高速公路桥梁常见病害及处治对策

发表时间:2017/3/16   来源:《科技中国》2017年1期   作者:张传礼
[导读] 结合高速公路养护管理工作实践,探讨了高速公路桥梁存在的主要病害及其产生的原因。

临沂市公路局    山东 临沂 276001

【摘要】结合高速公路养护管理工作实践,探讨了高速公路桥梁存在的主要病害及其产生的原因,提出了相应的维修对策,以提高桥梁结构安全稳定性。
【关键词】高速公路;运营桥梁;常见病害;成因;维修加固措施

        随着我国国民经济的快速发展,高速公路交通量的讯猛增加,运输车辆载重量加大,对高速公路桥梁的通行能力和承载能力的要求越来越高,许多桥梁难以适应日趋增长的交通量需要,在运营中常常出现较严重的病害。病害桥梁如得不到及时养护维修,不仅严重影响桥梁的使用周期,有些甚至会造成桥垮人亡的恶性事故。如何养护好、管理好高速公路现有桥梁,保持桥梁的完好工状态,延长其使用寿命,是各级公路管理部门桥梁养护工作的重要课题。

        1 常见病害及成因
        1.1桥梁单板受力,桥面铺装损坏。
        病害表现:高速公路许多桥梁特别是中小跨径桥梁单板受力情况较多,桥面铺装混凝土损坏,桥面产生坑槽,危及桥梁结构安全,影响车辆的正常行驶。
        病害成因:桥面铺装水泥混凝土普遍比设计厚度薄,混凝土强度达不到设计标准,再加上沥青混凝土面层混合料为开级配,容易透水,经车辆反复作用,使桥面铺装混凝土破坏。桥梁梁间铰缝处的混凝土松动,桥面失去整体性受力,形成单片梁受力,严重危及桥梁结构安全和行车安全。
        1.2 桥面伸缩缝损坏严重,造成跳车。
        病害表现:桥面伸缩缝因材料的磨损和疲劳以及混凝土面板或梁的结合强度不够,造成桥面伸缩装置破坏。早期修建的桥梁板式橡胶伸缩缝,设计结构不合理,抗冲击性能差,橡胶老化快,螺栓易锈蚀,在车辆作用下,很快就产生破坏。
        病害成因:设计方面,伸缩量计算不准确,荷载的反复作用导致梁端破损、伸缩装置失灵;施工方面,对桥梁伸缩装置施工工艺重视不够,未能严格掌握施工工艺和标准,并按安装程序及有关操作要求施工,致使伸缩装置不能正常工作;养护运营方面:日常保养不到位,使原设计的伸缩量不能保证;桥梁超载情况不能得到有效控制,对桥梁伸缩装置的有效使用和耐久性带来严重威胁。
        1.3 梁板裂缝,钢筋锈蚀。
        表现特征:荷载作用下产生的裂缝作为结构性病害考虑,宽度随着荷载变化而变化。其它裂缝作为构造病害考虑。钢筋锈蚀主要是普通钢筋锈蚀、预应力钢筋锈蚀、预应力锚具锈蚀等。
        病害成因:因受车辆荷载,风、地震、船撞、火灾、水灾、战争等导致混凝土结构破坏或损伤,拉应变超过极限应变而出现开裂、破碎。结构裂缝由静载及活载作用造成。墩台支座处、预应力梁锚固端等受到较大局部应力而引起局部裂缝。个别空心板梁底板纵向裂缝,梁的支点附近腹板出现斜裂缝,与汽车超载、冲击导致支点附近截面主拉应力超过砼抗拉强度,支座处局部应力集中、收缩变形引起。桥梁运营后,由于出现的变位、沉陷空洞、裂缝等病害,在日常养护中没有及时进行修补,造成混凝土剥落、钢筋外露锈蚀。
        1.4 墩台及基础病害
        表现特征:墩台的结构变形、位移,横向、竖向裂缝,局部破坏。墙体外倾、开裂或剥落等;基础下沉、滑移和倾斜,局部损坏等。
        病害成因:墩台受汽车荷载及自然环境因素影响,产生裂缝、结构变形、位移等病害;受力不均,局部异常应力导致横向、竖向裂缝。突然受外载,如船只及漂浮物撞击产生局部破坏;混凝土因徐变收缩、砌体因基础不均匀沉陷产生裂缝;构件因局部应力导致裂缝、剥落、露筋;墙间填土不良、冻胀或地基承载力不足引起墙体外倾、开裂或剥落等;基础:因地基的压密下沉而引起基础下沉;因基础处的局部冲刷超过了设计计算值而引起滑移和倾斜;特殊外荷载的作用,使基础结构物出现异常应力而产生局部损坏。


