小議高速公路橋梁病害與加固
2010-11-01 來源：網絡
某高速公路全長70km，單孔跨徑在8m以上的橋梁有48座，其中絕大部分為單孔跨徑在8-20m的中小橋。經過多年的運營，已經出現不同程度的病害并已嚴重影響到正常使用。基于此，對該路段的所有橋梁進行了詳細的技術狀況調查，并進行了荷載試驗。依據調查的結果，對橋梁病害進行綜合分類，找出其規(guī)律性，并通過對病害的機理分析，結合其它測試分析手段，為橋梁的技術改造提供可靠依據，這對新建橋梁也有一定的指導意義。
1.整體概況
通過單孔跨徑在8m以上的48座橋梁進行調查，其分布基本滿足正態(tài)分布，即大多數橋梁處于不好不壞的中間狀態(tài)。調查的該路段橋梁以中小跨徑橋梁為主，且斜交橋占有相當大的比例。在結構形式方面，該路段橋梁以簡支單跨或多跨為主，結構形式相對簡單，這也充分體現了高速公路的橋梁特色。下面將根據橋梁結構形式，截面類型、施工方式的不同，對病害進行分類、分析。
2.上部結構病害特性
2.1 開裂、破損橋面鋪裝。行車道鋪裝層破壞是路段內橋梁病害的共同特征之一。病害表現為鋪裝的縱橫向裂縫，鋪裝層剝落，伸縮縫處鋪裝破損等形式。引起這—病害的主要原因是沖擊荷載。荷載試驗表明，絕大多數橋梁的沖擊系數1+v均超出規(guī)范給定的值。造成沖擊系數偏大的原因有車輛超速行駛、臺后填土沉降、橋梁承重結構變形、橋面不平整等幾方面因素。其次是橋梁承載結構功能減弱，如裝配式板橋鉸縫破壞；T梁橋橫向聯(lián)系削弱，使得行車道鋪裝的橫向變形過大等，行車道鋪裝的縱向裂縫亦由此而產生。第三個原因是行車道鋪裝結構上存在的問題。早期修建的橋梁，由于當時人們對鋪裝功能、病害認識有限，往往存在配筋量偏小，鋼筋直徑過細，鋪裝與承載構鋪裝層的病害在高速公路上的危害性非常嚴重。首先，鋪裝層破損會使車輛沖擊荷載進一步增大；其次，防水功能失效后，雨水滲入主梁中，使主梁受力鋼筋銹蝕，這一點對于鋼筋混凝土結構而言危害尤其嚴重。最后鋪裝層的破壞會改變設計荷載的橫向分布狀態(tài)，使得橫向剛度變小、各梁板受力不均并使主梁實際高度變小縱向剛度減弱撓度增大。
2.2 橋頭跳車和伸縮縫損毀。橋頭跳車和伸縮縫損毀這類病害是相互關聯(lián)的，臺后填土沉降，引起橋頭跳車，橋頭跳車引起較大的沖擊荷載直接作用在伸縮縫附近，造成伸縮縫破損，伸縮縫破壞直接危及墩臺及承重結構的安全。雨水從伸縮縫處滲入墩臺帽中，使臺帽及蓋梁鋼筋銹蝕，混凝土保護層剝落。特別是對空心板橋，雨水有可能通過板端進入板內，板內長期積水將對板造成致命性的傷害。
2.3 主梁板裂縫裝配式板橋。裝配式板橋的裂縫主要表現為板底橫向裂縫，集中在L/4-3L/4。這一區(qū)域的為受力裂縫，主要是由于行車道鋪裝層破壞，鉸縫構造失效后，荷載橫向分布不均使單板受力過大并開裂。在其它區(qū)域也出現寬度在0.25以上的裂縫，這些裂縫不是由活載引起的，而是在施工過程中，由于混凝土早期強度低及吊裝不當引起的。
整體現澆板橋現澆板橋的裂縫非常復雜，既有縱向裂縫，又有橫向裂縫，斜交橋中還有斜向裂縫，即裂縫方向與行車方向不一致，為裂縫方向朝鈍角方向偏移。但裂縫主要以縱向裂縫（正交橋）或縱向偏鈍角的裂縫（斜交橋）為主。單幅橋內，這些較寬的裂縫（0.3mm以上）有1-3道。顯然，這些縱向裂縫是由橫向力矩造成的，由于橋梁跨徑不大（5-13m）而寬度較（12m），故橫向力矩較大，但設計中對橫向力矩的考慮不夠重視，配筋數量不足。斜橋中的橫向力矩較正交橋中的更大，板底開裂是由主拉應力引起的。由于裂縫的存在，受力鋼筋受銹蝕，影響結構的耐久性。斜板橋不宜采用整體現澆的方式。
2.4 裝配式T梁橋。本路段裝配式T梁（Rc）的病害比較嚴重，大多數的主梁可見梁底橫向裂縫和腹板斜裂縫?？缰袇^(qū)域的腹板橫向裂縫及豎向裂縫是正截面抗彎強度不足造成的，支座附近的斜裂縫是由于腹板抗剪強度不足引起的，但腹板密布的豎向裂縫不是受力裂縫，而是混凝土早期強度低而吊裝過早或吊裝方式不當引起的。加之后期養(yǎng)護不當，混凝土收縮引起更寬更多的腹板裂縫。嚴重的宿害還發(fā)生在橫梁上。由于橫梁連接均采用鋼板焊接，大部分鋼板已銹蝕，有的甚至已脫落。橫梁的病害對主梁有嚴重影響。
