公路橋梁病害的起因檢測與加固
2015-06-23
一、橋梁常見病害及產(chǎn)生的原因
隨著社會經(jīng)濟與交通運輸事業(yè)的發(fā)展，我國公路通車里程逐年增加，現(xiàn)有公路橋梁的承受荷載也表現(xiàn)出新的特點：交通量迅速增大；重型車輛增加；超限運輸屢禁不止。這直接導致公路橋梁的橋梁承載力難以適應交通負荷的迅速增長，尤其是管養(yǎng)在役的簡支梁式橋和拱橋，大多設計荷載標準低、承載能力差，長時間運營下已出現(xiàn)不同程度破損，逐步轉為安全隱患橋梁。超重車輛是造成橋梁病害的一個重要原因, 而缺少養(yǎng)護或養(yǎng)護不當又加速了橋梁的損壞。要保證公路橋梁的承載、通行能力適應公路運營狀況，必須清晰準確地掌握既有公路橋梁的內(nèi)在質量、常見病害及運營動態(tài)，將公路橋梁的病害檢測與養(yǎng)護維修工作落到實處，通過技術狀況評估，采取相應的維修加固措施，使公路的正常穩(wěn)定通行得到有力的保障。按橋梁基礎、下部結構、上部結構和橋面系等分類把橋梁病害大致歸納如下。
1.1 下部結構
實體式墩臺多由于基礎開裂或沉陷而引起的豎向裂縫或傾斜;柱式或框架式墩臺由于受力截面小,在荷載增加過大及基礎變位雙重影響的情況下,易造成蓋梁或立柱產(chǎn)生裂縫,使立柱鋼筋銹蝕,因而減小了立柱的有效受力截面,減少其承載能力。
1.2 上部結構
梁式橋除普遍存在支座老化、傾倒、銹蝕等通病外,主梁受力狀況一般良好,少部分梁體跨中撓度偏大并出現(xiàn)裂縫,梁底混凝土保護層出現(xiàn)開裂、脫落等現(xiàn)象。拱類橋病害偏多,其中石拱橋多產(chǎn)生由于基礎沉陷而引起的拱圈橫向開裂, 而位于半填半挖路段的石拱橋則易產(chǎn)生順橋向裂縫、側向外傾等;桁架拱橋多為70 年代水利部門所建,一般主拱圈矢跨比、斷面尺寸均過小,由于荷載的增加,易產(chǎn)生變形,使得拱圈拱腹部位鋼筋保護層開裂、脫落,鋼筋銹蝕;雙曲拱橋除主拱圈易產(chǎn)生類似桁架拱橋的病害外, 其拱波一般由于未配置鋼筋加上拱肋間的橫向聯(lián)系較弱,而在波頂產(chǎn)生裂縫;此外,拱上填料填筑不當或因橋面漏水使其產(chǎn)生膨脹,則容易造成拱上建筑中側墻的外傾,嚴重威脅橋梁的穩(wěn)定。
1.3 橋面系
橋頭跳車、欄桿、人行道和伸縮縫毀壞是目前橋梁普遍存在的通病。而橋面鋪裝過厚、排水不暢等現(xiàn)象多由于養(yǎng)護不當或不善引起的。
二、橋梁的常規(guī)檢測技術
一般地，對橋梁的檢測工作可以分為經(jīng)常性檢測、定期檢測和特殊檢測等三個階段。
經(jīng)常性檢測是由橋梁養(yǎng)護人員進行巡視檢查。目的是確保橋梁結構功能正常，使結構能得到及時的養(yǎng)護和緊急處治，對一些重大問題做出報告。定期檢測是對橋梁結構的質量狀況進行定期跟蹤。通常是依靠富有經(jīng)驗專職橋梁檢查工程師，以目視觀察為主，輔以必要的
工具如常規(guī)測量儀器、照相機等，實地判斷病害原因，做出質量狀況評分，并估計需要維修的范圍及方法，或提出限制交通的建議。對需要進一步查明原因或繼續(xù)觀察的缺損部件，提出特殊檢測要求。特殊檢測是因各種特殊原因由專家依據(jù)一定的物理、化學無破損檢驗手
段對橋梁進行的全面察看、測強和測缺，旨在找出損壞的明確原因、程度和范圍，分析損壞所造成的后果以及潛在缺陷可能給結構帶來的危險。由此可見，當橋梁需要進行特殊檢測，則說明目標橋梁已經(jīng)出現(xiàn)較為嚴重的問題，如果問題得不到解決，將會造成嚴重的后果。
橋梁檢測目前常用的方法有：無破損檢測法、微破損檢測法、半破損檢測法以及荷載試驗。其中，無破損檢測法是指在不損害或不影響橋梁使用性能的前提下，檢測其是否存在缺陷，給出缺陷的大小、位置、性質和數(shù)量等信息，進而判定被檢橋梁所處技術狀態(tài)。常見的
