農(nóng)村公路橋梁病害成因與養(yǎng)護(hù)管理措施

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1 農(nóng)村公路橋梁的典型病害形式及成因

1.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)

橋梁上部結(jié)構(gòu)是直接承受車輛及行人荷載、外部環(huán)境變化的結(jié)構(gòu)，也是農(nóng)村公路橋梁的關(guān)鍵部分之一。梁式橋的上部結(jié)構(gòu)有主梁、橫隔梁等，拱式橋的上部結(jié)構(gòu)有主拱圈、立墻立柱等，需分別對其典型病害形式進(jìn)行分析。

（1）梁式橋。農(nóng)村公路梁式橋上部結(jié)構(gòu)病害以混凝土裂縫為主，而裂縫主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩種形式?；炷亮芽p可能出現(xiàn)在橋梁上部結(jié)構(gòu)的跨中、支座、腹板、梁底等部位，不同位置裂縫形態(tài)和產(chǎn)生原因有一定的差異，具體如表1所示。

表1 梁式橋裂縫分布形態(tài)及成因

（2）拱式橋。農(nóng)村公路拱式橋梁上部結(jié)構(gòu)病害以表面風(fēng)化、主拱圈裂縫等為主。主拱圈裂縫包括剪切裂縫、貫通裂縫、劈裂破壞等，主要原因在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、圬工強(qiáng)度小、橋墩橋臺移位等。其中，剪切裂縫、劈裂破壞分別是因?yàn)橹鞴叭辜魪?qiáng)度和抗壓強(qiáng)度不足而引起的；貫通裂縫與主拱圈抗彎強(qiáng)度及橋墩橋臺的不均勻沉降密切相關(guān)[1]。

1.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)

（1）蓋梁。蓋梁起著“承上啟下”的作用，既承受來自上部結(jié)構(gòu)的荷載，同時(shí)又將該荷載傳遞到橋墩。蓋梁主要受到彎拉力和剪切力作用，容易產(chǎn)生裂縫，尤其是立柱頂上方的蓋梁，由于長期承受負(fù)彎矩，裂縫分布更加密集。同時(shí)，橋梁伸縮縫處的橋墩蓋梁受到含氯離子較多的河水或雨水侵蝕，蓋梁鋼筋或剪力筋容易被腐蝕破壞。

（2）橋梁墩臺。農(nóng)村公路橋梁墩臺如果設(shè)置在水中，在水流或漂浮物撞擊作用下容易產(chǎn)生混凝土剝落、豎向裂縫、水平裂縫、橋臺開裂等病害。根據(jù)相關(guān)病害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，農(nóng)村公路橋梁墩臺80%以上的病害都是裂縫。不同類型的裂縫病害成因如下：豎向裂縫是橋梁基礎(chǔ)的橫向差異沉降變形造成的；水平裂縫是橋梁結(jié)構(gòu)相鄰兩跨水平受力不均勻造成的；如果橋臺臺背回填壓實(shí)度不滿足規(guī)范要求或地基承載力較小，則墩臺在外荷載作用下會出現(xiàn)下沉、傾覆等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致橋臺產(chǎn)生開裂病害。

（3）橋梁基礎(chǔ)。橋梁基礎(chǔ)的主要功能是將上部荷載傳遞給地基，其缺陷以基礎(chǔ)沉降、滑移、隆起為主[2]。①基礎(chǔ)沉降滑移。農(nóng)村公路橋梁基礎(chǔ)是允許微小的沉降變形或水平滑移的，但是如果其值超過某一臨界點(diǎn)可能危及橋梁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性?；A(chǔ)沉降是因?yàn)樵孛婊壮休d力不足或地基處理措施不當(dāng)，從而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)在各種外力作用下，基底在一定深度范圍內(nèi)產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力。基礎(chǔ)滑移是由于橋梁基礎(chǔ)受到較大的水平力或沖擊力，使得水平抗滑力與水平下滑力的比值小于規(guī)范允許的安全系數(shù)。②基礎(chǔ)隆起。如果橋梁工程修建在季節(jié)性凍土地區(qū)，在反復(fù)凍融循環(huán)作用下，則橋梁基礎(chǔ)材料的耐久性會不斷降低。同時(shí)，凍脹力會將橋梁基礎(chǔ)上抬，導(dǎo)致基礎(chǔ)隆起。埋置深度小于5m的淺基礎(chǔ)受凍融循環(huán)的影響程度要遠(yuǎn)大于深基礎(chǔ)，需及時(shí)對其進(jìn)行加固養(yǎng)護(hù)。

1.3 橋面系

農(nóng)村公路橋梁的橋面系主要包括橋面鋪裝、伸縮縫裝置、人行道、欄桿、護(hù)欄、防排水系統(tǒng)、照明、標(biāo)志等要素，其病害類型會對行車舒適度和安全性產(chǎn)生直接影響。不同橋面系要素的常見病害形式如表2所示[3]。

表2 不同橋面系要素的常見病害形式

1.4 橋梁支座

如果橋梁支座出現(xiàn)病害，其基本變形能力（轉(zhuǎn)角和位移等）就會產(chǎn)生一定程度的損失，存在安全隱患。農(nóng)村公路橋梁常用支座形式主要有簡易支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座、聚四氟乙烯板式支座等，不同類型的支座，其病害形式也不完全一致。例如，簡易支座病害主要有油毛氈老化、破損；板式橡膠支座病害主要有老化變質(zhì)、開裂、外鼓、位置串動、脫空或剪切超限；盆式橡膠支座病害主要有鋼盆銹蝕、螺栓剪斷；聚四氟乙烯板式支座病害主要有老化、臟污、磨損。

