河北省国省干线公路梁式桥病害调查与维护

2011-08-15 00:46李晓波
黑龙江交通科技 2011年5期
关键词:腹板桥面主梁

李晓波

(石家庄市公路桥梁建设集团)

1 河北省桥梁病害调查

河北省公路管理局近期对全省公路桥梁的状况进行了普查,结果表明属于二、三类之间的较多,基本上处于较好与较坏之间。属于三、四类的桥梁多集中在梁、板式桥、少筋微弯板桥、双曲拱桥和部分T型梁桥。在国道上,桥梁为1674座/92203.95m,三类桥分属在十条国道上,共92座,全长6250.06m,四类桥分属在七条国道上共55座,共3077.31m;在省道上桥梁共272座/139078.5m,属三类桥149 座,全长12 190m,四类桥共89座,全长共2190.34m。三、四类桥分别占国道桥梁总长度的10.2%和省道桥梁总长度的8.5%,全省有结构缺陷的桥梁其比率略显偏高。

2 河北省梁式桥病害成因分析

2.1 上部结构病害

2.1.1 钢筋混凝土板梁桥

(1)裂缝。裂缝现象较普遍,有受力裂缝和非受力裂缝。非受力裂缝由施工原因或温度变化等环境因素影响而产生:部分桥梁存在无固定规律的网状裂缝、纵桥向裂缝。受力裂缝有板梁下缘受拉区裂缝和腹板上主拉应力引起的斜裂缝。

(2)混凝土剥落,露筋。严重部位多发生在边梁外侧,因为外侧边梁易受到风雨和桥面流水的侵蚀。轻则开裂,混凝土松散,钢筋锈蚀,重则混凝土剥落露筋,其中107线交河大桥混凝土剥落露筋长达10m。

(3)空心板施工时内模上浮引起的顶板过薄,造成桥面和空心板顶板混凝土破损或形成空洞。

(4)施工原因所致梁体之间竖向位置错动,不在同一平面上,不利形成横向整体断面。

(5)横向联结破坏。空心板间纵向铰缝失效连带桥面纵缝,使结构形成单板受力。

(6)渗水。桥面表层水进入空心板洞内积水,渗水腐蚀混凝土和钢筋。有的梁未设置排水孔,或排水孔堵塞,水沿梁体裂缝渗出,在渗水缝周围形成混凝土析出物。

(7)由于制造原因或超载破坏使结构承载力不足,结构挠度变形大。

2.1.2 钢筋混凝土T梁

(1)由于混凝土施工原因所致腹板网状无规律细裂缝。

(2)腹板下缘竖向裂缝,裂缝超过0.3mm甚至达到2mm,裂缝向上可至翼板。

(3)腹板上的斜裂缝。在腹板两侧离跨中越远其裂缝倾斜角越大。

(4)梁肋下缘混凝土剥落,钢筋外露锈蚀,边梁尤为严重。

(5)桥面纵向开裂,横梁连接开裂,铰缝破坏,横向连接失效,桥梁整体刚度下降。

(6)施工原因所致梁体预拱度偏大。

(7)部分大跨径T梁桥因结构刚度小,使梁挠度过大,行车震动,行人有不安全感。

(8)部分T梁悬臂过大,边梁防撞护栏过重,长期使用情况下外翼缘板有下挠现象。

2.1.3 装配式箱梁

(1)箱梁底板跨中部位有受弯裂缝,有的延至腹板。(2)腹板竖向裂缝,多与底板裂缝有关联。(3)主拉应力所致腹板斜裂缝。(4)沿桥梁纵向的底板非受力裂缝。(5)顶、腹、底板衔接处的裂缝。(6)底板、腹板交界处由于模板漏浆形成的混凝土松散、麻面,成为混凝土剥蚀、钢筋锈蚀的隐患。(7)墩顶湿接头处开裂。

