1、前言
隨著現(xiàn)代工業(yè)的日益發(fā)達(dá)，“ 工業(yè)三廢” 造成的污染嚴(yán)重，使得混凝土腐蝕現(xiàn)象更加突出， 使許多橋梁結(jié)構(gòu)因腐蝕等達(dá)不到設(shè)計(jì)使用年限就提前報(bào)廢給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)擔(dān)。例如廣東某斜拉橋 1 9 9 5年的拉索墜落事故雖未造成大的災(zāi)難，但卻給橋梁的防腐與安全運(yùn)行敲響了警鐘；北京的西直門舊橋使用了僅僅1 9年被迫拆除改建。因此，橋梁腐蝕 的治理與防護(hù)已成為當(dāng)今礦山的重點(diǎn)工作 。
2、礦區(qū)橋梁運(yùn)行現(xiàn)狀
金堆城礦區(qū)位于東秦嶺山系南緣，隸屬華縣金堆鎮(zhèn)，礦區(qū)道路北在水岔與華金公路相接， 南至石可村，約 1 8 k m范圍內(nèi)建有 2 6座混凝土橋梁，主要有拱橋和簡(jiǎn)支梁( 板) 橋兩種， 其中混凝土拱橋 1座鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁( 板) 橋2 3 座，2座單跨T型梁簡(jiǎn)支梁橋，橋梁橫向坡度約為 1.5 ％，縱向坡度1％～2％。大部分橋梁建于上世紀(jì)6 0年代,少數(shù)為8年代修建,個(gè)別為新建。
2 、1 外觀檢查
橋梁外觀病害主要出現(xiàn)在橋面、橋頭部位。
( 1 ) 橋面結(jié)構(gòu)：人行道及護(hù)欄有不同程度破損橋面排水系統(tǒng)不完善，大部分橋梁匯水孔堵塞，排水不暢，橋下簡(jiǎn)支梁(板) 間普遍存在滲水現(xiàn)象(白色滲水痕跡)。
( 2 ) 橋梁上部結(jié)構(gòu)：大部分完好，未發(fā)現(xiàn)主要承重構(gòu)件損壞。部分簡(jiǎn)支梁(板) 橋梁上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件表層混凝土老化脫落。較嚴(yán)重的是由于橋臺(tái)下沉導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，簡(jiǎn)支梁( 板) 下沉出現(xiàn)明顯的傾斜，橋梁中間部位凸起， 橋面開(kāi)裂，如1 5、1 6橋。1 4混凝土拱橋上部部分構(gòu)件出現(xiàn)嚴(yán)重破損。
( 3 ) 橋梁下部結(jié)構(gòu)(墩、臺(tái))：下部結(jié)構(gòu)總體較好，未有重大破損變形。部分跨河橋的橋墩表層混凝土老化脫落嚴(yán)重，部分橋墩基礎(chǔ)有沖刷侵蝕現(xiàn)象如 l 7、2 6、2 7橋；部分橋臺(tái)破損嚴(yán)重，影響到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如6 # 橋；有的橋臺(tái)出現(xiàn)較嚴(yán)重的沉降導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)變形，如1 5、1 6橋。
( 4 ) 伸縮縫：大部分簡(jiǎn)支梁(板) 橋的伸縮縫均存在不同程度的變形，張開(kāi)裂縫較大 ( 最 大約4 c m)，周邊混凝土老化脫落。
( 5 ) 支座：大部分簡(jiǎn)支梁橋的支座已破損。
2、2 混凝土抗壓強(qiáng)度
采用回彈儀分別測(cè)定橋梁的橋面、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的表面混凝土抗壓強(qiáng)度，橋面系均值2 68 M P a，上部結(jié)構(gòu)3 2．4 3 MP a，下部結(jié)構(gòu)2 9． 9 8 MP a，滿足規(guī)范要求：2 6橋梁的混凝土抗壓強(qiáng)度< 2 0MP a達(dá)不到規(guī)范要求，需進(jìn)行加固處理，主要問(wèn)題集中在橋面混凝土脫落及跨河簡(jiǎn)支梁(板)橋梁的橋墩表面混凝土脫落。
3、橋梁病害成因分析
3、1 水質(zhì)分析
礦區(qū)橋梁主要是跨越西川河、東川河及其下游文峪河，水質(zhì)化學(xué)分析(見(jiàn)表1、表2 ) 表明： p H值偏弱酸性，含有大量SO一 ， 對(duì)混凝土有結(jié)晶腐蝕。礦區(qū)地下水屬上層滯水類型，主要受大氣降水補(bǔ)給，地下水呈弱酸性(見(jiàn)表3 )，p H= 6.18— 7．0，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有微腐蝕性，對(duì)鋼筋有微腐蝕性。