3.下部結構的病害特性
下部結構的病害不是很普遍。病害的主要表現形式為橋臺前墻、側墻開裂。造成這—病害的原因主要是基礎不均勻沉降同時由于橋臺填料沉降，路面開裂，伸縮縫損壞，雨水滲入橋臺中，使橋臺側向壓力、橫行壓力大增，更加加劇了這一病害。
4.其它病害
4.1 防震擋塊?；旧鲜?0%以上的擋塊出現了不同程度的病害，無以例外地在擋塊根部開裂，斜向下往臺帽及蓋梁延伸，且以斜板橋最為嚴重。對于斜橋檔塊破壞比較容易解釋，即斜板中，由于溫度及活載作用，使橋面結構產生平面轉動，即橋面系統(tǒng)有朝銳角方向的位移，而檔塊無足夠的強度限制這種位移。正交橋中，則是由于鉸縫失效，車道鋪裝層開裂，錨栓銹蝕而喪失其功能造成的。顯然百分百現行的設計中，檔塊的尺寸偏小，配筋不足。
4.2 鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕在各結構部分均有出現，且以板底為最嚴重，鋼筋的澆筑質量問題引起的。鋼筋銹蝕也可由受力引起。在鋼筋混凝士結構中，由于裂縫存在，大氣及雨水的作用使鋼筋產生銹蝕，鋼筋變粗，擠開混凝土保護層，使其開裂甚至剝落。當然，鋼筋銹蝕也和混凝土的堿骨料反應有關。
5.加固方法
針對橋梁病害，采用如下的加固方法：
行車道系加固。將原有的行車道鋪裝全部拆除，再將行車道表面清掃干凈，必要時錨人適量短鋼筋，配置1-2層鋼筋網，澆筑10-20cm的整體化混凝土?？紤]卸載作用及新舊混凝土的共同作用搠裝拆除在主梁加固前實施，澆筑混凝土在主梁加固完成后進行。行車道加固的主要作用是提高橋梁橫向剛庇改善荷載橫向分布，同時增大主梁截面。粘貼加固。針對梁底拉應力大，主梁腹板主拉應力大，裂縫寬度超出規(guī)范的情況，對主梁進行粘貼加固補強。粘貼材料可采用碳纖維和鋼板。依據強度考慮，碳纖維可采用C20、C30兩種規(guī)格，采取單層加固補強，鋼板可采用6mm的A3薄鋼板，預制T梁的表面平整，混凝土強度高，可采用粘貼碳纖維而不宜粘貼鋼板，主要考慮是T粱截面尺寸小，粘貼鋼板對原結構擾動大。板橋中，如果混凝土表面強度低，混凝土不密實時不宜粘貼碳纖維，可采用粘貼鋼板的方法。預制板橋中，鉸縫破壞、橫向剮度小時，可考慮在梁底橫向粘貼鋼板?，F澆板橋中，整體橫向剛度較大，補強以縱向為主。
噴射混凝土加固。有些預制板橋，板底混凝土質量特別低，主梁受力鋼筋嚴重銹蝕，混凝土表面有大量的蜂窩麻面，鉸縫完全失去其功能。荷載試驗表明，此類橋梁基本是單板受力。單板強度、剛度低，則可考慮在板底增設縱向、橫向受力鋼筋，增大混凝土截面，但在板底澆筑混凝土很困難，可考慮采用噴射混凝土的方法。
主梁提升。在路面改造時，有些橋梁的橋面標高比改造設計標高低很多，有的達到30cm以上。如果不將主梁提高，則恒載太大，此時可考慮提升主梁。由于將主梁同時提升難度大，也不安全，可以將主梁橫向聯(lián)系切開，分段進行提升。
6.結論
6.1 行車道鋪裝層雖不是橋梁的主要承重結構，但對橋梁的安全起到至關重要的作用，無論是從設計、施工、養(yǎng)護等多個環(huán)節(jié)均應引起高度重視。
6.2 車輛沖擊荷載對橋梁影響巨大，除了要保持路面、橋面平整外，有關部門既要對車輛軸載限制，還應對行車速度進行嚴格控制。
6.3 對于小跨徑橋梁，不宜采用整體現澆結構，對于已建成的橋梁應采取措施將板底應力釋放。
6.4 現行設計中防震檔塊尺寸偏小，配筋不足，應引起設計部門的重視。
6.5 橋梁防水是非常重要的環(huán)節(jié)，雨水對承載結構的侵蝕加劇裂縫發(fā)展及鋼筋銹蝕。
參考文獻：
【1】肖長禮 周冬久 魏道平，橋梁上部結構承載能力評定明，河南交通科技 2000 5。
