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【摘 要】 为确保广泛分布于道路的大量混凝土桥梁的安全运营、延长混凝土桥梁的使用寿命,必须重视桥梁病害的研究和总结,采取有效的修复加固措施。本文主要阐述道路桥梁病害成因,常见的病害,路桥加固的重要性,以及路桥加固的方法。
【关键词】 道路桥梁;结构病害;加固措施
近几年交通运输行业重型车辆以及工程用重型运输车越来越多,路桥的负荷也逐年加重,随着旧桥部分逐渐老化,破损或者因原来设计标准限制,很多混凝土桥梁因耐久性不够促使结构失效,甚至有一定数量的混凝土桥梁受损极为严重,或者已经处于超期运营的状态。假如不能加强路桥结构病害的重视,未能采取有效加固措施进行修复,必将促使桥梁的安全性造成严重威胁。
一、常见的道路桥梁结构病害
(一)钢筋生锈侵蚀。道路桥梁建设中需要大量的钢筋材料作为建设的主体,钢筋材料不仅可以加大路面的承载能力还可以使路面的抗弯能力增加,在道路桥梁结构中承载着重要的力学作用。一旦钢筋生锈侵蚀,对道路桥梁结构危害重大,首先腐蚀部分体积膨胀,挤压混凝土,造成混凝土开裂;其次道路桥梁的力学性能降低;最后腐蚀物外流影响美观。
(二)主梁裂缝与主梁变形病害。主梁是道路桥梁力学的主要承担着,一般情况下,车辆重量的压迫长期积累就会形成主梁裂缝,严重就会形成主梁变形,在保证道路桥梁使用寿命的前提下,属正常现象。但是裂缝的产生是内部的钢筋与雨水、空气想接触,产生钢筋锈蚀危害,同时使砼强度降低。
(三)主拱圈产生裂缝。主拱圈结构有效的利用了拱形的力学性质,增加了道路桥梁的承载能力,保证了道路桥梁的稳定性。但是在拱顶前后的十米左右范围内,由于受力和环境等原因容易出现拱肋裂缝、纵向裂缝、U形裂缝、横向裂缝等,这些裂缝是道路桥梁的安全隐患。
(四)墩台基础损坏。墩台基础是整个道路桥梁结构的基础,它需要承载车辆的重量,同时还要承载桥体的重量,除此之外风力、浮力、流风压力等需要墩台基础承受。所以墩台基础在桥梁结构中起着重要的作用,受到各种作用力的影响,会出现各式各样的损坏。
二、路桥病害形成原因
桥梁结构一定要具备充足的强度,进而才能承受住作用在上面的重力与附加力;结构各部位一定要有充足的刚度,促使它在荷载作用下不会产生太大的挠曲与变形;结构各部尺寸大小要适宜,从而使得它能够承受住轴向压力,构件不会发生屈曲,导致稳定性丧失。与此同时结构必须具备极高的耐久性。因为作用荷载较为随机,材料强度又具有离散性,制造和施工质量又具有分散性,价值计算假定也有近似性,因而促使长期使用期间桥梁结构形成病害,其具体原因主要表现在以下几个方面:
(1)原来的设计荷载所预留的安全系数比较低,交通发展后因为车辆荷载变大(特别是超载和超速)现象的出现,使得桥梁由于承载能力不够而出现结构性破损病害。(2)桥梁的结构设计里存在缺陷,比如采用的桥型结构不合理,施工设计假定不太科学等。(3)桥梁施工质量不高,又不能按照施工设计要求以及施工规程开展施工作业,以至于桥梁结构功能不全面。(4)对桥梁后期养护工作重视程度不够,不能及时把已经产生的病害问题消除掉。(5)洪水等各种自然病害经常会破坏桥梁结构。(6)桥梁所处区域地质条件比较差,比如滑坡、软基等常会促使桥梁发生病害问题。
三、路桥加固的重要性
(一)从经济上分析,桥梁加固可以节省大量投资,收到良好的社会经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施,不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用;而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成,早期设计施工的高速公的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害;同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,满足现代化交通运输的需求。
(二)在路桥使用期间内,任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁,由于当时人们对铺装功能、病害认识有限,往往存在配筋偏小,钢筋直径过细,铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品,不仅受自然环境的影响(如大气腐蚀、温度、湿度变化等),而且还受到使用环境的影响,难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。
四、路桥结构病害加固处理措施
一般在桥梁结构出现病害问题后,要及时采取有效措施对病害区域进行加固维修或更换。桥梁加固工程通常需要按照下面工作程序进行施工:检定结构的可靠性→制定并确定加固方案→进行加固设计→开展施工组织设计→开展施工作业→进行验收。所谓检定结构可靠度主要针对病害结构病情而言的;加固方案犹如处方,加固设计属于现行规范和相关标准进一步深化加固方案的过程;加固施工主要指针对被加固结构根据加固设计开展加固施工作业的过程,相对大型结构的加固而言,为了保证加固质量与安全,施工前要将施工组织设计编制好。