2.2 下部结构与基础病害

常用的桥梁基础包括浅埋扩大基础和桩基础。浅埋扩大基础容易发生的病害有基础滑移、不均匀沉降,以及冲刷淘空,基础外露等等。由于地基承载力不足,或者持力层下存在软弱地基,处理不当,就会使基础发生不均匀的沉降或者转角位移。有的地基埋深不够,或者受河道变迁以及挖沙取土的影响,受到冲刷,造成基础外露,严重的甚至基础下局部被水流冲刷淘空,直接影响基础的稳定。在基础外露或埋深不足的情况下,如果桥下排水不畅,发生冻害,则基础会产生滑移、上下膨落;若水流过速,会加大冲刷,掏空地基而垮桥。

打入桩基础病害。有的打入桩因施工原因,或者后期水流冲刷、裸露后遭受漂浮物撞击,造成桩身、桩头破碎,混凝土剥蚀,钢筋锈蚀,引起承载力降低。

钻孔灌注桩基础病害。钻孔灌注桩基础受到水流冲刷,发生桩身裸露,受到施工质量影响,以及裸露后受到冲刷、撞击、破坏,桩基发生缩颈,混凝土缺失、剥蚀,钢筋出现露筋、锈蚀病害。

桩基础发生沉降。在摩擦桩与打入桩多见。由于设计原因,桩长不足,桩径过小,或对于地质情况没有探明,会发生桩基础的沉降。还有的桩基础受到负摩阻力影响发生沉降。例如桥台填土施工时,后填的土体和地基土层受到压路机振动碾压而固结,会对桩基产生负摩阻力,使桥台桩基下沉。有时桥台填土施工的台后土压力会使桩顶发生水平位移。有的立交桥中墩坐落在下行路线的路基上。路基施工时,由于振动压路机使路基土体固结,对桩基产生负摩阻力,导致桩基下沉。

有的桩基受地质灾害影响发生病害。张家口某高速公路跨线桥桥台桩基由于受到山体边坡滑坡的影响,发生水平向位移、转角位移,甚至被滑坡体剪断。

基础以及下部的位移与沉降会对桥梁的上部结构产生严重影响。尤其对于连续梁超静定结构,会产生较大的附加内力,使梁体受力加大,开裂破坏。

2.3 附属结构病害

(1)桥面铺装病害。铺装层厚度小,配筋少,缺少防水措施,造成桥面在重车作用下发生松散、开裂破坏。桥面铺装的破坏,使主梁失去了保护,主梁发生开裂、渗水。有时桥面除雪使用了含盐的除雪剂,带有有害物质的积水下渗,加速了主梁碱骨料反应、抓盐侵蚀、冻融破坏、混凝土可融物质析出、钢筋锈蚀等病害的发生发展,降低了桥梁的使用寿命。

(2)伸缩缝病害。伸缩缝长期受动荷载的作用,并且承担着满足梁体变形的任务,容易发生破坏。常见的病害有:伸缩缝被杂物卡住,失去自由伸缩功能,加大主梁承受温度变形的附加内力;漏水,加速侵蚀主梁梁端;还有锚固件松脱,预埋钢板断裂,填缝料脱落,伸缩缝结构破坏,两侧桥面的混凝土破碎,形成坑槽。伸缩缝的破坏将进一步加剧车辆通过时的颠簸,加大梁端所承受的动荷载冲击,使其发生疲劳破损。

(3)支座病害。支座的功能是满足主梁位移、转动的需要,并且支撑主梁,按照设计要求限制主梁某些方向的位移。如果支座发生病害,则主梁受力的边界条件就要改变,主梁受力会受到很大的影响。支座病害主要包括支座本身的破坏,例如橡胶老化,变硬或开裂,使支座变形受限,主梁受力加大,梁端或墩台顶面开裂破坏。滑动支座四氟板滑移脱落,造成滑动受限,梁体附加内力增大。固定支座的锚固装置松动错位,使梁端的变形不再受到限制,改变了梁体的受力状态。还有由于施工问题,导致支座安装不密贴,或者支座垫石破坏,支座支垫钢板脱落,造成支座脱空,使梁体失去支撑,受力情况改变。

