橋梁常見病害的成因及加固措施
2016-03-23
前言；隨著我國國民基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，橋梁道路建設(shè)工程越來越多， 在橋梁使用的同時(shí)卻也出現(xiàn)了一定的問題，影響了車輛通行的舒適性與安全性。
為此，如何才能有效的對(duì)橋梁進(jìn)行加固并增強(qiáng)橋梁的耐久性成為了橋梁設(shè)計(jì)施工人員考慮的主要問題。橋梁加固技術(shù)是在橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門科學(xué)技術(shù)。橋梁加固不僅延長了原橋的使用壽命，同時(shí)還增強(qiáng)了原橋的承載能力。通過橋梁加固技術(shù)，不但可以更好地、及時(shí)地為現(xiàn)代交通運(yùn)輸提供服務(wù)，還能節(jié)省橋梁在施工和使用階段的能源損耗，給人民、國家、社會(huì)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1．橋梁常見病害的成因
橋梁作為保障人類生命財(cái)產(chǎn)安全的空間載體，伴隨著使用功能的轉(zhuǎn)變，其自身結(jié)構(gòu)時(shí)刻都面臨著加固的問題，只是個(gè)中原因未必一致：有的橋梁在還沒建成時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中存在缺陷施工質(zhì)量問題需要加固補(bǔ)強(qiáng)，比如說橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng)、設(shè)計(jì)不合理；或者由于地質(zhì)原因，比如說滑坡、軟基等原因致使橋梁發(fā)生病害等；有的雖然已經(jīng)建成，但由于設(shè)計(jì)變更或結(jié)構(gòu)老化不得不進(jìn)行改造加固，如車輛荷載增大，橋梁承載不足而產(chǎn)生病害；有的為滿足相關(guān)規(guī)定，需要對(duì)橋梁的周邊部分實(shí)施改造；有的由于遭受自然災(zāi)害（如洪水、地震等）而務(wù)必采取加固措施等等。此外，橋梁結(jié)構(gòu)還應(yīng)該具備足夠的強(qiáng)度，以承受作用于其上的重力及附加力；結(jié)構(gòu)各部尺寸也應(yīng)適當(dāng)取其大小，以使其承受軸向壓力時(shí)的構(gòu)件不至于發(fā)生扭曲，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性喪失；結(jié)構(gòu)各部必須具有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形。面對(duì)這一系列問題，道路橋梁的加固改造工程也越來越多。所以說，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者非但要能熟練掌握橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，還需要根據(jù)橋梁工程新的發(fā)展趨勢(shì)，了解并運(yùn)用到橋梁的加固設(shè)計(jì)工作。
一般來講，橋梁在運(yùn)行使用的過程中，要受到各種車輛的荷載壓力，并在長期的風(fēng)吹日曬的自然環(huán)境中，這樣不可避免的就要受到不同程度的損壞。
橋梁的裂縫病害主要可以分為以下幾種：主拱圈裂縫（主拱圈中波縱向裂縫：肋、波連接處裂縫；拱肋裂縫；橫系梁裂縫）；主梁裂縫及主梁變形：墩強(qiáng)身裂縫；腹拱、立墻病害；腹拱圈及立墻上也多發(fā)生裂縫：主拱圈軸線下降；橋臺(tái)后座變形嚴(yán)重；橋面變形及破碎；牛腿裂縫；橋面及伸縮縫裂縫等。
2.橋梁結(jié)構(gòu)加固原則
2.1總體效應(yīng)原則
雖然在結(jié)構(gòu)加固中，實(shí)施對(duì)象僅僅是橋梁的危險(xiǎn)構(gòu)件，但還應(yīng)當(dāng)考慮到加固之后整體結(jié)構(gòu)體系會(huì)發(fā)生何等改變。所以，在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)加固方案時(shí)，應(yīng)對(duì)橋梁的總體進(jìn)行綜合分析，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能不被破壞。
2.2調(diào)查研究原則
