橋梁的主要病害及加固方法
2015-06-09
1 橋梁病害形成的原因
由于作用荷載的隨機(jī)性、材料強(qiáng)度的離散性、制造與施工質(zhì)量的分散性、計算假定的近似性，致使在長期使用過程中橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害，其具體原因如下：原設(shè)計荷載偏低，交通發(fā)展后車輛荷載增大，橋梁因承載能力不足而產(chǎn)生病害；結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在缺陷，如采用橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng)、設(shè)計假定不盡合理；橋梁施工質(zhì)量差，未按設(shè)計要求和施工規(guī)程實施；不重視橋梁后期養(yǎng)護(hù)工作，沒有及時消除己產(chǎn)生的病害；洪水等自然災(zāi)害使橋梁產(chǎn)生損壞；地質(zhì)條件差，如滑坡、軟基等導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生病害。
2 橋梁存在的常見病害
2.1 主拱圈裂縫病害
主拱圈中波縱向裂縫，檢查時常發(fā)現(xiàn)各孔中波波頂均存在縱向裂縫，肋、波連接處裂縫，各孔拱波與拱肋連接處大部分均發(fā)生裂縫，拱肋裂縫，各孔拱肋均有橫向裂縫，有不少是U形裂縫，這些裂縫多發(fā)生在拱頂前后10m左右范圍內(nèi)，橫系梁裂縫。
2.2 鋼筋銹蝕病害
鋼筋發(fā)生銹蝕時，銹蝕部分的體積可膨脹至原來體積的10倍以上，從而對周圍混凝土形成擠壓，造成混凝土開裂、剝蝕、使截面有效尺寸減小，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降，銹蝕剝蝕，使截面有效尺寸減小，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降。銹蝕的直接后果是鋼筋斷面面積減小，對于以鋼筋作為抗彎能力。鋼筋銹蝕還會降低混凝土對鋼筋的握裹力，銹蝕物外流，在結(jié)構(gòu)表面形成銹跡，影響結(jié)構(gòu)美觀。
2.3 墩臺基礎(chǔ)病害
橋梁墩臺基礎(chǔ)在常年使用過程中，除了承受上部構(gòu)造荷載外，還將承受土壓力，風(fēng)力，流水壓力，冰壓力和浮力等等各種力的作用。另外，自然界各種因素的影響作用，以及由于過橋車輛的日益重型化，墩臺基礎(chǔ)經(jīng)常受到過重荷載的作用，因此，橋墩臺將會出現(xiàn)不同程度的損壞。
2.4 主梁裂縫及主梁變形病害
主梁裂縫多發(fā)生在錨跨中部（正彎矩區(qū)）梁的下緣及懸臂梁根部（負(fù)彎矩區(qū)）上緣，后者大都貫穿整個車行道翼板。此類裂縫顯然是由于大量重車通過使梁的受拉區(qū)開裂，屬正常現(xiàn)象。但由于負(fù)變矩區(qū)裂縫在上面，雨水易從裂縫滲入梁內(nèi)，引起鋼筋銹蝕及砼強(qiáng)度降低。
3 公路橋梁加固的方法
3.1 橋面鋪裝加固
如果是局部破損，將破損處表面鑿毛清理干凈后涂刷同標(biāo)號的水泥砂漿或其它粘結(jié)材料，然后鋪筑一層水泥混凝土鋪裝層。如果橋面板的碎損特別嚴(yán)重，必須將原有的行車道鋪裝全部拆除清理干凈后重新澆注混凝土橋面板。如有需要，錨入適量短鋼筋，配置1～2層鋼筋網(wǎng)。或者在舊有橋面板上重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層。此方法既能修補(bǔ)已出現(xiàn)裂縫、剝離等損壞的橋面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗彎能力，改善鉸結(jié)梁板的荷載橫向分布，從而提高橋梁的承載能力。
3.2 伸縮縫的維修加固
伸縮縫應(yīng)注意日常保養(yǎng)，若有損壞或功能失效，應(yīng)依據(jù)缺陷程度確定是進(jìn)行部分修補(bǔ)、部分更換還是全部更換。若鋪裝層破壞后，應(yīng)鑿除重新鋪筑，鑿除破損部位應(yīng)劃線切割（或鑿），清除舊料后再澆筑新面層。若材料老化、斷裂、變形、不能正常運(yùn)行時應(yīng)及時拆除并更換新型伸縮縫。
