關于公路橋梁的病害和防范措施分析
2015-06-11
引言
近些年隨著我國經濟建設的高速發(fā)展，高速公路建設速度十分迅猛，過很多省份多山多水，公路中所包含的橋梁數目也十分可觀。公路橋梁的特點在于：車速快，流量大，對橋梁的沖擊力大；很多公路橋梁是交通要道，一旦封橋造成嚴重堵車，甚至使周圍地區(qū)交通陷入中斷狀態(tài)。這些特點給橋梁的定期檢查和維護造成了困難。
一、橋梁常見的病害及原因分析
1.1橋梁裂縫
公路橋梁的裂縫主要包括主拱圈裂縫、主梁裂縫、墩臺裂縫以及牛腿裂縫等。主拱圈裂縫是指在橋梁的主拱圈中波波頂處、拱肋處、拱波與拱肋連接處以及橫系梁處出現(xiàn)的裂縫，其形成原因多樣化，比較復雜；主梁裂縫是指在橋梁懸臂梁與錨跨梁上形成的裂縫。這類裂縫般都是由于重型車輛的超載運輸，從而引起主梁的受拉區(qū)開裂； 墩臺裂縫是指橋墩上出現(xiàn)的豎向裂縫，多是由于橋梁施工時混凝土澆筑不嚴格所致；牛腿裂縫是指在懸臂孔主梁牛腿上出現(xiàn)的裂縫，它一般是由于支座鋼板外移，使鋼筋混凝土結外露所致。
1.2伸縮縫受損
公路橋梁的伸縮縫出現(xiàn)損壞現(xiàn)實中比較常見，其出現(xiàn)受損的原因一般有以下幾個方面:
(1) 隨著交通量的增加及重型載重車的增大，對伸縮縫的撞擊及反復的荷載作用也增大，因材料的磨損和疲勞，以及混凝土面板或梁的結合強度不夠，造成伸縮裝置損壞。
(2) 伸縮縫接頭為對接時，環(huán)氧樹脂砂漿的剝落、斷損、填縫材料硬化與部分脫落是伸縮全面破壞的原因，所以必須徹底清潔伸縮縫的各種垃圾。
(3) 大跨徑、斜橋、彎橋的伸縮縫因結構形式、固定方式與梁不吻合造成破壞。
(4) 由于安裝不到位，伸縮裝置和橋面板或橋臺胸墻產生垂直錯位，增大了車輪的沖擊破壞。
1.3鋼筋銹蝕
由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2―4 倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹蝕滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加據鋼筋銹蝕，使截面有效尺寸減小，導致結構承載能力下降，鋼筋銹蝕還會降低混凝土對鋼筋的握裹力，銹蝕物外流，在結構表面形成銹跡，影響結構美觀。
1.4 橋面鋪裝的損壞
橋面鋪裝病害是多種因素共同作用的結果，鋪裝層直接承受高速行車的沖擊，剪切與磨耗，并直接受風霜雨雪及氣溫變化的作用，同時又受主梁的約束，因此其受力狀況十分復雜，設計其合理的厚度和最佳組合方式以及采用何種材料施工都是有待研究的課題。在施工方面: 一是高程控不準或梁體拱度控制不準導致鋪裝層厚薄不均勻，混凝土鋪裝層內鋼筋網保護層厚度不均使荷載作用下厚度不足部分首先破碎； 二是鋪裝施工前梁體頂面浮層處理不徹底，導致混凝土鋪裝層與梁體混凝土結合不密貼； 三是防水層施工不精細出現(xiàn)漏水或滲水現(xiàn)象，導致混凝土開裂、破碎； 四是泄水管、伸縮縫、施工縫等薄弱環(huán)節(jié)處理不當造成現(xiàn)局部坡緩然后擴展成大面破碎。在使用方面: 有超載車輛的反復碾壓使得鋪裝層不堪重負，過早破碎。橋面鋪裝破碎致使行車速度減慢、交通量減少，甚至可能中斷交通。
1.5 橋頭跳車
