橋梁常見病害與加固措施
2015-06-03
在橋梁使用過程中，了解橋梁的病害特征，加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)，通過養(yǎng)護(hù)維修消除病害，恢復(fù)原設(shè)計(jì)功能，使橋梁經(jīng)常處于完好的技術(shù)狀態(tài)，達(dá)到安全、耐久、適用的，是保證和延長橋梁使用壽命的一項(xiàng)不容忽視的工作，也是管理養(yǎng)護(hù)部門的主要職責(zé)。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)無法滿足承載能力、通行能力的要求時(shí)，需要對橋梁進(jìn)行加固或技術(shù)改造[1]。
1.影響橋梁使用性能的病害
1.1橋面不平整，線型不平順，橋梁振動(dòng)過大
在車輛輪胎的不斷作用下，許多橋梁的橋面鋪裝層容易破損，特別是使用了數(shù)十年以上的舊橋，橋面鋪裝病害表現(xiàn)為坑凹不平、開裂、破損。例如，一些結(jié)構(gòu)體系如T型剛構(gòu)、連續(xù)梁橋在使用荷載、收縮徐變及預(yù)應(yīng)力損失等綜合因素的作用下，跨中橋面下?lián)?，?dǎo)致橋面線型不平順；又如在簡支梁橋的梁端接頭處和懸臂梁掛梁支點(diǎn)處的填縫材料，由于缺乏養(yǎng)護(hù)而產(chǎn)生脫落，且易遭受車輪的磨耗，從而出現(xiàn)較大溝槽、引起跳車及臨近梁段的振動(dòng)、加劇構(gòu)件的疲勞損傷。
1.2橋頭跳車
由于橋頭引道剛度相對較低，在車輛荷載作用下容易產(chǎn)生沉降，致使橋面與引道連接處不平整、不順適，從而使車輛駛過橋頭時(shí)產(chǎn)生跳車。橋頭跳車不但影響車速，降低行車質(zhì)量，而且影響司乘人員的心理狀態(tài)，同時(shí)跳車產(chǎn)生的附加沖擊效應(yīng)也會(huì)影響橋梁使用壽命。
1.3橋下過水不暢，橋面排水性能不良
一些橋梁由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致橋孔淤塞嚴(yán)重，在日常維修養(yǎng)護(hù)中又沒有及時(shí)清理疏浚河道，汛前也很少做泄洪準(zhǔn)備，因此汛期一到，橋孔泄洪能力不足，可能出現(xiàn)橋梁被洪水沖垮等問題。另一方面，一些橋梁的排水坡度不夠、橋面不清潔或泄水管堵塞，導(dǎo)致雨后橋面積水較多、滲漏甚至于凍脹，橋面積水往往導(dǎo)致車輛過橋時(shí)泥漿飛濺，影響車輛行人的正常通過，嚴(yán)重時(shí)會(huì)加大橋梁的負(fù)荷，如遇梁體上緣開裂破損，還會(huì)使橋面積水滲透到箱梁內(nèi)部、導(dǎo)致箱梁積水嚴(yán)重，影響到橋梁的安全性與耐久性[2]。
1.4伸縮縫破損，支座脫空
一些橋梁尤其是中小跨度梁橋，由于構(gòu)造或維護(hù)不當(dāng)，梁橋的伸縮縫容易出現(xiàn)破損、堵塞、頂死現(xiàn)象，如未能及時(shí)處理，最終會(huì)喪失伸縮功能，導(dǎo)致橋梁在環(huán)境溫度作用下會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力。此外，中小跨度梁橋、斜彎橋的支座出現(xiàn)的脫空、移位、拍擊、剪切變形過大、活動(dòng)支座失去活動(dòng)能力等病害也比較常見。
2.橋梁加固改造的基本技術(shù)要求