2 農(nóng)村公路橋梁病害養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定

（1）橋梁技術(shù)狀況評定方法。橋梁技術(shù)狀況評定包括橋梁構(gòu)件、部件、橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和全橋評定。橋梁總體技術(shù)狀況評定等級和橋梁技術(shù)狀況分類界限如表3所示。橋梁技術(shù)狀況評定分為一般評定和適應(yīng)性評定。一般評定是依據(jù)橋梁定期檢查資料，通過對橋梁各部件的技術(shù)狀況進(jìn)行綜合評定，劃定橋梁各部件及總體技術(shù)狀況類別，進(jìn)而提出各類橋梁的養(yǎng)護(hù)措施，其評定方法應(yīng)按現(xiàn)行《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）執(zhí)行。對一般評定劃定的各類橋梁，應(yīng)分別采取不同的養(yǎng)護(hù)措施：一類橋梁進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)；二類橋梁需進(jìn)行小修；三類橋梁需進(jìn)行中修，酌情進(jìn)行交通管制；四類橋梁需進(jìn)行大修或加固，及時(shí)進(jìn)行交通管制，如限載、限速通過，當(dāng)缺損嚴(yán)重時(shí)應(yīng)關(guān)閉交通；五類橋梁需進(jìn)行加固、改建或重建，及時(shí)關(guān)閉交通。

表3 橋梁總體技術(shù)狀況評定等級和分類界限

（2）決策樹法。決策樹法用于確定橋梁病害養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，需要先建立“樹結(jié)構(gòu)”，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)和相關(guān)專家的意見，不斷細(xì)化決策方案，最終給出最佳的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。然而農(nóng)村公路橋梁養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)影響因素較多，決策樹結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一旦增刪某一項(xiàng)因素，均應(yīng)再次建立決策樹結(jié)構(gòu)，這樣會顯著增加工作量。

3 農(nóng)村公路橋梁養(yǎng)護(hù)措施

3.1 橋梁養(yǎng)護(hù)原則

目前農(nóng)村公路橋梁加固養(yǎng)護(hù)措施較多，在選擇加固養(yǎng)護(hù)方案時(shí)要綜合考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)技術(shù)水平和橋梁現(xiàn)狀等因素，盡可能選擇施工難度小、工程造價(jià)低、對交通影響小、對原結(jié)構(gòu)不損傷或少損傷的加固養(yǎng)護(hù)方案。

3.2 橋梁養(yǎng)護(hù)措施

（1）完善養(yǎng)護(hù)管理體系。為了提高農(nóng)村公路橋梁的養(yǎng)護(hù)管理水平，要建立完善高效的養(yǎng)護(hù)管理體系，具體工作如下：第一，加強(qiáng)對技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，提高其對橋梁養(yǎng)護(hù)工作的重視程度，提高業(yè)務(wù)能力；第二，養(yǎng)護(hù)運(yùn)營單位應(yīng)盡可能加大資金、人員、設(shè)備的投入，確保養(yǎng)護(hù)工作的順利進(jìn)行；第三，明確養(yǎng)護(hù)作業(yè)責(zé)任主體，并加強(qiáng)職能部門的監(jiān)督管理。（2）制訂養(yǎng)護(hù)方案。農(nóng)村橋梁養(yǎng)護(hù)一般包括日常養(yǎng)護(hù)與定期養(yǎng)護(hù)。為了充分掌握橋梁運(yùn)營狀況，在資金、人員允許的條件下，日常養(yǎng)護(hù)應(yīng)至少1天1次，工作內(nèi)容主要是將橋梁外觀及可能產(chǎn)生的病害情況記錄歸檔。在定期養(yǎng)護(hù)之前，應(yīng)對橋梁狀況開展整體性評定，并確定合理的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)和相應(yīng)的車輛管控措施。（3）完善養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)管理工作。利用數(shù)字化技術(shù)建立農(nóng)村公路橋梁養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫，動態(tài)更新橋梁養(yǎng)護(hù)信息，確保橋梁養(yǎng)護(hù)檔案客觀、真實(shí)、完整，使各級橋梁管理機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)資料共享，以此提高橋梁養(yǎng)護(hù)管理效果。

4 結(jié)論

文章分析了農(nóng)村公路橋梁的典型病害形式、成因以及養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，提出了有效的養(yǎng)護(hù)管理措施，主要得到了以下結(jié)論：（1）在車輛及行人荷載、水流沖擊、外部環(huán)境變化等因素的影響下，農(nóng)村公路橋梁各構(gòu)件病害形式和成因也存在一定差異。（2）農(nóng)村公路橋梁養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)不宜過早也不宜過晚，養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)評定可選擇橋梁技術(shù)狀況評定方法、決策樹法等。（3）農(nóng)村公路橋梁應(yīng)選擇施工簡單、成本低、對原結(jié)構(gòu)損傷小的養(yǎng)護(hù)方案，并可從完善養(yǎng)護(hù)管理體系、制訂養(yǎng)護(hù)方案、完善養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)管理工作等方面來加強(qiáng)農(nóng)村橋梁養(yǎng)護(hù)管理。