公路桥梁病害产生的原因及处理措施研究

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  【摘要】本文对路桥工程主要病害进行了分析,并提出一些相关的处理措施,希望对养护单位和施工、设计单位有一定的帮助。
  【关键词】公路桥梁;病害;原因;处理
  近年来我国经济快速发展,人们对出行的需求越来越多,由此也带动了我国交通事业的快速发展。私人汽车数量的不断增加,道路桥梁已出现超负荷运作,现在又加上超载车辆多、工程设计的缺陷和质量不达国家标准,道路桥梁已不堪重负。因此,如何采取措施对存在病害和缺陷的公路桥梁进行有效的处理,成为道路桥梁工程技术人员值得深思的问题。
  一、桥梁常见的病害及原因分析
  (一)桥梁裂缝
  公路桥梁的裂缝主要包括主拱圈裂缝、主梁裂缝、墩台裂缝以及牛腿裂缝等等。主拱圈裂缝是指在桥梁的主拱圈中波波顶处、拱肋处、拱波与拱肋连接处以及横系梁处出现的裂缝,其形成原因多样化、比较复杂;主梁裂缝是指在桥梁悬臂梁与锚跨梁上形成的裂缝。这类裂缝一般都是由于重型车辆的超载运输,从而引起的主梁受拉区开裂;墩台裂缝是指桥墩上出现的竖向裂缝,多是由于桥梁施工时混凝土浇筑不严格所致;牛腿裂缝是指在悬臂孔主梁牛腿上出现的裂缝,它一般是由于支座钢板外移,使钢筋混凝土结构外露导致。
  (二)伸缩缝受损
  伸缩缝作为设在梁端与桥台背墙之间、两相邻梁之间的装置,对于桥梁由于温度变化、混凝土收缩、徐变以及荷载作用产生的梁端变位情况起到了缓冲作用。公路桥梁的伸缩缝出现损坏现实中比较常见,其出现损坏的原因一般有以下几方面:
  (1)随着交通量的增加及重型载重车的增大,对伸缩缝的撞击及反复荷载作用也增大,因材料的磨损和疲劳,以及混凝土面板或粱的结合强度不够,造成伸缩装置损坏。
  (2)伸缩缝接头为对接时,环氧树脂砂浆的剥落、断损、填缝材料硬化与部分脱落是伸缩缝全面破损的原因,所以必须彻底清洁伸缩缝的各种垃圾。
  (3)大跨径、斜桥、弯桥的伸缩缝因结构形式、固定方式与梁不吻合造成破坏。
  (4)由于安装不到位,伸缩装置和桥面板或桥台胸墙产生垂直错位,增大了车轮的冲击力破坏。
  (三)钢筋锈蚀
  钢筋锈蚀是影响桥梁结构寿命和安全的一个重要因素。钢筋锈蚀主要是发生了电化学反映。钢筋表面致密的氧化膜可以使钢筋免受锈蚀氧化膜的破坏直接导致了锈蚀的发生。混凝土的“碳化”、大气污染以及混凝土过高的C1含量都使得混凝土中PH值下降,钢筋表面氧化膜处于酸性环境中,逐渐被腐蚀,导致氧化膜被破坏。同时,冬季普遍采用撒盐的方法防止桥面冰冻,富含C1的盐水渗入混凝土结构内,大大加速了钢筋的锈蚀。钢筋发生锈蚀时,锈蚀部分的体积可膨胀至原体积的10倍以上,从而对周围混凝土形成挤压,造成混凝土开裂、剥落,使截面有效尺寸减小,导致结构承载力下降。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混凝土桥梁来说,断面积的减小会直接影响结构的抗弯能力。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。由此可见,钢筋锈蚀对桥梁结构的危害是十分严重的,有时甚至是致命的。
  (四)桥面铺装的损坏
