南京地區(qū)混凝土橋梁病害分析及對策研究

李嬋，孫茜，季陽，徐佳誠，張碩，黃梓宸

（南京工程學院江蘇南京211100）

0 引言

在我國正在建設或者已經(jīng)建成的交通路線中，公路橋梁占據(jù)著舉足輕重的地位。在這些橋梁的使用過程中，就會出現(xiàn)各種各樣的病害，而出現(xiàn)此類的病害，對于橋梁的使用安全、使用效果以及使用壽命等都有著不可忽視的影響。將就南京地區(qū)公路橋梁病害產(chǎn)生的原因進行分析以及如何解決這些病害的處理辦法進行介紹。

1 公路橋梁病害分析及對策研究

1.1 上部結構病害分析及對策研究

分析上部結構中的梁板和附屬設施中的橋面系、伸縮縫、橋頭搭板等，以江蘇境內(nèi)寧揚高速公路中的多個混凝土公路橋梁為研究對象，分析結構的主要病害、原因以及防治措施。

2 上部結構病害

2.1 上部梁板病害分析

以正宜東互通B匝道橋為例，其上部結構梁板中翼板出現(xiàn)60余條0.1mm寬橫向裂縫，總長122.4m，4條0.15mm寬橫向裂縫，同時，腹板中也多處出現(xiàn)橫向或縱向裂縫。由此，可以看出，裂縫是對公路橋梁梁板產(chǎn)生危害的主要原因之一。裂縫產(chǎn)生的原因主要分為兩類：結構性裂縫以及非結構性裂縫。其中，結構性裂縫主要由過大的車輛荷載造成橋梁承載力不足；非結構性裂縫主要由施工過程中混凝土收縮、溫度變化以及不均勻沉降引起的結構內(nèi)應力分布不均勻和變形?，F(xiàn)有比較成熟的處理技術有采用環(huán)氧樹脂或水泥漿表面封閉處理。

除此以外，上部梁板還常存在蜂窩、麻面、掉角、空洞以及鋼筋銹蝕和漏筋等情況。其中，施工工藝控制不嚴、集料的級配選擇不當、混凝土配合比設計不合理，使集料之間無法緊密嵌合，混凝土拌合物和易性欠佳，影響混凝土施工操作，運輸時間較長易分層離析，澆筑時不易搗實。其處理辦法是鑿除表面松散混凝土，并采用環(huán)氧樹脂小石子混凝土或膨脹水泥混凝土等材料進行澆筑、灌注、擠壓、噴涂等方法進行修補。

2.2 橋面系病害分析

圖1 梁體底板漏筋

橋面鋪裝是橋面系中最為直觀的構件，而高速公路多以瀝青混凝土路面為鋪裝，其主要病害分為車轍、推移、擁包、裂縫、沉陷和疲勞破壞。出現(xiàn)上述問題的關鍵是瀝青受溫度、降雨影響較大且容易老化，因而耐久性也較差。針對提高高溫穩(wěn)定性采用稠度較高的瀝青及其用量，增加粗礦料，摻加外加劑；針對提高低溫穩(wěn)定性采用溫度敏感性小的瀝青和吸水率低的集料；針對改善水穩(wěn)定性的技術方法，改善路面排水系統(tǒng)，施工時保持集料干燥，施工過程中無雜質(zhì)。

為了使橋面變形的需求得到滿足，在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上，經(jīng)常會設有伸縮縫。其常見病害為橡膠條脫落，施工殘留垃圾造成伸縮縫堵塞無法發(fā)揮作用，定期檢測、勘探、維護可保證伸縮縫正常發(fā)揮作用，提高其使用壽命。

為保證車輛在橋梁與路面間平穩(wěn)行進，通常設置橋頭搭板來避免橋頭跳車。橋頭搭板質(zhì)量問題關鍵是橋臺后路堤的地基沉降過大或填土壓實度不足。

3 上部結構病害防治措施：

采用透水性好、強度大的路基材料；

避免大型機具壓實導致的過度沉降；

完善路面排水系統(tǒng)；

設置過渡段路面。

3.2 支座病害分析及對策研究

3.2.1 支座病害

圖2 板式橡膠支座典型病害

江蘇省常見的支座病害主要有支座脫空、混凝土包裹、剪切變形、開裂、偏位、上鋼板脫空等病害。

4 橋梁支座常見病害的防治措施

（1）采用吊梁調(diào)整法對支座進行調(diào)整和更換，其方法為：

確定鋼板的厚度，利用大型架橋機吊起某段梁體或整個梁體；

將脫空的橋梁支座處理位置上的雜物移走，對于脫空的橋梁支座墊石用環(huán)氧樹脂對制作好的鋼板進行粘貼，并慢慢地將梁放好；

（2）剪切變形過大的產(chǎn)品，在橡膠支座全部承壓的情況下，對支座進行重新頂升、調(diào)整，橡膠支座卸載恢復幾天即可使用；而確實不能恢復的支座，不宜再使用；

