公路桥梁病害的起因检测与加固
2015-06-23
一、桥梁常见病害及产生的原因
随着社会经济与交通运输事业的发展，我国公路通车里程逐年增加，现有公路桥梁的承受荷载也表现出新的特点：交通量迅速增大；重型车辆增加；超限运输屡禁不止。这直接导致公路桥梁的桥梁承载力难以适应交通负荷的迅速增长，尤其是管养在役的简支梁式桥和拱桥，大多设计荷载标准低、承载能力差，长时间运营下已出现不同程度破损，逐步转为安全隐患桥梁。超重车辆是造成桥梁病害的一个重要原因, 而缺少养护或养护不当又加速了桥梁的损坏。要保证公路桥梁的承载、通行能力适应公路运营状况，必须清晰准确地掌握既有公路桥梁的内在质量、常见病害及运营动态，将公路桥梁的病害检测与养护维修工作落到实处，通过技术状况评估，采取相应的维修加固措施，使公路的正常稳定通行得到有力的保障。按桥梁基础、下部结构、上部结构和桥面系等分类把桥梁病害大致归纳如下。
1.1 下部结构
实体式墩台多由于基础开裂或沉陷而引起的竖向裂缝或倾斜;柱式或框架式墩台由于受力截面小,在荷载增加过大及基础变位双重影响的情况下,易造成盖梁或立柱产生裂缝,使立柱钢筋锈蚀,因而减小了立柱的有效受力截面,减少其承载能力。
1.2 上部结构
梁式桥除普遍存在支座老化、倾倒、锈蚀等通病外,主梁受力状况一般良好,少部分梁体跨中挠度偏大并出现裂缝,梁底混凝土保护层出现开裂、脱落等现象。拱类桥病害偏多,其中石拱桥多产生由于基础沉陷而引起的拱圈横向开裂, 而位于半填半挖路段的石拱桥则易产生顺桥向裂缝、侧向外倾等;桁架拱桥多为70 年代水利部门所建,一般主拱圈矢跨比、断面尺寸均过小,由于荷载的增加,易产生变形,使得拱圈拱腹部位钢筋保护层开裂、脱落,钢筋锈蚀;双曲拱桥除主拱圈易产生类似桁架拱桥的病害外, 其拱波一般由于未配置钢筋加上拱肋间的横向联系较弱,而在波顶产生裂缝;此外,拱上填料填筑不当或因桥面漏水使其产生膨胀,则容易造成拱上建筑中侧墙的外倾,严重威胁桥梁的稳定。
1.3 桥面系
桥头跳车、栏杆、人行道和伸缩缝毁坏是目前桥梁普遍存在的通病。而桥面铺装过厚、排水不畅等现象多由于养护不当或不善引起的。
二、桥梁的常规检测技术
一般地，对桥梁的检测工作可以分为经常性检测、定期检测和特殊检测等三个阶段。
经常性检测是由桥梁养护人员进行巡视检查。目的是确保桥梁结构功能正常，使结构能得到及时的养护和紧急处治，对一些重大问题做出报告。定期检测是对桥梁结构的质量状况进行定期跟踪。通常是依靠富有经验专职桥梁检查工程师，以目视观察为主，辅以必要的
工具如常规测量仪器、照相机等，实地判断病害原因，做出质量状况评分，并估计需要维修的范围及方法，或提出限制交通的建议。对需要进一步查明原因或继续观察的缺损部件，提出特殊检测要求。特殊检测是因各种特殊原因由专家依据一定的物理、化学无破损检验手
段对桥梁进行的全面察看、测强和测缺，旨在找出损坏的明确原因、程度和范围，分析损坏所造成的后果以及潜在缺陷可能给结构带来的危险。由此可见，当桥梁需要进行特殊检测，则说明目标桥梁已经出现较为严重的问题，如果问题得不到解决，将会造成严重的后果。
桥梁检测目前常用的方法有：无破损检测法、微破损检测法、半破损检测法以及荷载试验。其中，无破损检测法是指在不损害或不影响桥梁使用性能的前提下，检测其是否存在缺陷，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检桥梁所处技术状态。常见的
桥梁无破损检测技术包括对混凝土表面硬度检测的压痕法、对混凝土强度检测的回弹法等；还包括对混凝土强度、弹性模量等指标进行检测的超声脉冲法等；另外对于混凝土内部损伤及缺陷的检测主要采用射线法。微破损检测法包括对混凝土强度进行测定的贯入法。半
破损检测法包括对混凝土强度测试的钻心法、拔出法等，前三项是对混凝土强度、内部缺陷等的检测。而荷载试验是对桥梁整个结构特性及承载能力进行综合评价的一项检测。有些时候，为了更加准确的掌握桥梁结构的损伤情况，还可以将上述几种方法联合应用。而荷载试
验是对桥梁整个结构特性及承载能力进行综合评价的一项检测。包括静力荷载试验和动力荷载试验。静力荷载试验是将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置，以便能够测试出结构的静应变、静位移以及裂缝等，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力的试验。桥梁动力荷载试验是指采用动力荷载，如行驶的汽车荷载或其他动力荷载作用于桥梁结构上，以测出结构的动力特性，如振动变形，从而判断出桥梁结构在动力荷载下受冲击和振动影响的试验。
三、桥梁的加固对策
对原有桥梁进行加固补强、改造翻新，最大程度利用现有资源，保证其使用安全，延长其使用寿命是当今国际工程界关注的重大课题之一。目前我国已有一定数量的桥梁发生老化，危桥逐年增多，旧桥加固已成为桥梁设计、研究、管理部门的当务之急。
3.1 基础的不均匀沉降：特别是天然地基上的浅基础，由于埋置深度较浅，易受河水冲刷而淘空。桥梁地基局部软弱，致使桥台发生不均匀沉降，引起桥台开裂等。针对以上病害，采取对河床用浆砌片石进行铺砌，上游河床设置丁坝，打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。
3.2 桥体承载力不足：主要发生在建设年代久、设计荷载较低的一些桥上，以七、八十年代修建的居多，也有个别新桥由于施工质量较差出现承载力不足的情况。另外，超重车辆也是造成桥梁承载力不足的一个重要原因。而缺少养护或养护不当又加速了桥梁的损坏。相
应的加固措施包括外包混凝土加固法、钢板粘贴加固法、喷锚混凝土加固法、体外预应力加固法以及改变结构受力体系的加固法等。
3.3 桥体开裂：桥体受行车荷载、土压力及各种自然因素的作用，常常出现混凝土开裂、保护层脱落等病害。虽然不会明显降低桥体的整体受力性能，但会对桥体的耐久性造成影响。处理的方法一般采取塞缝灌浆的方法，灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等。通常水泥浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝，由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂，采用水泥浆造价低、效果好。环氧树脂一般用于钢筋混凝土结构物，因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小，易灌满，粘结性好。环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。桥面铺装层开裂或剥离在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。
四、结语
随着交通运输事业的发展,交通运输量大幅度增长,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是重型车辆日益增多,再加上许多桥梁超负荷使用,已带来严重的安全隐患。而改造又限于资金的紧缺,只能采取投资较少,施工期短,又能缓解当前运输紧张状态的维修与加固技术措施。因此,桥梁病害的检测与病害原因分析就显得尤为重要。