  桥面铺装病害是多种因素共同作用的结果铺装层直接承受高速行车的,中击、剪切与磨耗,并直接受风霜雨雪及气温变化的作用、同时又受主梁的约束,因此其受力状况十分复杂设计其合理的厚度和最佳组合方式以及采用何种材料施工都是有待研究的课题。在施工方面:一是高程控制不准或梁体拱度控制不准导致铺装层厚薄不均匀,混凝土铺装层内钢筋网保护层厚薄不均使荷载作用下厚度不足部分首先破碎;二是铺装层施工前梁体顶面浮层处理不彻底,导致混凝土铺装层与梁体混凝土结合不密贴;三是防水层施作不精细出现漏水或渗水现象雨水、融雪剂和含有空气中多种有害化学物质的水渗入混凝土铺装层内引起钢筋锈蚀,导致混凝土开裂、破碎;四是泄水管、伸缩缝、施工缝等薄弱环节处理不当造成先局部破损然后扩展成大面破碎。在使用方面:有超载车辆的反复碾压使得铺装层不堪重负,过早破碎维修养护不及时等其他许多偶然因素致使桥面铺装层破碎。桥面铺装破碎致使行车速度减慢、交通量减少,甚至可能中断交通。
  (五)橡胶支座变形受损
  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、下部的重要的部件。设计方面,每种橡胶支座都有抗压容许应力当静载与动载之和长期超过支座的抗压容许应力上限时,支座就会表现为永久性非弹性变形直至严重损坏。施工方面主要是:①支撑垫石、梁体与支座结合部不平整或不水平,导致支座受力不均匀使得应力集中部位过早破坏,②梁体就位不准时本应吊离支座重新准确就位而只简单前后挪动预制梁体来纠偏,使得支座还未使用就受损。当然也不排除有些支座本身质量存在问题。支座受损后造成梁体局部下沉、桥面破坏,及有可能造成重大交通事故。
  (六)墩台基础病害
  桥梁墩台基础在常年使用过程中,除了承受桥梁本身荷载外,还将承受土的压力,流水压力风力,浮力和冰压力等等各种力的作用。另外,桥梁墩台还受自然界各种因素的影响,以及由于过桥车辆重量的增加,墩台基础经常受到过重荷载的作用,因此,桥墩台也会出现不同程度的损坏。
  (七)桥头跳车
  高速公路桥头处路基沉陷。路面出现凹陷,车辆行驶到桥头处时发生明显的颠簸。其主要原因:一是路桥结构刚度相差很大;二是路基施工没有达到设计要求,台后压实度达不到标准,高填土路堤本身出现压缩变形;三是路面水渗入路基,使路基软化,水土流失造成桥头路基下沉;四是桥头路堤及锥坡范围内地基填筑前清理不彻底,尤其是软土路基处理不好;五是台后填土材料采用不当,或填土含水量过大。
  (八)泛油
  粘结料或沥青浆溢出路面形成局部黑而光亮的斑面。由于混合料中沥青用量过大,在严重泛油路段沥青面层发光发亮,或者高温时下层结料上溢等,都会引起泛油,抗滑性能达不到行车要求是往往会造成交通事故。   (九)搓板
  路面不是很平稳,断断续续有包隆起,虽然表面看上去不明显,但是车辆在其上行走的过程中容易出现频率较高的簸感。
  二、病害处理措施
  (一)裂缝的防治措施
  一是要重视桥面层的设计和施工,桥面的铺装层直接承受着过往车辆的碾压,如果对其不加以重视,就会为日后的早期损坏埋下隐患。二是要加强对过桥车辆载重的控制,坚决杜绝超载车辆上桥。三是要重视对桥梁的保养工作,一旦出现裂缝,要及时清理缝中杂物并予以修补,以免裂缝扩大造成更严重的破坏。
  (二)钢筋锈蚀的防治措施
