市政橋梁工程的常見(jiàn)病害與處理

曾小剛

（南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院，南昌 330038）

1 引言

隨著近年來(lái)城市交通量突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)以及車輛嚴(yán)重超載，加之橋梁長(zhǎng)期得不到應(yīng)有的保養(yǎng)，致使部分橋梁的病害對(duì)橋梁的安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了很大的安全隱患。由于市政橋梁大多處于城市交通繁忙路段，為城市交通的樞紐節(jié)點(diǎn)，因此，為了保障城市交通的正常安全運(yùn)行，橋梁維修工作迫在眉睫。

2 橋梁常見(jiàn)病害

2011 年，南昌市對(duì)主城區(qū)9 座橋啟動(dòng)維修二期加固改造工程，這些橋均位于主城區(qū)的主干路上，具體有江鈴立交橋、青山路立交橋、撫河橋、孺子橋、玉帶河中支橋、龍王廟立交橋、濱江高架橋、順化門立交橋等。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，這些橋梁的常見(jiàn)病害大致可歸結(jié)為以下幾方面。

2.1 橋面系

橋面系包括橋面鋪裝、伸縮縫、人行道、欄桿（防撞墻）等，主要病害表現(xiàn)有：（1）橋面鋪裝層縱橫向裂縫，瀝青混凝土（或混凝土）面層破損、坑槽、骨料外露，調(diào)平層露筋等；（2）伸縮縫止水帶老化、開(kāi)裂、破損、夾泥，局部啃邊破損、修補(bǔ)、隆起、引起跳車；（3）欄桿局部變形彎曲、缺失，扶手局部修補(bǔ)、表層混凝土開(kāi)裂，欄桿基座側(cè)表面混凝土多處剝落、露筋、銹蝕。

2.2 支座病害

支座分為橡膠支座或盆式支座，各橋支座均輕微老化、變形，部分橋（如濱江高架橋）橡膠開(kāi)裂嚴(yán)重、變形較大、局部脫空、完全脫空、懸空、移位，個(gè)別缺失；梁底的橡膠支座及盆式支座鋼板普遍存在銹蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象；部分支座普遍存在較為嚴(yán)重的剪切變形。支座墊石部分破損，混凝土開(kāi)裂【1】。

2.3 梁體裂縫

1）箱梁腹板存在多條豎、斜向裂縫，基本都貫穿整個(gè)腹板，有些向上延伸至翼緣板，向下延伸至底板，豎向裂縫多分布在每跨的跨中附近，斜向裂縫多分布在靠墩柱附近，且離墩柱越近裂縫的傾斜度越大【2】。

2）空心板、T 梁裂縫：

（1）空心板主要有梁底縱向裂縫，基本位于1/4L～3/4L（L為梁長(zhǎng)）范圍；未見(jiàn)底板橫向裂縫。

（2）T 梁腹板存在斜向裂縫，寬度在 0.10～0.35mm；部分梁體存在蜂窩、麻面，混凝土脹裂露筋；部分橫隔板存在混凝土破損、鋼筋外露且銹蝕嚴(yán)重。

3）拱肋（片）裂縫：主拱片的跨中段（約 2.5m 范圍）都存在一定數(shù)量的橫向裂縫，拱片間微彎板頂有部分縱向裂縫；部分裂縫已經(jīng)采用環(huán)氧樹(shù)脂封閉。

2.4 墩臺(tái)病害

橋墩墩柱均裸石骨料外露，部分墩柱混凝土局部破損、露筋、銹蝕，多處大面積箍筋外露。部分基礎(chǔ)與柱身連接處局部破損、小空洞、露筋、銹蝕。橋臺(tái)病害主要為：側(cè)墻斜向開(kāi)裂、外包混凝土脫落，部分裂縫寬度較大；局部混凝土外脹、脫落。橋墩臺(tái)病害基本為表層破損，對(duì)破損混凝土清除、裂縫封閉，日常養(yǎng)護(hù)即可。

2.5 混凝土碳化、鋼筋外露、主梁鉸縫斷裂漏水等

橋梁病害成因歸納起來(lái)大體有以下幾種：產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷、施工質(zhì)量問(wèn)題、車輛超載、管養(yǎng)問(wèn)題。橋梁出現(xiàn)病害的原因是多種不利因素組合導(dǎo)致的，而橋梁受損又導(dǎo)致病害進(jìn)一步加劇，形成惡性循環(huán)，加劇橋梁病害的發(fā)展。

