簡支梁橋上部結(jié)構(gòu)病害成因加固對策及維護質(zhì)量控制

尤正奇

（甘肅省公路交通建設(shè)集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

引言

從很多橋梁病害研究結(jié)果來看，我國相當(dāng)多的簡支梁橋處于損傷狀態(tài)，有的甚至處于危險狀態(tài)。雖然國家每年都會下?lián)艽罅康馁Y金用于橋梁的檢修與加固，以及對橋梁的病害進行修補，但由于我國經(jīng)濟發(fā)展迅猛，而經(jīng)濟的快速發(fā)展就必然會造成公路交通流量快速增長，而且還會存在很多非法改裝的超重車輛，這種情況就對橋梁運輸極限能力造成很大的考驗[1-4]。此外荷載等級較低的橋梁在總橋梁數(shù)目中占比較大，特別是農(nóng)村橋梁實際情況可能更差[5-7]。在這些背景下，橋梁結(jié)構(gòu)性病害出現(xiàn)，并且不斷發(fā)展，給通行造成一定阻礙，因而對于這些橋梁就必須采取積極有效的加固措施，保證交通運輸安全暢通。

近些年，橋梁評定標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)檢測、健康監(jiān)測、承載能力評定等技術(shù)不斷快速發(fā)展，并逐步趨向量化、標(biāo)準(zhǔn)化方向[8-11]。但是總體看來，在特殊橋梁典型病害質(zhì)量控制方面研究尚不完善，在鋼筋材料特性和施工工藝方面還存在一些不足，因此，鋼筋設(shè)計規(guī)范化、設(shè)計計算理論和特殊加固方法、施工工藝等方面研究有待加強。

1 工程概況與施工特點

橋梁的基本資料可幫助了解橋梁現(xiàn)實狀況，是進行橋梁鑒定工作的重要前提。橋梁結(jié)構(gòu)可靠安全性能主要由設(shè)計、施工和所用材料質(zhì)量而定。設(shè)計、施工和材料的不足使結(jié)構(gòu)必然存在安全隱患。另外，橋梁在運營時，會經(jīng)受不同程度的自然損壞和人為破壞，這些因素疊加在一起，促使橋梁產(chǎn)生病害。再加上橋梁病害的連鎖破壞，橋梁會出現(xiàn)大量的病害，導(dǎo)致橋梁處于危險狀態(tài)。橋梁現(xiàn)場病害勘察是最常用的檢查手段，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)橋梁現(xiàn)存的部分缺陷和損傷情況。同時也要復(fù)核橋梁重要構(gòu)件的尺寸，對于公路簡支梁橋，一般為鋼筋混凝土橋梁，同時也要對混凝土和鋼筋進行試驗檢測。

某跨線橋位于汕昆高速公路上，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，單跨7片梁，孔跨布置為左幅8×30 m，右幅20 m +7×30 m +3×20 m。該公路橋設(shè)計為Ⅰ級，橋墩采用鋼筋混凝土柱墩和樁基礎(chǔ)，支座為板式橡膠支座，橋臺采用帶肋板式橋臺、立柱橋臺和樁基礎(chǔ)，伸縮縫采用XLF80C伸縮縫。本次檢測中發(fā)現(xiàn)混凝土破損1處，尺寸為0.10 m×0.08 m，L3-1-1#橫隔板濕接縫與預(yù)制板間裂縫，長度為1.7 m，典型裂縫寬度為0.20 mm；L3-1-4#橫隔板底部混凝土破損露筋，尺寸為0.10 m×0.10 m；L5-5-2#橫隔板底部1處混凝土剝離。2#橋臺護坡處0.2 m，1條橫向裂縫，修補后重新開裂。發(fā)現(xiàn)蓋梁存在水跡1處，蓋梁存在垃圾堆積3處，墩頂存在垃圾堆積1處。蓋梁存在豎向裂縫16條，分布于6片蓋梁上，長度介于0.3～0.75 m之間，典型裂縫寬度介于0.08～0.15 m之間。蓋梁銹脹露筋8處，分布于2片蓋梁上，面積為0.05 m×0.03 m和0.05 m×0.30 m。蓋梁露筋2處，分布于2片蓋梁，面積分別為0.05 m×0.22 m、0.05 m×0.10 m。0#橋臺背墻與右翼板轉(zhuǎn)角處水跡泛白，長度為0.4 m，19#橋臺X=5 m處露筋1處，面積為0.05 m×0.20 m。從常規(guī)外觀質(zhì)量檢查來看，基本未見顯見性沖刷掏空、破損、沉降、位移等病害現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)全橋防撞墻存在局部銹脹露筋現(xiàn)象499處，銹脹露筋面積在0.02 m×0.02 m和0.04 m×0.40 m 之間，防拋網(wǎng)固定螺栓嚴重銹蝕，防拋網(wǎng)起皮脫落1處。

