。要想解決現(xiàn)目前所存在的這些問(wèn)題，就必須從多個(gè)方面出發(fā)，進(jìn)行整體研究考慮。因此，應(yīng)該著力與改善設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，來(lái)確保大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋安全性、耐久性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。技術(shù)的不斷改良、工藝的不斷優(yōu)化、材料的不斷創(chuàng)新，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在我國(guó)土木工程建設(shè)中將會(huì)有更大的發(fā)展前景。