道路橋梁施工中的結(jié)構(gòu)病害及加固措施分析
2015-12-03
引言：為了確保道路橋梁的安全運(yùn)營(yíng)和使用壽命，分析理解道路橋梁病害形成的原因、道路橋梁施工中的常見的結(jié)構(gòu)病害、道路橋梁加固的流程和加固技術(shù)是十分重要的。
一、道路橋梁病害形成的原因
道路橋梁的結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度，以承受作用在它上面的重力與附加力；結(jié)構(gòu)的各部位必須有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形；結(jié)構(gòu)各部尺寸必須要具有適當(dāng)?shù)拇笮。允蛊涑惺茌S向壓力時(shí)的構(gòu)件不發(fā)生屈曲，從而喪失穩(wěn)定性。同時(shí)結(jié)構(gòu)也要具有較高的耐久性。由于作用荷載的隨機(jī)性、材料強(qiáng)度的離散性、制造與施工質(zhì)量的分散性致使在長(zhǎng)期使用過程中道路橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害，它的具體原因如下：
1．原設(shè)計(jì)荷載偏低，交通發(fā)展后車輛荷載增大，道路橋梁因承載能力不足從而產(chǎn)生病害。
2．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在缺陷，比如采用橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng)、設(shè)計(jì)假定不合理。
3．道路橋梁施工的質(zhì)量差，沒有按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)程實(shí)施。
4．不重視橋梁后期的養(yǎng)護(hù)工作，未及時(shí)消除己經(jīng)產(chǎn)生的病害。
5．洪水與地震等自然災(zāi)害使橋梁產(chǎn)生損壞。
6．地質(zhì)條件差，如滑坡、軟基等導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生病害。
二、道路橋梁施工中常見的結(jié)構(gòu)病害
（一）地基不均勻沉降。 路橋地基的不均勻沉降是導(dǎo)致路橋病害的主要原因之一，路橋面層會(huì)因?yàn)榈鼗两挡痪鶆驈亩斐墒芰Σ痪?，以至于最終出現(xiàn)裂縫，如果裂縫嚴(yán)重就會(huì)造成道路橋梁面層的塌陷或者橋梁的徹底損毀。
一般來說，路橋地基會(huì)不規(guī)則沉降主要有以下幾個(gè)原因：
1.施工前的地質(zhì)勘探、設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性。一般項(xiàng)目在施工前就會(huì)進(jìn)行實(shí)地勘探，并提供工程地質(zhì)報(bào)告，工程設(shè)計(jì)則是以地質(zhì)報(bào)告為參考作為依據(jù)然后出設(shè)計(jì)圖。可以說這兩項(xiàng)工作是整個(gè)施工過程的基礎(chǔ)條件，二者相輔相成、缺一不可。如果其中一項(xiàng)沒能做到位，就會(huì)造成施工過程中出現(xiàn)地基不穩(wěn)或者不均勻沉降等問題。
2.施工過程中的不規(guī)范，很多施工單位由于從工程成本的角度考慮，在施工時(shí)采用和設(shè)計(jì)要求不相符的工料，質(zhì)量管理松懈，甚至背離工程設(shè)計(jì)的初衷，因此造成工程地基的不穩(wěn)固。
3.工程所在環(huán)境因素的影響。因?yàn)橐粋€(gè)地區(qū)可能有若干個(gè)工程同時(shí)進(jìn)行施工，如果附近工程的打樁深挖缺乏合理性，則本工程地基的穩(wěn)固性就可能會(huì)受到影響。
（二）面層出現(xiàn)裂縫。
一般造成道路橋梁面層出現(xiàn)裂縫的原因如下：
1.在施工過程中，環(huán)境變化造成裂縫的出現(xiàn)?，F(xiàn)在我國(guó)道路橋梁的鋪裝層大部分是半剛性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以提升鋪裝層的密實(shí)度、壓實(shí)度和強(qiáng)度，但是同時(shí)也會(huì)造成鋪裝層承重面在面臨溫度變化時(shí)太過敏感，在溫差較大的季節(jié)施工，出現(xiàn)這種裂縫的機(jī)率會(huì)更高。
2.由于承重車輛的因素，因?yàn)樵谲囕v行駛過程中，急剎車的現(xiàn)象是不可能避免的，而且現(xiàn)在道路超載現(xiàn)象也是非常嚴(yán)重的，道路橋梁面層受到擠壓、磨損，久而久之裂縫自然而然會(huì)出現(xiàn)。
（三）梁端頭局部破損
在路橋結(jié)構(gòu)中，最容易出現(xiàn)梁端頭破損這種現(xiàn)象，而且修復(fù)起來很困難。破損主要是梁端頭伸縮縫損壞和變形。
一般造成梁端頭破損的原因包括以下幾點(diǎn)：
1.設(shè)計(jì)計(jì)算錯(cuò)誤，在路橋的設(shè)計(jì)階段梁端伸縮量的設(shè)計(jì)出現(xiàn)失誤，當(dāng)其受到車輛的反復(fù)碾壓時(shí)就會(huì)破損，并且會(huì)造成伸縮裝置的失靈。
2.施工人員的操作失誤，如果施工過程中稍微不小心都可以造成后續(xù)出現(xiàn)問題。
3.養(yǎng)護(hù)工作未到位，未按規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，伸縮裝置損壞的機(jī)率的機(jī)率就很大 ，易使橋梁所受沖擊力增大，破壞橋梁整體結(jié)構(gòu)。
三、道路橋梁加固的一般流程
在道路橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生病害之后，需要立即采取措施進(jìn)行加固維修或者是更換。橋梁加固工程一般應(yīng)遵循以下的工作程序：
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定―加固方案確定―加固設(shè)計(jì)―施丁組織設(shè)計(jì)―施工―驗(yàn)收。