2 簡支 T 梁橋上部結(jié)構(gòu)的病害及成因

2.1 主要典型病害

（1）混凝土表面剝落、混凝土破損、濕接縫滲水，鋼筋銹蝕、鋼筋外露等。（2）腹板下緣部分出現(xiàn)很多豎向裂縫，多發(fā)生在跨中附近，裂縫向上可到翼緣板；腹板中有時會出現(xiàn)網(wǎng)狀無規(guī)律的細小裂縫；支座附近的腹板通常出現(xiàn)斜裂縫。（3）梁底出現(xiàn)橫向裂縫，集中在跨中，由下往上，到中和軸減少。（4）橫隔板以及與梁連接處易出現(xiàn)裂縫，裂縫由下向上。典型病害照片見圖1～圖2。

圖1 梁端混凝土破損露筋

圖2 橫隔板連接鋼板斷裂

2.2 病害成因

（1）施工期問題導(dǎo)致病害的成因

①梁端支座預(yù)埋鋼板縱坡調(diào)平采用砂礫定位，混凝土澆筑振搗時砂礫擠出致使鋼板調(diào)平失效，引起T梁安裝時支座局部脫空，支座受力不均、變形不一致，最終容易出現(xiàn)橋面開裂同時縮短支座壽命，見圖3。②主梁鋼筋連接不符合規(guī)范要求，鋼筋保護層墊塊形同虛設(shè)。③ 底模端部不能適應(yīng)角變位，預(yù)應(yīng)力束張拉后梁端底部混凝土壓裂。④T梁模板加工制作不當(dāng)，導(dǎo)致翼緣板鋼筋被截斷；T翼緣板鋼筋不按設(shè)計制作，長短不一。⑤ 梁封錨混凝土施工質(zhì)量差，混凝土澆筑不密實、收縮大，降低結(jié)構(gòu)耐久性。⑥彎道上或互通內(nèi)變寬橋梁T梁預(yù)制時，沒有控制好每片梁的長度或端部沒有按設(shè)計角度預(yù)制，導(dǎo)致安裝時相鄰跨抵緊或間歇過大，梁體不能安放到設(shè)計位置，從而引起橫橋向各片T梁間橫隔板錯位。⑦混凝土澆筑時發(fā)生管道移位、波紋管漏漿堵管、波紋管附近混凝土或錨下混凝土振搗不密實，導(dǎo)致T梁出現(xiàn)開裂，錨下開裂、底板開裂、T梁腹板開裂等。⑧濕接縫混凝土澆筑質(zhì)量差。⑨T梁預(yù)制外觀普遍不好，氣孔、漏漿、蜂窩、麻面、翻砂現(xiàn)象呈常態(tài)，混凝土水灰比、塌落度控制不嚴，養(yǎng)護不及時或沒有覆蓋，導(dǎo)致翼緣板上面裂縫多，影響結(jié)構(gòu)耐久性。⑩T梁翼緣板及橫隔板精度控制差，導(dǎo)致濕接縫鋼筋彎折，傳力不利；翼緣板橋面橫坡控制差，通過濕接縫折線連接，橋面鋪裝厚薄不一，易使橋面過早破壞。某個項目一跨梁安裝好后發(fā)現(xiàn)翼緣板超高橫坡預(yù)制相反。

圖3 轉(zhuǎn)向架設(shè)計與測量荷載對比

圖3 梁端預(yù)埋縱坡調(diào)平鋼板

（2）運營及養(yǎng)護期問題導(dǎo)致病害的成因

①T梁間濕接縫薄弱，橫隔板損壞嚴重，長期荷載作用下，導(dǎo)致橫向聯(lián)系失效，相鄰梁上下錯動明顯，橋面鋪裝出現(xiàn)縱橋向反射裂縫。②老標(biāo)準(zhǔn)的T梁間無濕接縫，預(yù)制結(jié)構(gòu)直接對接，且連接比較薄弱；或采用預(yù)埋鋼板焊接，在豎向荷載和橋面滲水的作用下，鋼板焊縫銹蝕開裂，導(dǎo)致橫向聯(lián)系減弱在長期動載作用下較為薄弱的聯(lián)結(jié)容易出現(xiàn)裂紋，T梁間整體性被破壞，降低了梁的橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。T梁趨于單梁受力狀態(tài)。③老標(biāo)準(zhǔn)的非預(yù)應(yīng)力T梁上往往出現(xiàn)底板和腹板裂縫；該類T梁腹板較薄，且構(gòu)造筋配置率偏低。大部分T梁1/4跨與3/4跨之間普遍存在腹板中部的豎向裂縫，此類裂縫既不始于梁底，也未延伸至梁頂部，呈現(xiàn)為“棗核型”，此類裂縫主要是由于溫度變化時混凝土不均勻收縮。