在確定橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方案之前，應(yīng)該對(duì)已有結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查和可靠性分析，在掌握已有結(jié)構(gòu)的性能、構(gòu)造以及缺陷等資料的同時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力情況與持力水平進(jìn)行分析，為以后確定加固設(shè)計(jì)方案奠定基礎(chǔ)。
2.3設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化原則
在確定加固方案之前，對(duì)加固方案的選擇并不是唯一的，到底選擇哪一種方案，這要通過優(yōu)化原則來加以斷定。這其中應(yīng)該盡量滿足工程的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，考慮加固施工的特點(diǎn)和加固技術(shù)的水平，在加固方案的設(shè)計(jì)和施工組織上采取恰當(dāng)?shù)氖侄?，減少對(duì)外界環(huán)境和局部構(gòu)件的影響，盡可能地縮短工期。
2.4最大化利用的原則
原道路橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)過加固后，往往還具備一定的承載能力。所以，在加固時(shí)應(yīng)盡可能地降低對(duì)原橋梁結(jié)構(gòu)的損壞，以保證原有結(jié)構(gòu)的使用性能不被破壞；對(duì)于那些已有的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，在經(jīng)過結(jié)構(gòu)檢測(cè)與可靠性鑒定的分析之后，在對(duì)其結(jié)構(gòu)構(gòu)造與承載性能有了全面了解的基礎(chǔ)上，應(yīng)該盡量地保留并使用。
3．橋梁加固措施
為了能夠保證橋梁使用的穩(wěn)定性和安全性，對(duì)于橋梁出現(xiàn)病害的情況需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取有效的加固措施來對(duì)橋梁進(jìn)行加固。而由于不同部位的病害產(chǎn)生的原因有所不同，因此其加固的技術(shù)方法和加固方案也是各不相同的。以下我們就以主梁、橋面、橋臺(tái)后座、主拱圈以及掛梁牛腿這幾個(gè)部位為例，探討橋梁的具體加固措施方法。
3.1原橋主梁加固
加固增強(qiáng)方法很多，如：以錨噴或現(xiàn)澆混凝土方法增加橋梁受拉區(qū)鋼筋及加大梁身斷面；以鋼板粘貼加固增強(qiáng)；以體外預(yù)應(yīng)力加固增強(qiáng)等。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為應(yīng)采用：先用體外預(yù)應(yīng)力加固增強(qiáng)，再以噴射混凝土將其覆蓋的方案。此方案既可解決預(yù)應(yīng)力鋼材防銹蝕問題，又可避免其直接受大氣溫度影響，同時(shí)噴射混凝土后尚可增加梁身抗剪能力。
利用墩頂上兩孔梁端空間設(shè)置現(xiàn)澆橫向懸臂挑梁，其上安裝預(yù)制的微彎板：在挑梁懸臂部分架設(shè)預(yù)制的門形人行道梁。兩邊橋孔人行道梁較主梁長，一端支承在邊墩挑梁上，一端支承在路堤上特設(shè)的支墩上，此舉系為了避免加寬橋臺(tái)；在人行道梁內(nèi)側(cè)的凸緣與舊橋面板間，用混凝土澆筑橋面加寬部分，橋面鋪裝層混凝土同時(shí)澆筑形成凈9m行車道，在橋面鋪裝層及橋面加寬部分，均設(shè)置了鋼筋網(wǎng)，使整體性能加強(qiáng)：橋面伸縮縫設(shè)置在挑梁頂中心，將行車道鋪裝延伸搭架在挑梁上形成。挑梁上橋面鋪裝層下墊設(shè)二層油氈，使其能隨溫度收縮。伸縮縫中充填聚氨脂材料。
3.2橋面加固
原橋面多缺乏穩(wěn)定而堅(jiān)實(shí)的基層，整體性差，有必要將原橋面徹底清除，并挖除部分砂礫墊層，其上澆筑鋼筋砼橋面。
3.3橋臺(tái)后座加固
將橋臺(tái)后座上路面除去，改成30#鋼筋砼單向簡(jiǎn)支預(yù)制板，支承于兩側(cè)墻上。用φ24mm錨固鋼筋使之與側(cè)墻相接，其上鋪裝砼橋面，鋼筋砼板與后座填料間有空隙，使活載壓力直接作用在側(cè)墻上，從而減去了活載引起的對(duì)側(cè)墻的土壓力，并增加側(cè)墻抗剪能力和基底摩阻力。