3.3 粘貼碳纖維增強(qiáng)塑料加固法
采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面，碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應(yīng)力，從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到了加固和補(bǔ)強(qiáng)效果。
3.4 橋下部結(jié)構(gòu)加固法
橋臺特別是高度較大的橋臺，受行車荷載和土壓力作用，常見病害有橋臺開裂、突起，翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小、水流不大的石拱橋，可采用在橋跨內(nèi)加鋼筋混凝土框架進(jìn)行加固。
3.5 使用漸變混凝土樁減少路堤沉降
使用漸變混凝土樁是根治橋頭跳車的有效方法，漸變的含義是指逐漸改變橋頭引道下沉的方法，將高差突變斷面的無窮大縱坡變?yōu)橛邢薮罂v坡，使行車變得舒適。混凝土樁是將路基水平面內(nèi)承受荷載轉(zhuǎn)為豎截面內(nèi)承受荷載的手段，即原來由路基承受荷載轉(zhuǎn)換為混凝土樁承受荷載的手段。
3.6 采用加筋土橋臺
土工格柵之所以能用于橋頭跳車處理，是利用了格柵變形的連續(xù)性及其高強(qiáng)、高彈、大變形特性，將交通荷載及上部土體的自重荷載部分地傳遞到橋臺，并將荷載擴(kuò)散到一個較大的范圍，從而降低對其下部土體的壓力，減小臺背填土的總沉降量，并將臺背與填土交界部位的階梯狀沉降變?yōu)檫B續(xù)漸變沉降。
3.7 采用橋頭搭板減少橋頭跳車
設(shè)置搭板可以使在柔性路堤產(chǎn)生較大沉降逐漸過渡到剛性橋臺上，使車輛通過時的跳躍現(xiàn)象大為減少，橋臺搭板長度設(shè)計應(yīng)根據(jù)路基的容許工后沉降值計算，常取3-15米，一般為6-8米，當(dāng)橋頭引道為剛性路面時，搭板的縱坡可采用與路面設(shè)計縱坡平行方式（稱平置式搭板）；而當(dāng)引道為柔性路面時，則搭板的遠(yuǎn)臺端常置于路面面層與基層之間（稱斜置搭板）；為避免二次跳車，還可設(shè)置變厚式埋板，即在搭板的尾端加設(shè)一段淺埋的變厚度板，長約3-5米，使路面剛度向路堤方向漸變。
3.8 保證橋頭的自然沉降期
從施工開始要求所有橋涵臺后路基范圍內(nèi)不容許做堆料場、材料加工場地等，橋臺立柱澆筑達(dá)到強(qiáng)度或涵洞蓋板安裝完畢就開始臺背填土，盡量增加橋頭填土的自然沉降期。合理確定工期，根據(jù)路基土的力學(xué)性質(zhì)和有關(guān)資料顯示，路基第一年要完成全部沉降的70%-80%，三年內(nèi)完成90%，所以從施工工期上在路面基層施工前應(yīng)保證有1年的自然沉降期。
4 公路橋梁加固的重要性
4.1 在公路橋梁使用期間內(nèi)，任何橋梁都會成為舊橋
早期修建的橋梁，由于當(dāng)時人們對鋪裝功能、病害認(rèn)識有限，往往存在配筋偏小，鋼筋直徑過細(xì)，鋪裝與承載構(gòu)件的界面連續(xù)不牢靠等問題。由于橋梁是建在大地上的特殊產(chǎn)品，不僅受自然環(huán)境的影響（如大氣腐蝕、溫度、濕度變化等），而且還受到使用環(huán)境的影響，難以避免產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。
4.2 從經(jīng)濟(jì)上分析，橋梁加固可以節(jié)省大量投資，收到良好的社會經(jīng)濟(jì)效益
4.3 同時橋梁的改造和加固，不僅可以提高公路橋梁的通行能力和服務(wù)水平，而且在更大程度上能夠消除交通安全隱患從發(fā)展中分析，舊的公路橋梁加固有利于促進(jìn)橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。既滿足現(xiàn)代人的需求以不損害后代人滿足需求的能力，使經(jīng)濟(jì)、社會、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。