3、2 大氣質(zhì)量分析
大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4
空氣中含有大量的C O 、S O，使混凝土產(chǎn)生碳化腐蝕。s 0在空氣中氧化生成硫酸，產(chǎn)生酸化腐蝕，隨著析出量的增大和空氣中C O、S O不斷反應(yīng)，脫水后形成潔白的晶體， 導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低裂隙擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)疏松。
3、3 橋臺(tái)變形
橋臺(tái)下沉，主要由于河水及地下水的潛蝕作用地基持力層出現(xiàn)空洞所致。而砌石橋臺(tái)除基礎(chǔ)下沉外，由于自身散粒結(jié)構(gòu)的特殊性，在長(zhǎng)期動(dòng)荷影響下，砂漿體逐漸疏松而導(dǎo)致臺(tái)身出現(xiàn)開(kāi)裂等病害。
3、4 橋梁裂縫
橋面混凝土路面運(yùn)營(yíng)多年，車輛載荷的不斷增加，引起混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂縫， 地表水和地下水滲人反復(fù)凍融影響，及其攜帶的氯離子、硫酸根離子等腐蝕介質(zhì)對(duì)混凝土腐蝕進(jìn)一步加速，使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大、開(kāi)裂，造成混凝土損壞和功能的失效。
4、理論計(jì)算分析
各跨問(wèn)均為簡(jiǎn)支梁(板)結(jié)構(gòu)，跨徑小(約1 0 m)，只計(jì)算一跨即可推算其它跨徑的相應(yīng)受力狀態(tài)，采用通用程序A N S Y建立空間有限元模型，計(jì)算中以梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬主梁結(jié)構(gòu)，橋面鋪裝層在計(jì)算結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性時(shí)僅考慮質(zhì)量的影響。分靜載和4 0 k m／h 、2 0 k m／h時(shí)速下橋梁受力狀態(tài)兩種工況進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)實(shí)際計(jì)算出各工況橋梁的各截面的應(yīng)力、應(yīng)變、位移及動(dòng)力特性。大( 除1 6 矽 其余均大于2 mm) 。這6座橋外觀均有較大變形，3 #、1 5 #、16 #橋外觀出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形，7 #、9 #、12 #橋面破壞嚴(yán)重，與靜動(dòng)載檢測(cè)結(jié)果吻合。
( 1 ) 靜位移測(cè)試未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)變形，說(shuō)明其承載力滿足規(guī)范和使用要求。
(2) 各測(cè)點(diǎn)的豎向位移未發(fā)現(xiàn)異常變化。
(3) 位移分析結(jié)果顯示：礦區(qū)橋梁的最大位移值未超過(guò)規(guī)范規(guī)定值，橋梁靜力剛度滿足規(guī)范要求，在加固局部變形較大部位后可滿足當(dāng)前使用。
(4) 從沖擊系數(shù)值看：3#、7樣6座橋的沖擊系數(shù)較大，7 # 橋最大。表明6座橋梁結(jié)構(gòu)的行車性能不佳，橋面平整度不良，與表觀檢查結(jié)果吻合。
(5) 在各種工況下，各橋梁控制截面的各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力實(shí)測(cè)值未出現(xiàn)異常變化，但實(shí)測(cè)值大于理論計(jì)算值，與位移分析得出的結(jié)論一致，需對(duì)這6座橋進(jìn)行加固。
(6) 混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試、 靜動(dòng)力載測(cè)試受外界因素干擾大， 特別是混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試值只能反映混凝土表面的應(yīng)力情況， 因此測(cè)試結(jié)果需結(jié)合表觀檢查結(jié)果來(lái)綜合評(píng)定橋梁。