3 橋梁加固修復(fù)方法

對(duì)于橋梁出現(xiàn)的這些病害，采用下列方法處理：

1）橋面系病害修復(fù)。伸縮縫全部更換，徹底清理梁端與橋臺(tái)間、梁端與梁端間的雜物，確保所有縫隙兩側(cè)通視。

2）表觀裂縫修復(fù)。對(duì)下部結(jié)構(gòu)橋墩墩柱局部承壓引起的裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂漿液灌漿封縫。其他部位裂縫先采用環(huán)氧樹(shù)脂漿液粉刷，然后觀察其是否有繼續(xù)發(fā)展的情況。對(duì)梁體裂縫寬度＜0.1mm 的，進(jìn)行表面封閉處理；裂縫寬度＞0.1mm的，進(jìn)行化學(xué)壓力灌漿封閉處理，化學(xué)灌漿采用低黏度乙烯基酯類或改性環(huán)氧類黏結(jié)劑；對(duì)裂縫寬度＞0.2mm 的，應(yīng)首先判斷是結(jié)構(gòu)性裂縫還是非結(jié)構(gòu)性裂縫，以確定是否進(jìn)行裂縫封閉還是進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。

3）混凝土橋面鋪裝破損處理。處理原橋面鋪裝的裂縫、病害，必要時(shí)對(duì)橋面鋪裝增設(shè)鋼筋網(wǎng)片加強(qiáng)處理。同時(shí)，須做好橋面防水處理，還要疏通排水管，恢復(fù)原有排水功能。

4）支座更換。更換支座前，應(yīng)逐一檢查支座墊石是否損壞，如有損壞，應(yīng)先修補(bǔ)支座墊石，待支座墊石強(qiáng)度達(dá)到后，方可更換支座。支座更換前，應(yīng)同步用千斤頂頂起主梁，不得單片梁更換。

5）混凝土碳化、鋼筋外露、主梁鉸縫斷裂漏水。清除碎裂混凝土，鋼筋除銹，對(duì)裂縫進(jìn)行壓漿或密封處理恢復(fù)其結(jié)構(gòu)完整性。對(duì)梁體空洞填補(bǔ)環(huán)氧砂漿。

6）主梁截面補(bǔ)強(qiáng)加固。常用的加固方法有加大截面法、外部粘貼法（粘貼鋼板法、粘貼碳纖維布法）、施加體外預(yù)應(yīng)力法等【3】。其中，外部粘貼碳纖維布法是適用于構(gòu)件尺寸受限，且能有效提升結(jié)構(gòu)截面承載能力的一種方法；碳纖維材料具有自重輕、柔韌性好、抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)，并且其施工便利，施工速度快，承載能力提升效果明顯，并且不產(chǎn)生新增荷載，對(duì)原橋沒(méi)有不利影響。本次橋梁提載加固采用粘貼碳纖維法，加固的難點(diǎn)是需保證碳纖維的有效黏結(jié)，黏結(jié)施工工藝比較關(guān)鍵。

4 橋梁加固實(shí)例

4.1 橋梁簡(jiǎn)介

撫河橋是南昌市南浦路向西延伸跨撫河的一座城市橋梁，建成于20 世紀(jì)六七十年代。本橋橋型為6 孔簡(jiǎn)支T 梁，橋長(zhǎng) 127.8m（19.5m+4×22.2m+19.5m），寬 24.6m，其中，機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道分離，為平行的3 座橋。中幅機(jī)動(dòng)車道橋墩為薄壁實(shí)體墩，兩邊非機(jī)動(dòng)車道及人行道橋墩為獨(dú)柱式橋墩。橋臺(tái)為重力式U 型橋臺(tái)。由于缺少設(shè)計(jì)竣工資料，依據(jù)建成年代推測(cè)該橋的設(shè)計(jì)荷載為：汽-13；拖-60。