(4)其他附属结构。如泄水孔堵塞,桥面排水不畅。如果长期不加以处治,桥面水就不能及时排走,会淤积、下渗,或者沿边梁涎流,对钢筋混凝土梁产生侵蚀、冻融等,加速梁体病害的发生和发展。还有桥头跳车,如果不加以治理,则梁端部长期承受较大的冲击荷载作用,梁端发生开裂,混凝土破碎等病害。再如导流设施、调治构造筑物,如果破坏,则水流冲刷加大,直接影响破坏桥梁基础与下部,若下部发生病害变形后,就会进而间接影响主梁结构的安全。

3 桥梁病害的维护措施

3.1 桥梁的养护是防治桥梁病害的最重要措施

加强汛期后桥梁的养护工作。汛期及洪水过后,要对桥梁墩台基础、翼墙锥坡、调治构造物等冲刷情况进行检查、观测,及时发现和处治水毁现象,避免水毁病害加重危及全桥。

加强桥梁桥面系统的养护,特别要注意桥面铺装的防水、排水,杜绝桥面积水现象;桥面伸缩缝破损要及时维修,防止漏水,提高桥梁、板的耐久性,保持支座的使用功能。对防撞栏进行除锈、涂防水材料处理,防止开裂、生锈。

加强桥跨结构主要受力截面、重要构件要加强检查,谨防腐蚀并实施定期检查并保持桥面铺装的平整度。

3.2 定期对桥梁进行检测

桥梁检测是进行桥梁养护、维修和加固的先导工作,是决定维修和加固方案可行和正确与否的前提。对现有正在使用的桥梁按使用年限、重要性、类别等不同形式,开展有计划的、有针对性的桥梁检测,这是一项非常重要的基础性工作,也是势在必行的。利用先进的仪器,科学的方法对病桥进行诊断,分析出它的病因、成因,找出它的主要缺陷,为桥梁的修复提供科学、翔实的依据。同时要注重开发和引进先进的检测仪器,充实和完善检测方法及理论,使我们能够更加准确及时地诊断出桥梁病害,使桥梁修复做到有的放矢。

3.3 根据检测结果加固设计

加固设计是桥梁修复后,保证桥梁达到提高承载力、延长使用寿命、充分体现修复目的的重要基础。根据桥梁修复目的,依据检测数据及查出的病因,采用最先进、最有效、最简洁的理念对病桥进行有针对性的加固设计,通过加固和改造,改善和提高旧桥的承载能力和通过能力。在桥梁修复过程中要注意新材料、新工艺的应用与开发,这样会收到事半功倍的效果。

3.4 治理超限运输是保障桥梁安全的关键

公路超限运输是造成公路桥梁非正常损坏主要原因。超限运输不治理,公路和桥梁的损坏将难于遏制,交通安全将难于保证。

4 结语

完善、详实的桥梁基础资料是桥梁养护管理和加固维修的前提和必要条件;桥梁检测是进行桥梁养护、维修和加固的先导工作,是决定维修和加固方案可行和正确与否的前提。因此,掌握桥梁病害状况,在对病害产生的原因进行正确诊断分析的基础上,配合科学合理的设计和正确的养护措施,严格按照施工程序控制施工质量,可大大延长维修周期,提高桥梁的耐久性,延长桥梁的使用寿命。

[1] 赵卫国.公路钢筋混凝土梁桥的病害分析与受损后承载能力计算[D].长安大学,2007.

[2] 金玉泉.桥梁的病害及灾害[D].同济大学,2006.

[3] 陈璐玲,吴明峰.福建省高速公路桥梁病害原因分析与维护措施[J].华东公路,2009,(3).

[4] 林任生.高速公路桥梁病害分析及防治[J].公路与汽运,2009,(5).

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