結(jié)構(gòu)可靠性的鑒定，主要是對(duì)病害結(jié)構(gòu)的病情分析。加固方案是分析后得到的措施，加固設(shè)計(jì)是現(xiàn)行規(guī)范以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)加固方案的深化過程。加固施工是對(duì)被加固結(jié)構(gòu)按照加固設(shè)計(jì)進(jìn)行加固的施工過程，對(duì)于大型結(jié)構(gòu)加固，為了確保質(zhì)量和安全，施工前應(yīng)該編制施工組織設(shè)計(jì)。
四、加固技術(shù)：裂縫修補(bǔ)技術(shù)和加固增強(qiáng)技術(shù)
道路橋梁的增強(qiáng)改造可以分為裂縫修補(bǔ)和對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的加固增強(qiáng)，下面分別介紹它的特點(diǎn)以及適用的場(chǎng)合。
?。ㄒ唬┝芽p修補(bǔ)的技術(shù)
裂縫修補(bǔ)的目的是在于恢復(fù)結(jié)構(gòu)物的防水性與耐久性，主要技術(shù)有：
1．表面處理法，就是在微裂縫的表面涂抹填料和防水材料，來提高它的防水性與耐久性。對(duì)于寬度發(fā)生變化的裂縫，要想辦法使用有伸縮性的材料。
2．注漿法，就是在裂縫中注入樹脂或者水泥類的材料，來提高它的防水性及耐久性。主要注漿材料是環(huán)氧樹脂，多采用的是低壓低速注入法。環(huán)氧樹脂注入法和鋼釘并用，這樣就可以增強(qiáng)裂縫部位的整體性，是一種防止裂縫繼續(xù)發(fā)展的很好的辦法。
3．充填法，這是一種適合于修補(bǔ)較寬裂縫的方法，具體做法就是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種的粘結(jié)材料，比如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環(huán)氧樹脂硅、瀝青以及各種化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)劑等。
4．表面噴涂法，噴漿修補(bǔ)是一種在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實(shí)而粘度高的水泥砂漿保護(hù)層，用來封閉裂縫的修補(bǔ)方法。噴漿前，需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去，接著再用水沖洗清潔，并且要在開始噴漿之前把基層濕潤(rùn)，然后再開始噴漿。
5．粘結(jié)鋼板封閉法，當(dāng)鋼筋�構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫的時(shí)候，可對(duì)裂縫先進(jìn)行處理，然后再在裂縫處粘結(jié)鋼板，并且用膨脹螺栓對(duì)鋼板加壓。鋼板粘結(jié)方向應(yīng)和裂縫方向垂直。
（二）橋梁加固增強(qiáng)技術(shù)
近年來，我國(guó)開始對(duì)舊橋加固技術(shù)進(jìn)行研究,本文以最常用的混凝土橋梁上部結(jié)構(gòu)加固方法進(jìn)行說明。
1、加大截面加固法，是采用增大構(gòu)件的截面面積，根據(jù)荷載大小和凈空條件不同，可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主的兩種加固方案。
2、外部粘貼加固法，是采用型鋼、玻璃鋼等材料通過環(huán)氧樹脂等粘合劑粘貼在結(jié)構(gòu)外部，用來提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。適用于構(gòu)件尺寸受限制但又必須大幅度提高結(jié)構(gòu)承載能力的場(chǎng)合，必須保證粘和劑的質(zhì)量。
3、外部預(yù)應(yīng)力加固法，是指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力的原理，在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件上施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。采用對(duì)受拉區(qū)施加預(yù)加壓力，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。
4、改變結(jié)構(gòu)體系加固法，是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)整體承載能力的目的，是一種變被動(dòng)為主動(dòng)的加固方法。實(shí)際加固工程中較多采用的是通過改變承重構(gòu)件的邊界約束條件來改變結(jié)構(gòu)的傳力體系,例如把簡(jiǎn)支梁和簡(jiǎn)支梁加以連接,即簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)改變?yōu)檫B續(xù)梁結(jié)構(gòu)等。
5、承重構(gòu)件增減法，是通過增設(shè)縱梁或者拓寬橋面等辦法分擔(dān)原構(gòu)件的活載,達(dá)到提高承載力的目的。包括新增加主梁、增設(shè)縱梁拓寬橋面等。拓寬的橋面不僅可以有效的減小單個(gè)主梁荷載通行的集度,同時(shí)新增縱梁和原主梁之間還可以通過增加輔助橫梁來改善荷載的橫向分布問題。
結(jié)束語(yǔ)：道路橋梁在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的地位越來越重要，認(rèn)識(shí)解決相關(guān)問題必須重視。要把一切不安全因素扼殺在搖籃中，運(yùn)用方法對(duì)現(xiàn)有道路橋梁進(jìn)行維修加固，提高承載能力，不僅僅對(duì)技術(shù)部門提出了更高的要求，同時(shí)也對(duì)監(jiān)督部門提出了警示。