由于缺乏設(shè)計(jì)竣工資料，T 梁尺寸只能經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)獲得。橋梁上部構(gòu)造采用19.50m、22.20m 普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁，梁高為119cm，梁底寬16cm，翼緣高度平均為15cm，梁距為1.20m。

橋梁橫斷面圖見(jiàn)圖1。

圖1 橋梁橫斷面圖（單位：cm）

該橋主要存在以下病害：橋面開(kāi)裂，橋頭不平順且有積水現(xiàn)象，伸縮縫夾有泥沙且有錯(cuò)位現(xiàn)象；主梁底板、腹板存有露筋、滲水、裂縫現(xiàn)象；主梁腹板存在斜向裂縫，數(shù)量較多，寬度大。

由于該橋原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有交通荷載要求，同時(shí)，根據(jù)專家會(huì)議建議，需將該橋進(jìn)行提載設(shè)計(jì)，提載后荷載等級(jí)為城-B 級(jí)。因此，對(duì)該橋不僅需進(jìn)行表觀處理，為滿足荷載等級(jí)要求，還需進(jìn)行橋梁提載加固。具體加固措施如下：（1）對(duì)橋面伸縮縫、欄桿進(jìn)行更換處理，同時(shí)將原橋面混凝土鋪裝進(jìn)行鑿除，新建12cm 厚C40 防水混凝土鋪裝（鋪設(shè)2層 D12 鋼筋網(wǎng)）；（2）對(duì)原橋板式支座全部更換處理；（3）主梁裂縫表面用封閉法和化學(xué)灌漿法修復(fù)，同時(shí)，清除主梁表面剝落的混凝土；（4）對(duì)主梁采用碳纖維布進(jìn)行抗剪、抗彎承載能力補(bǔ)強(qiáng)加固（見(jiàn)圖2）。

圖2 主梁加固立面（單位：cm）

4.2 提載加固計(jì)算

選取22m 跨邊板計(jì)算，由于設(shè)計(jì)圖缺失，因此，只能采用簡(jiǎn)易算法，即由于荷載等級(jí)變化所產(chǎn)生的內(nèi)力增量由碳纖維承擔(dān)【4】。

計(jì)算（考慮了橫向分布系數(shù)）簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。

圖3 計(jì)算簡(jiǎn)圖

彎矩增量ΔMj=274.3kN·m，剪力增量ΔVj=48.7kN。

由碳纖維產(chǎn)生的承載力增量（受壓高度x 假定為翼緣板高度15cm）：

式中，ΔMu為碳纖維材料彎矩計(jì)算值；ΔVu為碳纖維材料剪力計(jì)算值；ff為碳纖維抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Af為碳纖維截面面積；h0為截面計(jì)算高度。

通過(guò)以上計(jì)算表明，粘貼碳纖維能滿足城-B 級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)要求。

橋梁主梁粘貼碳纖維施工完成后，梁體外表面“補(bǔ)丁”有礙觀瞻，同時(shí)采用浸入型混凝土防蝕型涂料進(jìn)行噴涂，不但起到裝飾美化的作用，而且對(duì)結(jié)構(gòu)有一定的保護(hù)作用。

該橋在2012 年完工后，經(jīng)過(guò)橋梁靜載試驗(yàn)，橋梁荷載等級(jí)滿足城-B 荷載要求。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)，經(jīng)專業(yè)檢測(cè)單位檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)明顯病害，橋梁總體情況良好。

撫河橋位于南昌市的城市主干道上，跨越撫河聯(lián)系兩岸交通，位置非常關(guān)鍵，交通量連年增長(zhǎng)，不堪重負(fù)。本次加固維修對(duì)交通短期有一定影響，但如果拆除重建，工期長(zhǎng)、成本高，并且對(duì)交通影響極大。因此，撫河橋的維修加固取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

城市橋梁是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在城市交通格局中處于樞紐和控制性節(jié)點(diǎn)的重要地位。城市橋梁經(jīng)過(guò)加固維修后不僅能滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，消除了安全隱患，同時(shí)，修葺一新的橋梁也能為城市增添風(fēng)采。城市橋梁維修能收到良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，是提高通行能力和服務(wù)水平的有效途徑。市政橋梁為了保持良好的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，橋梁的日常養(yǎng)護(hù)是關(guān)鍵，這樣可以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命及耐久性。