高速公路橋梁常見病害分析與防治
2011-05-20 來源：中國科技博覽
隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，交通運(yùn)輸量大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，尤其是重型車輛日益增多，再加上設(shè)計(jì)及施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過低、運(yùn)營期間維護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩兀芏鄻蛄撼霈F(xiàn)了不同程度的病害，嚴(yán)重影響了橋梁的使用性能，帶來極大的安全隱患。本文就高速公路橋梁常見病害類型及其產(chǎn)生原因做歸納分析，并對(duì)橋梁病害的系統(tǒng)防治提出一些建議。
1 橋梁常見病害類型及成因分析
我國修建的高速公路上的橋梁多為中小跨徑的混凝土簡支梁橋，有些通車年限較長，已經(jīng)出現(xiàn)較嚴(yán)重的病害，按其成因歸類分析如下：
1.1 混凝土開裂
從目前鋼筋混凝土橋梁使用的情況看，有很多橋梁體開裂和橋面鋪裝混凝土損壞等，使橋面產(chǎn)生坑槽，影響車輛的正常行駛，甚至影響到結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性?；炷翗蛄毫芽p的成因復(fù)雜、繁多，有時(shí)多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素?；炷翗蛄毫芽p的種2耀就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分以下幾種：
（1）荷載引起的裂縫?；炷翗蛄涸陟o、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫；次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。 通常裂縫方向與主拉應(yīng)力方向大致是正交的。
（2）溫度變化引起的裂縫。混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素有：年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工措施不當(dāng)?shù)取?nbsp;
（3）收縮引起的裂縫。在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時(shí)間。
（4）地基變形引起的裂縫。由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂?；A(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)；地基地質(zhì)差異太大；結(jié)構(gòu)荷載差異太大；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大；地基凍脹；分期建造的基礎(chǔ)；橋梁基礎(chǔ)基于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí)，可能造成不均勻沉降。
（5）施工工藝質(zhì)量引起的裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向、橫向等各種裂縫，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。
1.1.2防治措施
對(duì)于以上原因引起的橋梁開裂，其處理方法通常有一下幾種：
（1）表面處理法：包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動(dòng)的裂縫。表面貼寂（木工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。
（2）填充法：用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫（0.3mm），作業(yè)簡單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模 裂縫的簡易處理可采用開V型槽，然后作填充處理。
（3）灌漿法：此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。
（4）結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法：因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等。
1.2 伸縮縫損壞
1.2.1伸縮縫損壞的病害分析
根據(jù)目前的調(diào)查和研究認(rèn)為，造成伸縮縫破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面:
（1） 由于設(shè)計(jì)不周或選型不合理，以及施工誤差等原因引起的伸縮縫損壞；
（2） 由于橋墩臺(tái)施工及梁（板）預(yù)制尺寸誤差導(dǎo)致實(shí)際板端預(yù)留間隙與設(shè)計(jì)間隙懸殊而引起的伸縮縫損壞；
（3） 板式橡膠伸縮縫由于施工誤差或橡膠板破壞引起的伸縮縫處嚴(yán)重跳車；
（4） 板式橡膠伸縮縫或鋼板伸縮縫由于伸縮裝置混凝土施工先于兩端瀝青混凝土路面面層而引起伸縮縫尾端跳車。
1.2.2防治措施
對(duì)于伸縮縫損壞的橋梁應(yīng)注意日常保養(yǎng)，及時(shí)清除碎石、泥土等雜物，擰緊螺栓，必要時(shí)可加油保護(hù)。若有損壞或功能失效需要修理或更換時(shí)，應(yīng)先查明破損原因，依據(jù)缺陷程度確定是進(jìn)行部分修補(bǔ)、部分更換還是全部更換?？傊瑯蛎嫔炜s縫的維修、更換應(yīng)在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡量縮短工期，減少對(duì)交通的影響。
1.3橋面鋪裝損壞
1.3.1橋面鋪裝損壞的病害分析
橋梁橋面鋪裝是厚度為15-20cm的復(fù)合結(jié)構(gòu)層，病害是多種因素共同作用的結(jié)果，鋪裝層直接承受高速行車的沖擊、剪切與磨耗，并直接受風(fēng)霜雨雪及氣溫變化的作用，同時(shí)又受主梁的約束，因此其受力狀況十分復(fù)雜。造成橋面鋪裝破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面：
（1）高程控制不準(zhǔn)或梁體拱度控制不準(zhǔn)導(dǎo)致鋪裝層厚度不足或厚薄不均勻，混凝土鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚薄不均使其在荷載作用下厚度不足部分首先破碎。
（2）鋪裝層施工前梁體頂面浮層處理不徹底，導(dǎo)致混凝土鋪裝層與梁體混凝土結(jié)合不密貼，在車輛沖擊作用下出現(xiàn)滑動(dòng)破壞。
（3）防水層施工不精細(xì)出現(xiàn)漏水或滲水現(xiàn)象，雨水、化冰鹽和含有空氣中多種有害化學(xué)物質(zhì)的水滲入混凝土鋪裝層內(nèi)引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致混凝土開裂、破碎。
（4）泄水管、伸縮縫、施工縫等薄弱環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，造成先局部破損，然后擴(kuò)展成大面積破碎。
防治措施
1.3.2橋面鋪裝過早破壞主要是施工階段的問題，因此要求我們?cè)跇蛎驿佈b施工時(shí)控制好如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：梁體施工階段，采取有效措施將預(yù)制（現(xiàn)澆）梁的拱度控制在誤差允許的范圍內(nèi)，梁體安裝要確保橋面鋪裝的最小厚度；同時(shí)控制鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層，偏大或偏小都將影響鋪裝層的使用壽命。施工中處理好泄水管、伸縮縫、施工縫等細(xì)小環(huán)節(jié)。另外就是積極引進(jìn)新材料、新工藝，比如使用鋼纖維混凝土代替普通高標(biāo)號(hào)混凝土、用冷軋帶肋鋼筋代替普通鋼筋都是很好的嘗試。
1.4 其它病害及防治措施
橋梁結(jié)構(gòu)中其它常見的病害包括：支座破壞、混凝土保護(hù)層不足、混凝土失效、疏松、脹鼓、裂紋甚至脫落、混凝土碳化速度快（碳化深度達(dá)到鋼筋表面）、防震擋塊損壞、橋頭跳車嚴(yán)重、橋面排水不暢、欄桿及人行道系損壞等。這些病害不僅影響橋梁的美觀，也影響橋梁的使用。在橋梁的養(yǎng)護(hù)過程中，對(duì)于不同的病害我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合各橋的實(shí)際情況采取不同的維修加固方法，以達(dá)到減少投資，縮短工期，減少對(duì)交通影響的目的。
2 結(jié)語
橋梁的病害防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，首先要進(jìn)行病害調(diào)查，弄清混凝土病害的真正狀況，在對(duì)病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行正確診斷分析的基礎(chǔ)上，配合科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和維修材料的選擇及正確使用，嚴(yán)格按照施工程序控制施工質(zhì)量，可大大延長維修周期，提高混凝土的耐久性，延長橋梁的使用壽命。
