公路橋梁病害成因與加固技術研究

聞龍

摘要：近些年，我國的交通行業(yè)在社會發(fā)展下不斷進步。現(xiàn)階段，橋梁病害對橋梁結構造成巨大破壞，影響橋梁外觀質(zhì)量，降低橋梁承載能力，嚴重影響橋梁的使用功能。隨著我國交通運輸事業(yè)的迅速發(fā)展，交通量日益增大，因車輛超載偏載而造成的交通事故越來越多。綜合以上原因，對橋梁病害進行修復和加固是未來工程技術人員研究的重點。本文針對不同橋梁類型，闡述了病害產(chǎn)生的原因及維修加固方法，希望可以為同類橋梁的修復與加固提供一些經(jīng)驗和參考。

關鍵詞：公路橋梁;病害;加固

引言

橋梁作為高速公路的重要組成部分，其工程建設在高速公路修筑中占有重要地位。經(jīng)過長期運行，高速公路橋梁會出現(xiàn)各類病害，如裂紋、滲水、基礎下沉及橋墩傾斜等，橋梁病害的出現(xiàn)給高速公路的運行安全帶來威脅。因此，如何預防和處治高速公路橋梁常見病害是高速公路養(yǎng)護中需要解決的重要問題。本文將對高速公路橋梁常見病害進行分析，并針對性地提出相關養(yǎng)護措施。

1公路橋梁病害及形成原因分析

1.1橋頭跳車

因為對公路橋梁的需求極為迫切，所以在工程結束后沒有進行嚴格系統(tǒng)的質(zhì)量驗收，存在的問題未被發(fā)現(xiàn)，在通車一段時間后產(chǎn)生橋頭跳車的現(xiàn)象，降低了公路路面通車效率，威脅到駕車人員的人身安全。其原因有3點。1）雨季頻繁降水，路面防水能力不足，使路面雨水透過縫隙向下滲透，軟化了路基填土。在雨水下滲的過程中路基部分區(qū)域出現(xiàn)部分流失的情況，使路面下方的路基變得更為松軟，橋頭路基也會在此過程中不斷下沉，可能出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。2）填土壓實程度不足，沒有達到施工規(guī)范標準，在車輛荷載作用一段時間后，導致路面下降，由此出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。3）錐坡與橋頭周圍地基是否按照方案建設要求處理，也是影響路面通車效果的重要因素。如果工程施工地點周圍地區(qū)沒有按照要求處理，在外界壓力作用下會逐漸使橋頭路面下沉，由此出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。

1.2下部結構病害

蓋梁及墩柱存在裂縫、水蝕、混凝土剝落病害。全橋共發(fā)現(xiàn)15片蓋梁存在豎向及水平裂縫共計55條，總長51.1m，寬0.07～0.3mm。其中，超限裂縫（0.3mm）8條，總長5.6m。蓋梁豎向裂縫集中分布在墩柱頂處蓋梁上部，部分豎向裂縫在蓋梁中部。墩柱頂處蓋梁豎向裂縫均位于蓋梁上部，呈上寬下窄向下發(fā)展，個別裂縫豎向通長。蓋梁中部豎向裂縫均位于蓋梁下部，呈下寬上窄向上發(fā)展，存在明顯受力裂縫特征。其余位置裂縫開展無明顯規(guī)律。橋梁墩柱存在寬0.08～0.2mm的環(huán)向裂縫，網(wǎng)狀裂縫4處，總病害面積約6.6m2。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有6片蓋梁存在銹脹、混凝土剝落的現(xiàn)象，總病害面積約11.66m2;墩柱及蓋梁約有20.61m2面積存在水蝕、混凝土剝落的現(xiàn)象。

2不同橋型病害成因與加固技術

2.1混凝土梁橋病害成因與加固

鋼筋混凝土及預應力混凝土梁橋在我國公路橋梁中使用較普遍，其上部結構主要病害為主梁裂縫，例如箱梁頂?shù)装辶芽p、腹板斜向裂縫。T梁的腹板裂縫、翼緣板裂縫及底板裂縫。其產(chǎn)生原因包括混凝土徐變造成的預應力損失，導致預應力減小，超載車輛導致開裂，橫向配筋不足，腹板設計厚度不足，同時箍筋配置過少，沒有設置抗剪的彎起預應力鋼束，施工張拉控制不足造成預應力損失等。

