高等级公路桥梁病害分析及加固处理探讨

摘要：对桥梁的常见病害及危害进行了归纳和分析总结,针对桥面铺装、伸缩缝装置、桥梁上部结构、桥梁墩台、基础的常见病害提出了解决的方法,从而达到老桥新用和延长使用寿命的目的。

关键词：桥梁病害成因加固处理 伸缩缝

中图分类号：U445.7+1 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: common disease of the bridge and harm the summary and analysis summary, in view of the bridge deck pavement, is adjustable seam device, the upper structure, bridge bridge pier, basic common disease of the proposed solution method, so as to achieve the new old bridge with and prolong service life purpose.

Keywords: bridge diseases bridge diseases cause reinforcement is adjustable seam reinforcement method

1引言

为了满足高等级公路平纵面设计的要求,桥梁被广泛应用于高等级公路中。近年来,随着高等级公路运营时间的延长,很多桥梁出现了不同程度的病害。这些病害严重影响了桥梁的使用性能,如果不及时修补和加固,甚至会危及桥梁的安全。加强公路老桥的管理并进行维修和加固，使其处于正常的工作状态，充分发挥老桥的作用，是交通管理部门的一项主要任务。收集老桥原始档案资料，掌握其动态，针对其技术和承受能力编制相应的加固处理方案。

2桥梁病害分析

我国早期修建的高速公路上的桥梁多为中小跨径的混凝土简支梁桥。存在的一些常见病害有：桥面铺装损坏、桥面伸缩缝损坏、钢筋锈蚀、支座破坏和桥梁墩台基础的病害等。

2.1桥面铺装损坏桥梁桥面铺装是厚度为15-20cm的复合结构层，病害是多种因素共同作用的结果，铺装层直接承受高速行车的冲击、剪切与磨耗，并直接受风霜雨雪及气温变化的作用，同时又受主梁的约束，因此其受力状况十分复杂。另外，早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配筋量偏小。钢筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。铺装层的病害在高速公路上的危害性非常严重。首先，铺装层破损会使车辆冲击荷载进一步增大；其次，防水功能失效后，雨水渗入主梁中，使主梁受力钢筋锈蚀，这一点对于钢筋混凝土结构而言，危害尤其严重；最后，铺装层的破坏会改变设计荷载的横向分布状态，使得横向刚度变小。各梁板受力不均，并使主梁实际高度变小，纵向刚度减弱，挠度增大。

2.2桥面伸缩缝损坏随着交通量的增加和汽车载重量的增大，桥面伸缩缝由于设置在梁端构造薄弱部位，直接承受车轮荷载的反复冲击作用，而且长期暴露在大自然中，所处环境比较恶劣，因材料的磨损和疲劳，以及混凝土面板或梁的结合强度不够，是桥梁结构最易遭到破坏而又较难修复的部位。造成桥面伸缩装置破坏的主要原因可归纳如下几方面：

2.2.1设计方面的原因：

(1)设计时梁端部未能慎重考虑，在反复荷载作用下，梁端破损引起伸缩装置失灵。有些桥梁结构，桥面板端部刚度不足，当桥面板受到汽车荷载作用时，因翼板较薄，横向联系较弱，导致桥面板反复变形过大；

(2)伸缩量计算不准确，没有考虑到伸缩装置安装时的实际温度对伸缩装置的影响，伸缩装置本身无法或很难调整初始位移量，选型不当，采用过小的伸缩间距，导致伸缩装置破损；

(3)一些设计是将伸缩装置的锚固件置于桥面铺装层中，与主梁（板）连接的部分很少，而且力的分布不容易传递，微小的变形可能演变成大的位移，最终导致砼粘结力的失效；

(4)使用粘结或橡胶材料等制造的新型伸缩装置，材料和结构选择不当，防水、排水设施不完善，造成锚固件受腐蚀，梁端和支座侵蚀严重；

(5)设计上未严格规定伸缩装置两侧的后浇砼和铺装层材料的选择、配合比、密实度和强度，产生不同程度的破坏，致使伸缩装置营运质量下降。

2.2.2施工方面的原因

(1)对桥梁伸缩装置施工工艺重视不够，未能严格掌握施工工艺和标准，并按安装程序及有关操作要求施工，致使伸缩装置不能正常工作；

(2)伸缩装置两侧水泥砼和沥青砼铺装层结合不好，碾压不密实，容易产生开裂、脱落。加上刚柔相接，容易产生台阶，最终引起伸缩装置的破坏；

(3)后浇砼（或其它填充料）浇注不密实，时常出现蜂窝、空洞等，达不到设计的强度要求，难以承受车辆荷载的强烈冲击。有时提前开放交通，致使过渡段的锚固混凝土产生早期损伤，从而导致伸缩缝营运环境下降；

