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
隨著交通運輸事業(yè)的發(fā)展，交通運輸量大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，尤其是重型車輛日益增多，再加上設計及施工不當、設計標準過低、運營期間維護不當?shù)纫蛩兀芏鄻蛄撼霈F(xiàn)了不同程度的病害，嚴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)構的正常使用和耐久性?；炷翗蛄毫芽p的成因復雜、繁多，有時多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素。混凝土橋梁裂縫的種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。混凝土橋梁在靜、動荷載及次應力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產(chǎn)生的裂縫；次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產(chǎn)生裂縫。 通常裂縫方向與主拉應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)構內(nèi)將產(chǎn)生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力。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)護或冬季施工措施不當?shù)取?nbsp;
（3）收縮引起的裂縫。在實際工程中，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、標號及用量、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護方法、外界環(huán)境、振搗方式及時間。
（4）地基變形引起的裂縫。由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構中產(chǎn)生附加應力，超出混凝土結(jié)構的抗拉能力，導致結(jié)構開裂?；A不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準；地基地質(zhì)差異太大；結(jié)構荷載差異太大；結(jié)構基礎類型差別大；地基凍脹；分期建造的基礎；橋梁基礎基于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質(zhì)時，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)構澆筑、構件制作、起模、運輸、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，特別是細長薄壁結(jié)構更容易出現(xiàn)。
1.1.2防治措施
對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法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發(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：用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫（0.3mm），作業(yè)簡單，費用低。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：此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。
（4）結(jié)構補強法：因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成裂縫等影響結(jié)構強度可采取結(jié)構補強法、錨固補強法、預應力法等。
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)查和研究認為，造成伸縮縫破壞的原因主要有以下幾個方面:
（1） 由于設計不周或選型不合理，以及施工誤差等原因引起的伸縮縫損壞；
（2） 由于橋墩臺施工及梁（板）預制尺寸誤差導致實際板端預留間隙與設計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
對于伸縮縫損壞的橋梁應注意日常保養(yǎng)，及時清除碎石、泥土等雜物，擰緊螺栓，必要時可加油保護。若有損壞或功能失效需要修理或更換時，應先查明破損原因，依據(jù)缺陷程度確定是進行部分修補、部分更換還是全部更換?？傊?，橋面伸縮縫的維修、更換應在保證質(zhì)量的基礎上，盡量縮短工期，減少對交通的影響。
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的復合結(jié)構層，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，并直接受風霜雨雪及氣溫變化的作用，同時又受主梁的約束，因此其受力狀況十分復雜。造成橋面鋪裝破壞的原因主要有以下幾個方面：
（1）高程控制不準或梁體拱度控制不準導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)滑動破壞。
（3）防水層施工不精細出現(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物質(zhì)的水滲入混凝土鋪裝層內(nèi)引起鋼筋銹蝕，導致混凝土開裂、破碎。
（4）泄水管、伸縮縫、施工縫等薄弱環(huán)節(jié)處理不當，造成先局部破損，然后擴展成大面積破碎。
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，因此要求我們在橋面鋪裝施工時控制好如下幾個環(huán)節(jié)：梁體施工階段，采取有效措施將預制（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；同時控制鋼筋網(wǎng)的保護層，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、施工縫等細小環(huán)節(jié)。另外就是積極引進新材料、新工藝，比如使用鋼纖維混凝土代替普通高標號混凝土、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)構中其它常見的病害包括：支座破壞、混凝土保護層不足、混凝土失效、疏松、脹鼓、裂紋甚至脫落、混凝土碳化速度快（碳化深度達到鋼筋表面）、防震擋塊損壞、橋頭跳車嚴重、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)護過程中，對于不同的病害我們應當結(jié)合各橋的實際情況采取不同的維修加固方法，以達到減少投資，縮短工期，減少對交通影響的目的。
2 結(jié)語
橋梁的病害防治是一項系統(tǒng)工程，首先要進行病害調(diào)查，弄清混凝土病害的真正狀況，在對病害產(chǎn)生的原因進行正確診斷分析的基礎上，配合科學合理的設計和維修材料的選擇及正確使用，嚴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。