由于舊橋加固改造涉及的因素很多，通常迫切需要加固改造的橋梁都是地處交通要道，車輛通行密度大、荷載等級高，或修建年代久遠(yuǎn)，荷載等級偏低，有不同程度缺陷和病害的橋。不少地區(qū)還因財(cái)力、物力及機(jī)械設(shè)備而受到種種限制。特別是個(gè)別主管部門往往有不正確的觀念，認(rèn)為橋還在行車，可以維持一段時(shí)期，對橋梁加固改造的重要性和緊迫性認(rèn)識不足，重視不夠，因而對交通部門提出的加固改造項(xiàng)目不予批準(zhǔn)。從某種意義上來說，舊橋加固改造的難度甚至超過新建橋梁。因此，對現(xiàn)有橋梁的加固改造需要提出以下基本要求。（1）費(fèi)用省，經(jīng)濟(jì)效益高。（2）技術(shù)可靠，耐久性滿足使用要求，不留后患。（3）設(shè)備簡單，施工方便。（4）盡量不中斷或少中斷交通。（5）加固改造材料性能良好，養(yǎng)護(hù)工作量少。（6）盡量減少對原結(jié)構(gòu)的損傷[3]。
3.目前橋梁加固改造的主要技術(shù)途徑
3.1加強(qiáng)薄弱構(gòu)件
對于橋梁上有嚴(yán)重缺陷或因通行重型車輛而不能滿足安全承載要求的薄弱構(gòu)件，通常是采取以新材料（噴射混凝土、混凝土、鋼板、玻璃鋼、鋼筋或碳纖維）增大主梁或主拱圈截面，用高標(biāo)號水泥砂漿或環(huán)氧樹脂水泥砂漿封填裂縫，增設(shè)外部后張預(yù)應(yīng)力筋，施加外部預(yù)應(yīng)力，或用化學(xué)粘結(jié)劑粘貼附加構(gòu)件的方法進(jìn)行加固。
3.2增加輔助構(gòu)件
當(dāng)橋梁承載能力不足或因種種原因使橋梁遭到破損時(shí)，可以在原結(jié)構(gòu)上增加新的受力構(gòu)件，如增設(shè)縱梁、橫梁或拱肋等；也可以用新的預(yù)制構(gòu)件替換原有結(jié)構(gòu)上有嚴(yán)重缺陷面又不易修復(fù)的構(gòu)件。替換構(gòu)件時(shí)，必須設(shè)置足夠的臨時(shí)支撐，采取可靠的技術(shù)措施，以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工中的安全。
3.3改變結(jié)構(gòu)體系
改變結(jié)構(gòu)體系主要是利用梁的連續(xù)作用或梁、板組合作用及拱梁組合作用改變結(jié)構(gòu)的受力體系，改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，以提高橋梁承受活載的能力。如將簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁，將鉸接改為剛接，利用輔助墩、八字撐等將單跨梁變成多跨結(jié)構(gòu)，以及在拱橋橋面上現(xiàn)澆一層鋼筋混凝土板，將拱式體系轉(zhuǎn)換為梁式體系等[4]。
3.4減輕恒載
減輕原橋上部構(gòu)造的恒載，可以改善原橋的受力狀況，提高承受活載的能力。特別是在橋梁基礎(chǔ)承載力受到限制，不能滿足加固上部構(gòu)造和提高活載所增加的承載力要求時(shí)，以減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。如將實(shí)腹式拱橋改建為空腹式拱橋，更換拱上填料等。
3.5加固墩臺(tái)及基礎(chǔ)
有相當(dāng)一部分橋梁的缺陷和病害是因墩臺(tái)或基礎(chǔ)問題引起的。對這類橋梁通常是采取用鋼筋混凝土箍套、用鋼筋混凝土拉桿和鋼拉桿施加外加預(yù)應(yīng)力、增加樁基及頂推法等措施加固橋梁墩臺(tái)和基礎(chǔ)，改善墩臺(tái)和基礎(chǔ)的受力狀況，提高橋梁的承載能力。
4.結(jié)論
橋梁加固涉及的內(nèi)容十分廣泛，是一項(xiàng)細(xì)致而又極具靈活性的工作，需要考慮的因素和涉及的問題很多，包含了橋梁實(shí)際狀況的檢測鑒定、加固設(shè)計(jì)計(jì)算、加固方案、施工工藝的比較選擇與投資效益的優(yōu)化等方面。在加固改造方案擬定時(shí)，無論是加固改造方案比較，還是加固方案的具體實(shí)施，都要做到盡可能不損害原結(jié)構(gòu)，使加固補(bǔ)強(qiáng)的部分與原結(jié)構(gòu)形成整體、共同工作，選擇可靠簡便的施工技術(shù)工藝。