(4)伸缩装置安装是桥梁施工最后几道工序之一，为了赶竣工通车，忽视内部质量管理，施工人员疏忽大意，伸缩装置锚固钢筋焊接的不够牢固或产生遗漏预埋钢筋的现象，梁端伸缩缝间距人为地放大和缩小，定位角钢位置不正确，给伸缩缝本身造成隐患，质量不能保证。

2.2.3养护不周及外界的影响

(1)原有桥梁铺装层逐渐老化，得不到及时经常的维修，因此破坏不断扩展；

(2)落入伸缩装置的砂土、杂物未能及时认真地清扫，使原设计的伸缩量不能保证；

(3)车辆荷载增大，交通量增加，车辆的冲击作用也随之明显变大。桥梁超载情况不能得到有效控制，超载车辆自行上桥，对桥梁伸缩装置的有效使用和耐久性带来严重威胁；

(4)地震等其他恶劣气候条件的影响。伸缩缝的完好程度将直接影响桥梁结构的服务质量，伸缩缝的缺陷会向结构主体进一步发展，而且严重者会引起交通事故，所以。伸缩缝出现病害必须及时维修或更换

2.3钢筋锈蚀混凝土的密实性不够以及钢筋保护层厚度不足或遭到破坏。另外，由于当地的大气中的酸性气体及酸雨等，都会成为钢筋锈蚀的因素。我国南方地区，因工业污染形成的“酸雨”普遍存在，加上气候潮湿，为桥梁钢筋的锈蚀提供了合适的外部环境。同时由于雨水冲击，铰缝处漏水，长年累月对梁板产生腐蚀作用，导致钢筋锈蚀。寒冷地区冬季普遍采用撒盐的方法防止桥面冰冻，富含cl-的盐水渗入结构混凝土体内，大大加速了钢筋的锈蚀。钢筋发生锈蚀时，锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上，从而对周围混凝土形成挤压，造成混凝土开裂、剥蚀，使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面积减小，对于以钢筋作为抗拉材料的桥梁来说，断面积的减小会直接影响结构抗拉和抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力。锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹，影响结构美观。由此可见，钢筋锈蚀对桥梁的危害是十分严重的，有时甚至是致命的。由此可见，钢筋锈蚀是影响桥梁结构寿命和安全的一个重要因素。由于种种原因，桥梁结构钢筋的锈蚀广泛存在，为了维持桥梁的正常运营，需要对出现钢筋锈蚀的桥梁进行维修。

2.4墩台基础病害对于砖、石及混凝土的墩台身来讲，比较常见的缺陷是砌体的砌缝砂浆风化、大体积混凝土内部的空洞引起的破损等；比较常见的裂缝形态是墩台身的网状裂缝及竖向裂缝（沿墩台身高度方向发展延伸）。在水中的桥墩，因为直接阻水，除了一般的冲刷以外，还有局部冲刷，在桥墩处形成局部漏斗形河床。当河床为厚砂砾卵石层时，因水流带动砂砾石运动，会对钻孔灌注桩造成严重的磨损，甚至使桩中钢筋外露。特别是在地面或低水位以下、冻结线以上或冲刷线附近，基础或墩身常有环带状腐蚀，基础周围表面松散，严重者使混凝土形成空洞。桥梁墩台基础易产生的病害有：(1)基础整体结构：墩台基础不均匀沉降；基础的滑移和倾斜，以及基底局部冲空；基础结构物的异常应力和开裂等。(2)墩、台身：各种水平、竖向和网状裂缝；混凝土剥落、空洞和老化；钢筋外露、锈蚀；结构变形、移位等。

2.5其它病害桥梁结构中其它常见的病害包括：支座破坏、混凝土保护层不足、混凝土失效、疏松、胀鼓、裂纹甚至脱落、混凝土碳化速度快（碳化深度达到钢筋表面）、防震挡块损坏、桥头跳车严重、桥面排水不畅、栏杆及人行道系损坏等。这些病害不仅影响桥梁的美观，也影响桥梁的使用。在桥梁的养护过程中，对于不同的病害我们应当结合各桥的实际情况采取不同的维修加固方法，以达到减少投资，缩短工期，减少对交通影响的目的。

