公路桥梁病害成因与加固对策
2015-04-01
1 引言
公路中桥梁是路线的重要组成部分，是确保公路畅通的咽喉。桥梁是一种造价较高的人工构造物，在整条路线的投资中占较大的比重，而且桥梁损坏后修复起来也比较困难，严重的可能造成交通中断、甚至出现安全事故等。因此，对桥梁定期对桥梁状况进行检测并进行有效的养护工作，是延长其使用寿命、满足承载能力及通行能力、保障行车安全的重要保证，保持桥梁的良好状态，对公路运输具有极重要的意义。
2 既有桥梁常见病害成因及加固措施
我国既有公路桥梁主要以钢筋混凝土桥梁为主，桥梁病害普遍存在于桥头、铺装层、支座、桥体等部位，还有防震挡块损坏、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。现将桥梁常见病害及成因分析如下。
2.1 墩台基础病害
桥梁墩台基础易产生的病害有：①基础结构：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。
分析墩台病害成因主要如下：①桥梁墩台基础在常年使用过程中，承受上部构造静荷载的作用、重复动荷载的反复作用。②承受土压力、风力、流水压力、冰压力和浮力等等各种力的作用。③自然界各种因素(如大气、雨水、洪水等)的影响作用。④由于过桥车辆的日益重型化，墩台基础经常收到过重活荷载的作用。因此，桥梁墩台将会出现不同程度的损坏。
2.2 混凝土裂缝
混凝土开裂可以说是高速公路桥梁的多发病，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。
混凝土桥梁裂缝按其产生的原因大致可划分如下几种：①荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生荷载裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。②温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。③收缩引起的裂缝。在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。④地基基础变形引起的裂缝。由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。⑤钢筋锈蚀引起的裂缝。由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵人到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，导致保护层混凝土开裂、剥离。⑥施工材料质量引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成，配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。
2.3 钢筋锈蚀
引起钢筋锈蚀的主要原因是：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。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。
2.4 桥面铺装层病害
桥面铺装层是车辆的直接作用部分，因此，桥面铺装层的好坏直接影响着行车的舒适、畅通与安全。目前的桥面铺装常用形式有沥青混凝土铺装和水泥混凝土铺装。桥面铺装层的常见病害缺陷主要有：表面松散、纵横向裂缝或龟裂、表面磨耗、坑槽等。
2.5 桥头跳车
桥头跳车是桥梁涵洞与路面衔接处产生的错台，既有桥梁普遍存在的病害之一。一般的台后路面与桥台路面高差普遍在 2～3cm 左右，个别的甚至达到 6～7cm，桥台与台后路面明显存在着台阶。桥头跳车不仅影响行车舒适，而且还会对桥梁产生过大冲击力，诱发或加重桥梁病害。
2.6 橡胶支座性能劣化
桥梁支座形式多样。橡胶支座由于构造简单、造价低廉、安装方便、均匀分散水平力、几乎无须养护的特点被广泛用于各类公路桥梁中，成为联系桥梁上部、下部的重要部件。板式橡胶支座性能劣化类型包括橡胶老化开裂、钢板外露、不均匀鼓凸与脱胶、脱空、剪切超限和支座位置串动等。盆式橡胶支座性能劣化类型包括钢件裂纹和变形、钢件脱焊、锈蚀、聚四氯乙烯滑板磨损、支座位移超限、支座转角超限和锚栓剪断等。
2.7 伸缩缝破损
由于桥梁伸缩缝位于桥面处，设置在梁端构造薄弱部位，直接承受车辆反复荷载的作用，又多暴露于大自然中，受到各种自然因素的影响，因此，伸缩缝极易损坏、难以修补，经常发生各种不同程度的缺陷。
3 桥梁加固措施
桥梁加固是通过一定措施提高桥梁构件甚至整个结构的承载力和使用性能，以满足交通要求。通过对公路桥梁的常见病害分析，我们可以将路桥加固措施综合为结构性加固措施和非结构性加固措施。
3.1 结构性加固措施
外加预应力加固措施
外加预应力加固原理是在桥梁的下缘受拉力区安放预应力材料，梁体受荷载张拉作用时产生偏心预应力。同时由于偏心预应力对梁体起到上拉作用使梁体能够抵消部分自重应力，结构受到的重力减少，产生变形和裂缝的可能性减小，进而能够较大幅度的提高结构承载能力。