（3） 及時清理垃圾。

5 橋梁支座病害的維護

為了讓橋梁支座能夠有效、安全的進行尋常使用，應加大對支座的檢查維護等事情的力度。橋梁支座的日常維護應做到以下幾點：

保持支座整體的完整性，保證每個月檢查，及時清潔并保證至少半年掃除一次，徹底清掃支座周圍的廢物、油污，防止周圍水雪的積聚，以此確保橋梁支座的正常工作；

滾動支座的滾動表面定期涂油潤滑（每年不少于一次），鋼支座開始涂油之前要把滾動表面全部擦除干凈，并去除銹蝕防止腐爛；

除了鉸軸和滾動表面以外，其余的鋼支座都應該涂防銹漆；

為了保證支承板的整齊、牢固，應及時擰緊鋼支座所有接合螺栓，以防橡膠支座接觸油污老化、變質(zhì)。

6 下部結構病害分析及對策研究

6.1 混凝土破損脫落

6.1.1 病害分析

墩帽、臺帽混凝土破損脫落，形成麻面，表面粗糙。其形成原因主要是由于長期受雨水侵蝕，導致腐蝕性物質(zhì)滲入到混凝土內(nèi)部，致使混凝土出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，或者混凝土中的化學物質(zhì)成分與硫酸鹽、氯鹽等在短期時間內(nèi)發(fā)生致使整體結構膨脹的化學反應。此外，河流的局部沖刷，也會引起墩身混凝土的剝落。

防治措施：

在墩帽、臺帽邊角容易發(fā)生混凝土剝落地方采用高強砂漿或混凝土修筑；

在混凝土已經(jīng)脫落處，則首先去除松散的混凝土，然后利用聚合砂漿或環(huán)氧混凝土進行修補，保證其修補后強度應高于原材料強度。

6.2 混凝土開裂

6.2.1 病害分析

墩身、臺身混凝土開裂，形成裂縫。裂縫產(chǎn)生是由多種原因共同作用的結果，設計不合理，墩身、臺身承受上部結構巨大壓力，使結構受力不均勻，導致局部應力過大，產(chǎn)生裂縫。其次由于溫度變化、墩身臺身混凝土溫縮和徐變等因素影響下容易開裂，如圖3。

圖3 裂縫

6.2.2 防治措施

防止橋梁下部結構出現(xiàn)裂縫，要提高混凝土的密實程度，防止外部空氣，水分易于混凝土反應的物質(zhì)進入結構體內(nèi)，切實有效地減少裂縫的出現(xiàn)；

對于易出現(xiàn)干縮裂縫的結構體，應按規(guī)范要求充分養(yǎng)護，在其強度達到要求后，在進行下一階段施工；

如果不慎出現(xiàn)混凝土開裂現(xiàn)象，那么必須對裂縫進行修補，對于較小的裂縫，可進行填充，或粘貼碳纖維進行表面封閉；若裂縫較寬，深度較大，則需要對裂縫填筑水泥混凝土或者高強高性能防水材料進行填補。

6.3 鋼筋開裂

6.3.1 病害分析

墩身、臺身的鋼筋開裂。由于混凝土破損剝落、開裂現(xiàn)象，使有氯離子等害物質(zhì)進入結構體內(nèi)，易導致鋼筋銹蝕，如圖4寧揚高速西銀溝中橋露筋。

圖4 露筋

防治措施：

增加混凝土保護層厚度；

在鋼筋混凝土表面涂一層丙烯酸或環(huán)氧樹脂等防銹劑，阻隔有害物質(zhì)與鋼筋反應；

在鋼筋銹蝕程度較高處，現(xiàn)剔除混凝土表面混凝土，再將阻銹劑涂抹到鋼筋表面或在原鋼筋上綁扎同號鋼筋，再用砂漿封閉。

6.4 不均勻沉降

6.4.1 病害分析

墩基的不均勻沉降產(chǎn)生的主要原因是地基土松軟，承載能力不足，以及超載車輛反復作用，產(chǎn)生的豎向壓力大于其設計承載力容許值。

防治措施：

采用擴大基礎；

橋臺處土壓力過大，換填土減小土壓力；

準備監(jiān)測驗算基礎的最終沉降，使沉降值落在規(guī)定范圍內(nèi)，不超過允許值。

7 結語

當前，公路橋梁產(chǎn)生的安全隱患對我們國家的經(jīng)濟效益以及社會效益產(chǎn)生巨大的威脅。文章通過對南京市公路橋梁的分析研究，對南京市公路橋梁的病害狀況及成因進行了詳細的統(tǒng)計分析，并概括說明了這些病害的預防措施及應對措施。