目前針對上述病害常用的加固方法有粘貼鋼板和碳纖維布加固技術，或者采用施加體外預應力加固。粘貼鋼板加固是采用環(huán)氧樹脂系列粘結劑將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構的受拉區(qū)或薄弱部位，使之與結構物形成整體，通過鋼板與原結構物的共同作用，改善原結構物的應力狀態(tài)，限制裂縫進一步發(fā)展，提高橋梁的承載力，達到補強效果;碳纖維布加固原理是將抗拉性能良好的FRP布用樹脂類粘結膠粘貼在混凝土結構表面，使其與原結構形成整體，在荷載作用下共同受力、共同工作可以有效提高被加固構件的承載力，包括抗彎、抗剪及抗震能力。粘貼碳復合纖維材料加固對原結構應力分布幾乎沒有改變，保證了原有結構的受力狀態(tài)。但粘貼碳纖維復合材料在橋梁加固中不宜使用過多，如果過多可能會引起混凝土突然脆性破壞，橋梁的受力結構改變。體外預應力加固是運用預應力原理，通過布置預應力筋對原梁體主動施加外力，以改善原結構受力狀況的加固方法。對于鋼筋混凝土或預應力混凝土梁橋，采用此方法使其產(chǎn)生與原橋的不利彎矩方向相反的軸力和彎矩，可以抵消部分自重應力，起到卸載作用。相對于粘貼鋼板和碳纖維布加固方法，該方法自重增加很少，卻能改善和調(diào)整原結構受力狀態(tài)，提高梁體剛度和抗裂性能，可大大減小交通損失和維護費用。其缺點是體外預應力筋無保護措施，易在火災下失效;轉(zhuǎn)向和錨固裝置因承受較大且復雜應力，易產(chǎn)生局部裂縫等損傷;錨固失效意味著預應力喪失，所以錨具防護要求高;體外預應力在極限狀態(tài)下可能因延性不足而產(chǎn)生沒有預兆的失效。

2.2公路橋梁空心板結構病害處理措施

公路橋梁空心板結構病害處理時，首先應對其產(chǎn)生原因進行分析，以便選擇合理的處理措施，如：橋梁空心板出現(xiàn)積水時，應對橋梁空心板鉆排水孔，將積水及時從空心板結構中排除，防止長時間積水對橋梁結構造成破壞;當T型梁出現(xiàn)縱向開裂時，應采取水泥灌漿方式進行養(yǎng)護維修。當空心板的鉸縫處出現(xiàn)脫落、滲水或損壞等病害時，應對橋梁病害處進行合理的加厚處理;當橋梁空心板結構出現(xiàn)較大的病害時，應及時對其進行更換，以保證橋梁安全。

2.3下部結構質(zhì)量管控要點

1）墩臺施工質(zhì)量控制。墩臺施工應該將工作的重點放在承臺、墩身和測量定位的連接處理上。墩臺施工質(zhì)量控制需要確定橋臺鋼筋埋藏地點的設置方式是否科學，墩身模板安裝前讓工作人員完成放樣測量工作，提高測量結果的準確性，保證測量值誤差在允許范圍內(nèi)。在此基礎上重點關注墩身、承臺連接部位的施工情況，完成連接部位的加固工作，在澆筑混凝土前清理相關部位，并根據(jù)混凝土的土質(zhì)情況傾倒一定量的水，養(yǎng)護混凝土，為后期澆筑工作的進行提供基礎。選擇鋼筋墊塊位置必須考量鋼筋密實度、強度和耐久度等參數(shù)，確保相關參數(shù)與圖紙要求一致。確定鋼筋保護塊位置后，還應該完成后期養(yǎng)護工作。2）蓋梁施工質(zhì)量控制。墩臺建設必須嚴格遵守施工建設要求，在墩臺上端安裝橫梁，起到傳遞和支撐橋梁荷載的作用，協(xié)調(diào)模板安裝、鋼筋捆綁、施工放樣、養(yǎng)護等程序，保證相關工作可以達到建設標準，相關工作結束后拆除保護板，由驗收人員處理。確定模板上端主筋位置，要求各部門按照文件工序要求作業(yè)，對工作進行動態(tài)監(jiān)管，吊裝與拼裝工作在鋼筋骨架進展到一定程度后進行。

另外，使用膠帶處理側膜部分的接縫，提高側模位置的準確度，將混凝土與拉桿維持在安全距離。模板內(nèi)部的拉桿與內(nèi)部支撐擺放在同一水平面上，結合實際工況調(diào)整模板，并完成加固處理，如果相關工作處理不到位會增大后期施工質(zhì)量控制的難度，容易出現(xiàn)混凝土裂縫問題。另外，拆除模板時必須將混凝土強度控制在2.5MPa之上，防止模板拆除作業(yè)破壞混凝土結構。

結語

橋梁維修加固作為新技術在針對我國目前多發(fā)的公路橋梁病害及交通事故中應用前景廣泛，但維修加固技術還有待探索和提高。在實際工程加固中，應反復驗證和試驗，在經(jīng)濟、安全、可靠的基礎上，完善橋梁加固技術，提高國家經(jīng)濟效益和人民利益，這為交通強國的實現(xiàn)有著積極作用。

參考文獻

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