5、靜動(dòng)載測(cè)試
從各類型橋梁中選定具有代表性及安全性較高的橋梁進(jìn)行靜、動(dòng)載檢測(cè)，以測(cè)試橋梁的跨中最大撓度值為主，兼測(cè)試橋梁的自震頻率、沖擊系數(shù)。
5、1 試驗(yàn)荷載
按等效荷載進(jìn)行試驗(yàn)。采用7 #、9 #、1 2 #橋用專用礦車滿載( 6 0 t ) 進(jìn)行加載， 輪距 3 ． 0 m，軸距7．5 m；其它路段橋梁采用普通汽車滿載( 4 0 t ) 進(jìn)行加載，輪距2.4 m，前軸6．5 m，后軸距I．5 m。
5、2 測(cè)試截面和測(cè)點(diǎn)布置
結(jié)合 A N S Y數(shù)值分析結(jié)果確定控制截面，然后根據(jù)控制截面確定測(cè)試截面?？紤]礦區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，選擇各橋的跨中截面、1／4截面進(jìn)行測(cè)試。各跨測(cè)試截面布置見(jiàn)圖1 。各點(diǎn)撓度采用高精度全自動(dòng)撓度儀實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量。測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2
6、橋梁加固及防護(hù)措施
6、1 橋梁加固
3 # 橋路面開(kāi)裂、橋臺(tái)變形開(kāi)裂，需對(duì)橋臺(tái)、橋下梁體加固；7 #、9 #、12 #橋面破損嚴(yán)重，梁體變形，需對(duì)橋面和梁體加固； 1 4 # 橋梁拱圈以上部分結(jié)構(gòu)部分破損，需對(duì)局部拱圈加固；15#、16#橋梁上部結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重，橋臺(tái)下沉變形嚴(yán)重，需對(duì)梁體及橋臺(tái)進(jìn)行加固。其它橋結(jié)構(gòu)基本完好只需要正常的維護(hù)，就能滿足要求。
6、2 防護(hù)措施
( 1 ) 橋臺(tái)加固
對(duì)片石混凝土橋臺(tái)、混凝土橋臺(tái)，采用對(duì)地基持力層進(jìn)行灌漿處理。砌石橋臺(tái)可采用對(duì)地基持力層壓漿、對(duì)砌體小孔及臺(tái)后填土注漿等相對(duì)應(yīng)的加固措施。在老爺嶺石拱橋臺(tái)加固中，效果顯著：采用自鉆式中空注漿錨桿結(jié)合鋼管灌漿，錨桿梅花型布置，片石墻護(hù)面采用厚度為20e m的雙層鋼筋網(wǎng)，注漿材料采用早強(qiáng)型普硅水泥，2次注漿，同時(shí)對(duì)地基持力層壓漿。
( 2 ) 橋梁體加固
根據(jù)礦區(qū)已有橋梁病害治理經(jīng)驗(yàn)， 采用在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層的橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固，結(jié)合在梁體粘貼C F R P片材的方法，可有效解決橋梁結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題。
( 3 ) 其它病害處理
根據(jù)礦區(qū)橋梁病害現(xiàn)狀， 對(duì)裂縫采用專用裂縫修補(bǔ)劑進(jìn)行封閉處理；對(duì)全橋破損、露筋的部位進(jìn)行處理；對(duì)部分構(gòu)件混凝土保護(hù)層偏薄及鋼筋銹蝕進(jìn)行阻銹處理；對(duì)破損嚴(yán)重的欄桿和人行道板進(jìn)行加固維修。
7、結(jié)束語(yǔ)
為確保礦區(qū)交通運(yùn)輸安全，一方面應(yīng)盡快對(duì)有病害的橋梁進(jìn)行加固治理，另一方面著重對(duì)貨運(yùn)車輛進(jìn)行管制，減少其對(duì)橋梁的影響。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)橋梁耐久性健康監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)影響橋梁耐久性的重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為當(dāng)前橋梁的劣化程度進(jìn)行評(píng)估，為橋梁的維修、 養(yǎng)護(hù)與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。