3 路橋病害維修控制養(yǎng)護方法

混凝土剝落、蜂窩麻面及鋼筋的銹脹原因可能是混凝土保護層厚度不夠，混凝土質(zhì)量差或者鹽害所致，這樣在檢查中就應(yīng)該確定混凝土劣化的原因和范圍，制定維修方案。對于一般較小面積的劣化，混凝土可以利用機具將劣化混凝土層鏟除，然后配合高一強度的混凝土進行修復(fù)。對于大面積的劣化，要對所有混凝土層進行置換。檢查時應(yīng)詳細記錄裂縫部位、長度以及走向，為進一步制定檢查方案提供依據(jù)。維修處理裂縫方案應(yīng)根據(jù)其嚴重性而確定，而一些對結(jié)構(gòu)安全威脅不大的裂縫，可只采取封閉裂縫的措施。

針對劣化原因及范圍要做出維修計劃，在可能造成嚴重傷害的情況下，應(yīng)及時采取補救措施。對于橋梁安全構(gòu)成威脅的較寬裂縫應(yīng)立即進行限載、維修，對于細小裂縫，可繼續(xù)進行密切觀察。記錄劈裂部位、初測裂縫寬度、描述裂縫新舊程度及形態(tài)。在溫度驟變、地震過后或發(fā)生其他異常情況后，該部位屬于重點檢查對象，一旦發(fā)生此類病害，進行詳細調(diào)查，同時評估橋梁承載能力并采取加固措施。梁上部的滯水，通常在日常檢查情況下檢查不出。因此，在橋墩蓋梁墩柱確認有漏水的情況下，有必要對上部結(jié)構(gòu)漏水及蓋梁上部的滯水情況、支撐腐蝕狀況進行調(diào)查。可通過輕敲擊混凝土，檢查是否有剝離或者空洞聲，嚴重者應(yīng)立即修補。另外，應(yīng)觀察耳墻裂縫形態(tài)，以判明開裂原因，并注意觀察是否有側(cè)向突出現(xiàn)象。

橋面鋪裝層產(chǎn)生的裂縫、坑槽、不平整，應(yīng)通過目測并記錄裂縫開裂的位置、范圍以及裂縫走向。損壞面積小時，進行局部的補；損壞面積大時，需要將整跨的鋪裝層鑿除之后重新進行鋪設(shè)。橋梁伸縮縫內(nèi)雜物堆積，造成堵塞，造成該情況的原因可能是垃圾物在雨水的沖刷作用下堆積于此，為此應(yīng)清理伸縮縫中的垃圾，以免長期堆積影響伸縮縫的性能。欄桿、護欄的涂裝層及混凝土發(fā)生缺損時，會導(dǎo)致內(nèi)部配筋腐蝕。大面積成片的缺損往往是選用的涂裝材料或工藝問題，局部小面積缺損是涂裝時的基面局部處理不當(dāng)，對此應(yīng)通過目測并記錄缺損的位置、程度，注意是大面積成片缺損，還是局部缺損，可拍攝照片進行說明。鋼筋混凝土護欄柱混凝土嚴重老化、露筋、鋼護欄柱銹蝕。

4 結(jié)語

橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測與安全加固處理是橋梁建筑工作中的重要內(nèi)容，同時也是保障橋梁工程安全的重要屏障。為此，施工管理單位要重視橋梁工程維護工作，定期派遣專業(yè)的檢測人員進行觀察和分析，加強對道路橋梁養(yǎng)護人員的培訓(xùn)力度，有效提高橋梁維護人員專業(yè)素養(yǎng)，更好地維護橋梁工程的安全?？偨Y(jié)了簡支梁橋普遍存在的病害類型，并對病害產(chǎn)生的可能原因進行了分析，有利于橋梁病害的養(yǎng)護和維修，本鋼筋混凝土簡支梁橋的加固取得了良好的運用效果。