  在出现锈蚀的区域,首先清除所有锈蚀区域的混凝土,然后对钢筋采用喷砂法和超高压水枪进行喷射除锈处理,如果钢筋严重锈蚀,根据验算结果确定修复部位并增加钢筋数量,然后浇注高强混凝土。当混凝土层较薄无法立模施工时,采用喷射混凝土浇注。同时,还可以采用物理方法防锈,即在钢筋表面增加环氧树脂涂层,在发达国家,带有环氧树脂涂层的钢筋被广泛应用于桥梁等工程建设中。良好的涂层能有效防止钢筋锈蚀,大大延长结构使用寿命。
  (三)伸缩缝损坏的防治
  (1)安装伸缩缝时要使主梁与伸缩缝连接牢固,这样外力作用可以通过伸缩缝均匀的传递给主梁,有效地减小冲击力;
  (2)增火伸缩缝本身的刚度,使其与前后混凝土保护带刚度大体相当,这样可以有效地减少由于伸缩缝本身刚度不足而造成的前后混凝土保护带开裂;
  (3)养护管理要到位,及时清理伸缩缝内的杂物并更换损坏严重的伸缩缝。
  (四)桥面铺装病害的防治措施
  对于桥面铺装病害,可以采用新近开发的冷轧带肋钢筋和钢纤维混凝土材料防护。冷轧带肋钢筋与普通钢筋相比,设计强度大幅度提高,与混凝士粘结握裹力强。同时,冷轧带肋钢筋网有良好的整体刚度,不易变形,在桥面混凝土施工时不会出现局部钢筋网陷落的情况。采用了钢纤维混凝土这一新型高强复合材料来对桥面修理、补强,既可提高桥面的抗裂性、耐磨性、耐久性,又可延长桥梁的使用寿命和减少维修。
  (五)支座病害的防治
  对于支座出现橡胶老化鼓包、剪切变形等病害的,要及时的更换支座;支座出现脱空的,要用钢板垫实、垫平,出现完全脱空的要更换支座;支座出现位移的要把支座移到初始位置。
  (六)桥头跳车的处理措施
  一是对跳车较轻、沉陷面积不大、凹深小于4cm、路面基层没有破坏的桥头,可采用沥青砼填补找平;二是对跳车较重、沉陷面积较大、路面基层出现破坏的桥头,清除已破坏的旧基层,采用刚性、半刚性基层,重铺沥青砼(长度宜大些);三是对路面基层未破坏、整体范围下沉较大、变形较快的桥头,经查确实是因桥头路基地基软弱的,可采用钢花管注浆加固基底,然后面层找平;四是对因防护不当、水毁造成的基础掏空等情况产生的沉陷,应视具体情况先将破坏根源处理好,采取相应的措施后,再处理基层和面层。
  (七)墩台基础的加固
  (1)基础加固方法。包括水泥灌浆加固法;扩大基础加固法;钢筋混凝土套箍加固法;增补桩基加固(打入桩或钻孔灌注桩)法和人工地基加固(改良地基)法等。
  (2)墩台加固方法。包括钢筋混凝土套箍或护套加固贯通裂缝的墩台法;用支撑法或增设挡土墙法处理墩台滑移;用顶升法加固产生过大沉降的桥梁结构等。
  (八)泛油的处理措施
  (1)对于路表轻微泛油,表面石子仍外露的路段可不作处理。
  (2)对于局部施工质量差引起水损坏且出现坑槽破坏的,宜按坑槽修补方法处治。
  (3)对于大段泛油严重,磨擦系数降低较多,影响行车安全的可采用碎石压入法处治或铣刨原路面重新摊铺面层。
  (九)搓板的补救方法
  如果是因为上下面层的滑动所引起的搓板,或搓板面积较大、较严重时,应将面层全部铲除,并低于原路面,其深度应大于用于修补沥青混合料最大集料粒径的2倍,槽壁与糟底垂直,清除下层表面的碎屑、杂物及粉尘后,喷洒0.5lg/m2左右的粘层沥青,重新铺筑沥青面层。
  参考文献:
  [1]李宝强.浅谈道路桥梁病害原因及一般处理措施[J].山西建筑,2011(6).
  [2]冯兴奎.道桥病害的成因及其处理方法[J].科技致富向导,2011(6).
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