3加固处理的方法

3．1桥面铺装层的加固。桥面铺装层开裂或剥离等病害，通过有限元计算结果分析可知，在铺装层结构厚度一定的情况下，铺装层的模量比对铺装层的受力状态影响很大。

3.1.1重视桥面铺装上层的设计和选材。如果沿用传统的路用沥青砼的材料设计方法，铺装上层总是处于不利的受力状态，承受着较大的反复拉应力，往往在桥面板的加劲部件(直腹板、横隔板)的顶部产生开裂，导致铺装上层出现早期破坏，这也与实际桥面铺装层的损坏情况基本吻合,重视桥面铺装上层的设计和选材使其具有良好的变形能力以抵抗疲劳开裂，对预防铺装层的早期损坏具有重要的意义。

3.1.2材料、结构和施工这三个要素中，材料是最为活跃的因素。因为决定沥青混合料力学性能的原材料以及混合料的组成结构具有很大的选择性，铺装层的模量比取决于材料的组成设计。

3.1.3桥面铺装层的加固施工(沥青砼或水泥砼)首先，清除或刨洗桥梁原铺装层。在清除过程中注意处理的厚度等。在使用机械清除时，尤其注意不得损坏老桥的预制梁板、伸缩缝等构造。其次，认真清洗老桥面。对已经刨洗完毕的老桥铺装层及时外运，用人工清扫废旧料，用高压水冲洗梁板顶面，使之清洁并干燥。3.2桥面伸缩缝维修

3.2.1注浆法，在裂缝中注入树脂或水泥类材料，以提高其防水性及耐久性。主要注浆材料是环氧树脂，多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法与钢钉并用，可以增强裂缝部位的整体性，是一种防止裂缝继续发展的好办法。

3.2.2充填法，这是一种适合于修补较宽裂缝的方法，具体做法是沿裂缝凿一条深槽，然后在槽内嵌补各种粘结材料。

3.3.3表面喷涂法，喷浆修补是一种在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层，来封闭裂缝的修补方法。喷浆前，需要把结构表面的剥离部分除去，再用水冲洗清洁，并在开始喷浆之前把基层湿润，然后再开始喷浆。

3.3.4粘结钢板封闭法，该方法采用结构胶私剂粘贴钢板或型钢的方式提高结构承载力。当钢筋构件产生主拉应力裂缝时，可对裂缝先进行处理之后，再在裂缝处粘结钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。

3.4钢筋锈蚀的维修

钢筋锈蚀的主要维修步骤为：(1)凿除松脱、剥离等已损坏部分混凝土；(2)对钢筋作除锈处理，并清理混凝土面上灰尘，对钢筋除锈后即进行防锈处理；(3)涂以环氧胶液等粘结剂；(4)立模、配料浇筑，或喷浆、涂抹施工。(5)对新喷涂或浇筑混凝土面进行表面处理。

3.5桥梁墩台基础桥梁墩台的加固应该根据其损坏的程度、破坏的形态而作出不同的处理方法。以确保桥梁的整体安全，延长桥梁使用寿命，同时可避免拆除重建，充分发挥现有公路基本设施的经济效益和社会效益。

3.5.1采用钢筋砼框架加固桥台。对于尚在维持正常交通运输的桥其台背填土破坏棱体引起的主动土压力由原桥台承担，框架结构仅承受在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力。

3.5.2基础加固。我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌，上游河床设置丁坝，打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。

4结束语

实践表明：利用既有桥梁加固，不仅提高桥梁技术标准，与拆除另建相比，工期短，资金少，而且对现有交通运输影响小，有的甚至可以在不中断交通的情况下完成。早期设计施工的高速公路上的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下，大部分都出现了不同情况的病害，因此，对这些桥梁进行病害分析，提出相应的维修加固方法，具有显著的经济效益和社会效益。

参考文献:

[1]杨文渊．桥梁维修与加固．人民交通出版社

[2]《公路与桥梁工程病害防治及检测修复实用技术大全》，长春出版社.1999.6

[3]《结构可靠性鉴定与加固技术》中国水利水电出版社.2002.8