(一)对主跨梁体进行加固。一旦梁体出现变形或者裂缝比较严重时,承载能力便会下降,这时需要加强桥梁观测和试验检测,并分析造成这种现象的原因,从而制定出科学合理的加固处理方法。一些梁体刚度和承载能力不够,就需先采取灌缝胶灌注对裂缝和外露部位除锈或者阻绣处理,之后采取结构胶进行修复或者植筋,等到最后再重新浇筑混凝土进行加固。
(二)桥面铺装加固法
1、重新浇筑混凝土面板法。重新浇筑混凝土面板法主要使用于桥面板破裂或者损坏等,较为严重的情况。这种情况下,一般的修补方式不能从根本上解决问题或者不能达到很好的修补效果,只能从新浇筑版面。这种情况主要是由混凝土质量不过关或者施工中出现失误或者操作不当等行为造成的。主要修补措施有:第一、拆除全部原有的行车道铺装;第二、清扫行车道表面;第三、重新铺装和浇筑;第四、验收施工质量。其中需要注意的是铺入适量的短钢筋或者钢筋网,可以有效的提高道路桥梁的安全性。
2、局部修复凿补法。局部修复凿补法主要适用于局部病害较为严重但是范围不是很大的危害,主要针对表面裂缝或破损的问题。首先,将原来损坏的混凝土路面进行处理,抚平表面凿毛,深度控制到露出骨料为止。其次,保证断面的清洁与湿润度,用清水清洗直到湿润但不会积水为止。之后,使用相同的混合材料对破损出进行修补,并铺平,保证与原路面保存相同高度。最后,对施工质量进行验收,保证施工在桥梁承载能力范围内。
3、桥面补强层加固法。桥面补强层加固法主要应用于桥面出现裂缝、破损、剥离等情况,针对桥面出现的重点问题,使用的一种强加性的方式。主要就是在保证原道路桥梁路面清洁的前提下,在表面加筑一层混凝土或者钢筋混凝土来直接填铺,达到增加梁板的抗弯能力、增加梁板的高度的效果。这是加强桥梁承载能力的一种有效的方法。
(三)加大截面加固法。加大截面加固法,也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。该法工艺简单、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长,加固后的建筑物净空有一定減小。
五、结束语
总之,近些年交通运输的发展必然加大道路桥梁的承载量,各种病害防不胜防,如果不能采取有效措施及时处理好,会极大的影响到路面的正常运营,也会给桥梁本身安全构成威胁,所以相关施工单位一定要提高对桥梁结构病害的重视,尽早采取有效措施进行处理,才能确保路桥工程质量。
参考文献:
[1]黎舒良.沥青路面早期病害原因和防治措施[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2012(06).
[2]王波,邱祖声.道路桥梁结构病害与加固分析[J].科技创新与应用,2012(11).
【关键词】 道路桥梁;结构病害;加固措施
近几年交通运输行业重型车辆以及工程用重型运输车越来越多,路桥的负荷也逐年加重,随着旧桥部分逐渐老化,破损或者因原来设计标准限制,很多混凝土桥梁因耐久性不够促使结构失效,甚至有一定数量的混凝土桥梁受损极为严重,或者已经处于超期运营的状态。假如不能加强路桥结构病害的重视,未能采取有效加固措施进行修复,必将促使桥梁的安全性造成严重威胁。
一、常见的道路桥梁结构病害
(一)钢筋生锈侵蚀。道路桥梁建设中需要大量的钢筋材料作为建设的主体,钢筋材料不仅可以加大路面的承载能力还可以使路面的抗弯能力增加,在道路桥梁结构中承载着重要的力学作用。一旦钢筋生锈侵蚀,对道路桥梁结构危害重大,首先腐蚀部分体积膨胀,挤压混凝土,造成混凝土开裂;其次道路桥梁的力学性能降低;最后腐蚀物外流影响美观。
(二)主梁裂缝与主梁变形病害。主梁是道路桥梁力学的主要承担着,一般情况下,车辆重量的压迫长期积累就会形成主梁裂缝,严重就会形成主梁变形,在保证道路桥梁使用寿命的前提下,属正常现象。但是裂缝的产生是内部的钢筋与雨水、空气想接触,产生钢筋锈蚀危害,同时使砼强度降低。
(三)主拱圈产生裂缝。主拱圈结构有效的利用了拱形的力学性质,增加了道路桥梁的承载能力,保证了道路桥梁的稳定性。但是在拱顶前后的十米左右范围内,由于受力和环境等原因容易出现拱肋裂缝、纵向裂缝、U形裂缝、横向裂缝等,这些裂缝是道路桥梁的安全隐患。
(四)墩台基础损坏。墩台基础是整个道路桥梁结构的基础,它需要承载车辆的重量,同时还要承载桥体的重量,除此之外风力、浮力、流风压力等需要墩台基础承受。所以墩台基础在桥梁结构中起着重要的作用,受到各种作用力的影响,会出现各式各样的损坏。
二、路桥病害形成原因
桥梁结构一定要具备充足的强度,进而才能承受住作用在上面的重力与附加力;结构各部位一定要有充足的刚度,促使它在荷载作用下不会产生太大的挠曲与变形;结构各部尺寸大小要适宜,从而使得它能够承受住轴向压力,构件不会发生屈曲,导致稳定性丧失。与此同时结构必须具备极高的耐久性。因为作用荷载较为随机,材料强度又具有离散性,制造和施工质量又具有分散性,价值计算假定也有近似性,因而促使长期使用期间桥梁结构形成病害,其具体原因主要表现在以下几个方面:
(1)原来的设计荷载所预留的安全系数比较低,交通发展后因为车辆荷载变大(特别是超载和超速)现象的出现,使得桥梁由于承载能力不够而出现结构性破损病害。(2)桥梁的结构设计里存在缺陷,比如采用的桥型结构不合理,施工设计假定不太科学等。(3)桥梁施工质量不高,又不能按照施工设计要求以及施工规程开展施工作业,以至于桥梁结构功能不全面。(4)对桥梁后期养护工作重视程度不够,不能及时把已经产生的病害问题消除掉。(5)洪水等各种自然病害经常会破坏桥梁结构。(6)桥梁所处区域地质条件比较差,比如滑坡、软基等常会促使桥梁发生病害问题。
三、路桥加固的重要性
(一)从经济上分析,桥梁加固可以节省大量投资,收到良好的社会经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施,不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用;而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成,早期设计施工的高速公的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害;同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,满足现代化交通运输的需求。
(二)在路桥使用期间内,任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁,由于当时人们对铺装功能、病害认识有限,往往存在配筋偏小,钢筋直径过细,铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品,不仅受自然环境的影响(如大气腐蚀、温度、湿度变化等),而且还受到使用环境的影响,难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。
四、路桥结构病害加固处理措施
一般在桥梁结构出现病害问题后,要及时采取有效措施对病害区域进行加固维修或更换。桥梁加固工程通常需要按照下面工作程序进行施工:检定结构的可靠性→制定并确定加固方案→进行加固设计→开展施工组织设计→开展施工作业→进行验收。所谓检定结构可靠度主要针对病害结构病情而言的;加固方案犹如处方,加固设计属于现行规范和相关标准进一步深化加固方案的过程;加固施工主要指针对被加固结构根据加固设计开展加固施工作业的过程,相对大型结构的加固而言,为了保证加固质量与安全,施工前要将施工组织设计编制好。
(一)对主跨梁体进行加固。一旦梁体出现变形或者裂缝比较严重时,承载能力便会下降,这时需要加强桥梁观测和试验检测,并分析造成这种现象的原因,从而制定出科学合理的加固处理方法。一些梁体刚度和承载能力不够,就需先采取灌缝胶灌注对裂缝和外露部位除锈或者阻绣处理,之后采取结构胶进行修复或者植筋,等到最后再重新浇筑混凝土进行加固。
(二)桥面铺装加固法
1、重新浇筑混凝土面板法。重新浇筑混凝土面板法主要使用于桥面板破裂或者损坏等,较为严重的情况。这种情况下,一般的修补方式不能从根本上解决问题或者不能达到很好的修补效果,只能从新浇筑版面。这种情况主要是由混凝土质量不过关或者施工中出现失误或者操作不当等行为造成的。主要修补措施有:第一、拆除全部原有的行车道铺装;第二、清扫行车道表面;第三、重新铺装和浇筑;第四、验收施工质量。其中需要注意的是铺入适量的短钢筋或者钢筋网,可以有效的提高道路桥梁的安全性。
2、局部修复凿补法。局部修复凿补法主要适用于局部病害较为严重但是范围不是很大的危害,主要针对表面裂缝或破损的问题。首先,将原来损坏的混凝土路面进行处理,抚平表面凿毛,深度控制到露出骨料为止。其次,保证断面的清洁与湿润度,用清水清洗直到湿润但不会积水为止。之后,使用相同的混合材料对破损出进行修补,并铺平,保证与原路面保存相同高度。最后,对施工质量进行验收,保证施工在桥梁承载能力范围内。
3、桥面补强层加固法。桥面补强层加固法主要应用于桥面出现裂缝、破损、剥离等情况,针对桥面出现的重点问题,使用的一种强加性的方式。主要就是在保证原道路桥梁路面清洁的前提下,在表面加筑一层混凝土或者钢筋混凝土来直接填铺,达到增加梁板的抗弯能力、增加梁板的高度的效果。这是加强桥梁承载能力的一种有效的方法。
(三)加大截面加固法。加大截面加固法,也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。该法工艺简单、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长,加固后的建筑物净空有一定減小。
五、结束语
总之,近些年交通运输的发展必然加大道路桥梁的承载量,各种病害防不胜防,如果不能采取有效措施及时处理好,会极大的影响到路面的正常运营,也会给桥梁本身安全构成威胁,所以相关施工单位一定要提高对桥梁结构病害的重视,尽早采取有效措施进行处理,才能确保路桥工程质量。
参考文献:
[1]黎舒良.沥青路面早期病害原因和防治措施[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2012(06).
[2]王波,邱祖声.道路桥梁结构病害与加固分析[J].科技创新与应用,2012(11).