橋梁無破損檢測技術包括對混凝土表面硬度檢測的壓痕法、對混凝土強度檢測的回彈法等；還包括對混凝土強度、彈性模量等指標進行檢測的超聲脈沖法等；另外對于混凝土內(nèi)部損傷及缺陷的檢測主要采用射線法。微破損檢測法包括對混凝土強度進行測定的貫入法。半
破損檢測法包括對混凝土強度測試的鉆心法、拔出法等，前三項是對混凝土強度、內(nèi)部缺陷等的檢測。而荷載試驗是對橋梁整個結構特性及承載能力進行綜合評價的一項檢測。有些時候，為了更加準確的掌握橋梁結構的損傷情況，還可以將上述幾種方法聯(lián)合應用。而荷載試
驗是對橋梁整個結構特性及承載能力進行綜合評價的一項檢測。包括靜力荷載試驗和動力荷載試驗。靜力荷載試驗是將靜止的荷載作用于橋梁上的指定位置，以便能夠測試出結構的靜應變、靜位移以及裂縫等，從而推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力的試驗。橋梁動力荷載試驗是指采用動力荷載，如行駛的汽車荷載或其他動力荷載作用于橋梁結構上，以測出結構的動力特性，如振動變形，從而判斷出橋梁結構在動力荷載下受沖擊和振動影響的試驗。
三、橋梁的加固對策
對原有橋梁進行加固補強、改造翻新，最大程度利用現(xiàn)有資源，保證其使用安全，延長其使用壽命是當今國際工程界關注的重大課題之一。目前我國已有一定數(shù)量的橋梁發(fā)生老化，危橋逐年增多，舊橋加固已成為橋梁設計、研究、管理部門的當務之急。
3.1 基礎的不均勻沉降：特別是天然地基上的淺基礎，由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺發(fā)生不均勻沉降，引起橋臺開裂等。針對以上病害，采取對河床用漿砌片石進行鋪砌，上游河床設置丁壩，打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。
3.2 橋體承載力不足：主要發(fā)生在建設年代久、設計荷載較低的一些橋上，以七、八十年代修建的居多，也有個別新橋由于施工質量較差出現(xiàn)承載力不足的情況。另外，超重車輛也是造成橋梁承載力不足的一個重要原因。而缺少養(yǎng)護或養(yǎng)護不當又加速了橋梁的損壞。相
應的加固措施包括外包混凝土加固法、鋼板粘貼加固法、噴錨混凝土加固法、體外預應力加固法以及改變結構受力體系的加固法等。
3.3 橋體開裂：橋體受行車荷載、土壓力及各種自然因素的作用，常常出現(xiàn)混凝土開裂、保護層脫落等病害。雖然不會明顯降低橋體的整體受力性能，但會對橋體的耐久性造成影響。處理的方法一般采取塞縫灌漿的方法，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂、砂漿等。通常水泥漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥漿造價低、效果好。環(huán)氧樹脂一般用于鋼筋混凝土結構物，因為鋼筋混凝土構件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結性好。環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。橋面鋪裝層開裂或剝離在不降低設計荷載標準的前提下可采用加鋪瀝青碎石層的方案。
四、結語
隨著交通運輸事業(yè)的發(fā)展,交通運輸量大幅度增長,行車密度及車輛載重越來越大,尤其是重型車輛日益增多,再加上許多橋梁超負荷使用,已帶來嚴重的安全隱患。而改造又限于資金的緊缺,只能采取投資較少,施工期短,又能緩解當前運輸緊張狀態(tài)的維修與加固技術措施。因此,橋梁病害的檢測與病害原因分析就顯得尤為重要。