高速公路橋頭處路基沉陷。路面出現(xiàn)凹陷，車輛行駛到橋頭處時發(fā)生明顯的顛簸。其主要原因: 一是路橋結構剛度相差很大； 而是路基施工沒有達到設計要求，臺后壓實度達不到標準，高填路堤本身出現(xiàn)壓縮變形；三是路面水滲入路基，使路基軟化，水土流失造成橋頭路基下沉；四是橋頭路堤及錐坡范圍內地基填筑前清洗不徹底，尤其是軟土路基處理不好；五是臺后填土材料采用不當，或填土含水量過大。
二、病害處理
2.1裂縫的防治措施
一是要加強對過橋車輛載重的控制，堅決杜絕超載車輛上橋。二是要重視橋面層的時機和施工，橋面的鋪裝層直接承受著過往車輛的碾壓，如果對其不加以重視，就會為日后的早期損壞埋下隱患。三是要重視對橋梁的養(yǎng)護工作，一旦出現(xiàn)裂縫，要及時清理縫中雜物并予以修補，以免裂縫擴大造成更嚴重的破壞。
2.2 伸縮縫損壞的防治
(1) 安裝伸縮縫時要使主梁與伸縮縫連接牢固，這樣外力作用就可以通過伸縮縫均勻的傳遞給主梁，有效的減小沖擊力；
(2) 增強伸縮縫本身的剛度，使其與前后混凝土保護帶剛度大體相當，這樣可以有效地減少由于伸縮縫本身剛度不足而造成的前后混凝土保護帶開裂；
(3) 養(yǎng)護管理要到位，及時清理伸縮縫內的雜物并更換損壞嚴重的伸縮縫。
2.3 鋼筋銹蝕的防治措施
在出現(xiàn)銹蝕的區(qū)域，首先清除所有銹蝕區(qū)域的混凝土，然后對鋼筋采用噴砂法和超高壓水槍進行噴射除銹處理，如果鋼筋嚴重銹蝕，根據驗算結果確定修復部位并增加鋼筋數量，然后澆筑高強混凝土。同時還可以采用物理方法除銹: 即在鋼筋表面增加環(huán)氧樹脂涂層，在發(fā)達國家，帶有環(huán)氧樹脂涂層的鋼筋被廣泛應用于橋梁等工程建設中。良好的涂層能有效防止鋼筋銹蝕，大大延長結構使用壽命。
2.4 橋面鋪裝病害的防治措施
對于橋面鋪裝病害，可以采用新近開發(fā)的冷軋帶肋鋼筋和鋼纖維混凝土材料防護。冷軋帶肋鋼筋與普通鋼筋相比，設計強度大幅度提高，與混凝土粘結握裹力強。同時，冷軋帶肋鋼筋網有良好的整體剛度，不易變形，在橋面混凝土施工時不會出現(xiàn)局部鋼筋網陷落的情況。采用了鋼釬維混凝土這一新型高強復合材料來對橋面處理、補強，既可提高橋面的抗裂性、耐磨性、耐久性，有可延長橋梁的使用壽命和減少維修。
2.5 橋頭跳平的處理措施
一是對跳車較輕、沉陷面積不大、凹陷小于4cm、路面基層沒有破壞的橋頭，可采用瀝青混凝土填補找平；二是對跳車較重、沉陷面積較大、路面基層出現(xiàn)破壞的橋頭，清除以破壞的就路基，采用剛性、半剛性基層、重鋪瀝青混凝土；三是對路面基層未破壞、整體范圍下沉較大、變形較快的橋頭，經查確實是橋頭路基地基軟弱的，可采用鋼花管注漿加固基底，然后面層找平； 四是對因防護不當、水毀造成的基礎掏空等情況產生的沉陷，應視具體情況先將破壞根源處理好，采取相應措施后，再處理基層面層。
三、結束語
橋梁病害有很多種，但在養(yǎng)護過程中發(fā)現(xiàn)以上五種病害比較常見，分析其產生原因，知道設計缺陷或施工不當是引起橋梁病害的主因，如果在設計中進一步完善，施工中加強過程或方式控制，則可減少橋梁病害，減少養(yǎng)護費用，即橋梁使用成本降低。所以從養(yǎng)護過程中不難知道，造成橋梁病害不能一味推卸給車輛荷載引起的。設計、施工還有待進一步完善。這種設計完善或恰當施工，給養(yǎng)護帶來巨大效益，公路使用成本大為降低。