        2 常见病害维修对策
        2.1桥面铺装的维修
        根据桥面铺装混凝土损坏的程度,采用两种不同的方法,对于损坏程度较轻的原则上以修复至原貌为宜。将损坏部分的沥青混凝土按规则形状切缝,凿除松动的混凝土,补充加固钢筋后浇注混凝土。待抗压强度达到30MPA以上,铺装沥青混凝土,开放交通;对于损坏程度较重的桥面,维修的方法,一是重做10CM防水混凝土、5CM沥青混凝土桥面铺装。拆除原桥面铺装,把梁顶面进行修复,检查铰缝是否破坏,布设钢筋网,浇注混凝土,达到强度后,撒布乳化沥青,摊铺沥青混凝土;二是改做15CM水泥混凝土桥面。布设双层钢筋网,浇注防水混凝土,达到强度后,开放交通。
        2.2桥梁伸缩缝的维修
        对于板式橡胶伸缩缝全部改造为毛勒式伸缩缝。毛勒式伸缩缝施工工艺如下:封闭交通,实行交通管制;拆除原板式伸缩缝或破损的毛勒式伸缩缝,形成规则的U型槽;将U型槽清理干净,安装桥面锚固钢筋;毛勒式伸缩缝安装就位,调平;焊接锚固钢筋;浇注C50混凝土,养生;开放交通。
        2.3 梁板裂缝处治
        梁体裂缝,当宽度小于等于0.2mm时,表面封闭处理。以环氧树脂或涂料涂在裂缝处形成封闭膜,将混凝土与空气和水隔开;裂缝宽度大于0.2mm,缝较深、漏水时,采用压力灌浆处理,常用的有壁可法。
        2.4 混凝土坏化、钢筋锈蚀防治
        改进混凝土成分:提高混凝土密实度,减少其渗透性,减缓碳化及氯离子作用,提高抗腐蚀能力。如砼掺入硅灰,提高对氯离子抵抗力;磨细粉煤灰水泥,提高抗侵蚀能力。
        电化学处理法:通过非破坏的方法,即碱化物质在一个电力场的影响下,从一个临时的阳极源输入碳化区,使氯化物含量显著减少,提高已碳化混凝土的PH值,使钢筋重新钝化。
        涂单氟磷酸钠溶液:将单氟磷酸钠溶液(MFP)涂于混凝土,通过毛细管的输送,渗透过混凝土的保护层到达埋置的钢筋,与钢筋表面的氧化膜及腐蚀产物起化学反应,并通过约束钢筋表面阳极(腐蚀)的范围来加强保护。
        阴极保护法:以混凝土结构物的内部钢材为阴极,与海水中相向的阳极之间通以微弱的直流电流数月,由此把海水中溶存的钙和镁等从结构物的裂缝处和表层部以碳酸钙和氢氧化钙的形式析出,从而降低混凝土结构的坏化。
        2.5墩台基础病害防治
        墩台:规范容许范围内裂缝一般不需修补。特殊部位如墩台顶部或易积水处,可用环氧树脂砂浆或灌浆修补,以防冻裂;因填土冻胀影响桥台的,挖出冻胀土换填,修复损坏部位。有空洞的,注浆修补;沉降和位移超过允许限值的,采取相应加固措施。
        基础:浅基础(3m内)暴露部分缺损、剥落、开裂等病害,及时用砂浆修补或灌浆。基础被掏空的,及时采取浇筑混凝土或砌筑体加固,或在下游适当位置设圬工拦水坝;基础较深(3m上)时,可采取套箱围堰灌注水下混凝土,或编织袋装干硬混凝土分层填塞,或抛填大块石或用铁丝笼装石块维护;桩基础裸露的,采用外包裸桩,套钢筋混凝土箍加固。
        2.6 桥梁的病害维修与加固
        对桥梁结构性病害,如原始结构存在受力裂缝、原结构经荷载试验确认承载能力不足或不能满足原设计荷载正常使用要求的,需采用粘贴钢板、张拉预应力钢束、原结构补强等加固方法。对主梁承载力不足,或纵向主筋出现严重锈蚀,或结构出现严重的横向裂缝,可以用黏结剂及锚栓钢板粘贴锚固在结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,提高桥梁的承载能力。

        3 结语
        高速公路桥梁病害发生在所难免,通过对桥梁结构长期的、细致的观测,在科学检测,认真分析、试验基础上,查明病害原因,采取有效措施处治病害,和有针对性地预防病害发生,尽可能长久保持桥梁结构的耐久性与承载能力,保证桥梁结构安全,实现高速公路桥梁安全畅通。

参考文献
〔1〕JTG H10—2009公路养护技术规范〔S〕.北京:人民交通出版社,2009.
〔2〕杨修志·路桥管养应用技术〔M〕.济南:山东友谊出版社,2012(2):127-139
〔3〕刘自明.桥梁工程养护与维修手册〔M〕.北京:人民交通出版社,2004
〔4〕杨修志·桥梁养护技术应用与实践〔M〕. 北京:人民交通出版社,2013(3):49-53


 

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