城市桥梁病害分析及养护对策

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  摘要:桥梁是城市道路交通的咽喉,更是确保整个城市道路交通系统正常运营的关键。在已建成和使用的桥梁中,已经出现了许多病害,这些问题在一定程度上影响了城市的交通运输,束缚了城市的经济发展。本文通过对广州市某区的43座城市桥梁检测,对桥梁出现的病害进行了分析并提出了对应的养护措施。
  关键词:桥梁检测、病害分析、养护措施
  City bridge diseases analysis and maintenance policy
  Wang Cheng tao
  South China University of technology, Guangzhou, 510640, China
  Abstract: The bridge is not only the throat of urban road traffic, but also the key of the whole city road traffic system normal operation. In the completed and use of the bridge, there have been many diseases, these problems has impact the city's transportation and the economic development of the city to some extent. This article through the city bridge test of 43 bridges of Guang zhou xxx district, analyze the reason of diseases appeared and give response maintenance measure.
  Keywords: bridge test, disease analysis, maintenance measure
  0 引言
  城市桥梁对于城市道路交通起着非常关键的作用,时常被称之为城市的咽喉要道。在已建成并投入运营的桥梁中,已经出现了许多病害与损坏问题,在一定程度上制约了城市经济的发展。影响现有桥梁的因素既有来之设计、施工、养护,也有管理方面的因素。本着基础设施服务于经济建设的重任,加强城市桥梁的养护与和加固显得尤为重要。
  1 桥梁概况
  在所检测的43座桥梁中,共包括跨江桥、跨河涌桥、立交桥、高架桥、人行天桥五个类型,具体检测情况如下表1所示:
  表 1桥梁概况及评定结果
  
  
  注:完好状态等级划分:I类养护分为合格级、不合格级;II~V类分为:A级、B级、C级、D级、E级五个级别。
  
  由上表可知,该区的桥梁整体水平较好,但仍有24座桥梁有不同程度的病害需要进行处理和维修
  2 桥梁病害分析与养护措施
  现根据桥梁检测过程中发现的病害进行归纳总结如下表2所示:
  表2 桥梁病害总结
  
  桥面系 桥面铺装层蜂窝麻面、坑槽、空洞、网裂;栏杆护栏砼剥落、露筋、锈蚀;排水孔堵塞和盖板丢失;伸缩缝积砂土和破损;
  上部结构 混凝土老化、剥落、蜂窝麻面、露筋、钢筋锈蚀;主梁裂缝;
  
  下部结构 砼剥落、露筋、锈蚀;漏水;桥台开裂、护坡破损;支座失效;墩柱开裂;挡墙错台、砌石破损;
  2.1桥面系
  2.1.1桥面铺装病害分析
  造成桥面铺装病害的原因如下:
  ①结构原因:沥青混凝土铺装层与桥面不能成为一个连续的整体结构,在行车荷载的作用下出现车辙和裂缝;沥青混凝土铺装层厚度不均匀,厚度或结构强度不能满足重荷载车轮的反复作用,在车轮的作用下出现裂纹及裂缝。
  ②水的破坏:水对桥面铺装产生十分不利的影响,尤其是除冰盐水渗入水泥混凝上桥面板造成桥面腐蚀破坏,接着沥青面层逐渐产生变形、网裂和坑槽。
  ③超载车辆作用:重型超载车辆对桥面的损害比路面更为严重,当桥面铺装各层间提供的粘结力和抗剪能力不能满足受力要求时,就会造成各层分离,加速桥面的破坏。
  (2)养护措施
  在日常的养护中应采取以下措施:
  ①经常清扫,疏通排水装置排除积水,清除积土、杂物,保持桥面平整、清洁。
  ②沥青混合料桥面出现泛油、拥包、裂缝、波浪、坑槽、车辙等病害时,应及时进行处治。
  ③水泥混凝土桥面出现断缝、拱胀、错台、起皮等病害时,应及时处治。
  2.1.2 附属设施
  (1) 病害分析
  造成护栏、栏杆病害的原因多为维护不当或其他意外损坏,例如碰撞或被盗等等。
  (2) 养护措施
  ①桥梁栏杆应经常保持完好状态。若栏桿、扶手缺损,应及时补齐。
  ②钢筋混凝土栏杆开裂严重或混凝土剥落,应凿除损坏部分,修补完整。
  ③对于钢质栏杆应涂漆防锈,桥梁两端的栏杆或防撞墙端面,涂有立面标记或示警标志的,应定期涂刷。
  ④人行道块件出现松动、缺损应及时进行维修或更换。
  2.1.3 伸缩装置
  (1) 病害分析
  伸缩缝装置病害的原因主要有:
  ①荷载作用。巨大的车轮冲击可造成伸缩缝部件破损、脱落、松动,从而加速伸缩缝的损坏,影响其使用寿命。
  ②管理与维护。对散落的伸缩装置上的杂物不能及时清理,会严重影响伸缩装置的自由伸缩,从而对其构成损坏。
  (2) 养护措施
  为了保证伸缩装置的使用年限,要禁超载车辆驶入,及时清除缝中杂物,定期检查伸缩装置各部位构件是否松动或局部破坏,若有损坏或功能失效,应及时修理或更换,更换的伸缩装置应选型合理,伸缩量应满足桥跨结构变形需要,安装应牢固、平整、不漏水。
  2.1.4 排水装置
  排水不畅使桥面水不能及时排除,浸泡桥面铺装,使沥青从骨料上剥落,积水再透过损坏的防水层和主梁上的裂缝接近主梁钢筋并使之发生锈蚀,或者是从梁体表面上流下,既影响桥梁外观又会对梁体造成腐蚀。另外,桥面排水不畅会降低桥梁的通行能力,影响行车安全,严重的会导致车轮发生“飘滑现象”[1]。
  为防止雨水的渗入对桥面及下层结构造成损坏,理应做到:排水装置的连续性、边缘连接的密封性、层间连接的紧密连接粘结。在日常的工作中要保证泄水孔、排水槽的畅通,对于破损的排水设施及时更换,已达到及时排水的作用。
  2.2上部结构
  2.2.1 梁桥上部结构病害分析
  上部结构出现的主要病害为混凝土的老化、剥落,钢筋锈蚀、漏筋以及主梁裂缝,而钢筋混凝土的病害成因主要与保护层厚度、钢筋配置以及施工阶段的原因造成,本文主要对主梁裂缝的成因进行分析,原因如下[2]:
  1) 温度变化。当外部环境或结构内部温度发生变化, 混凝土将发生变形,当变形受到约束时,结构内部将产生应力, 当应力值超过混凝土抗拉强度时会导致温度裂缝的产生。
  2) 荷载多大。鉴于所检测的桥梁的使用年限已久,由于当时规划、设计、施工方面的不足,现有桥梁已不能承受日益增长的交通压力,造成桥梁超负荷运行,再加上过载超载车辆,是桥梁的主要承重部件产生裂缝,如T型梁出现的横隔板裂缝。
  3) 钢筋锈蚀。由于混凝土质量不好或保护层厚度不足,当二氧化碳碳化侵蚀到钢筋表面或其他的氯化物渗入,均可引起钢筋锈蚀。钢筋锈蚀对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥落,产生沿钢筋方向的纵向裂缝。
  4) 基础变形。桥梁所处地区位于珠三角地区,软基对于基础造成了很大影响。基础竖向不均匀沉降或水平方向位移, 使结构物产生附加应力, 超过钢筋混凝土结构物的抗拉能力时, 则导致结构构件开裂。
  2.2.2 养护措施
   (1)常见病害的处理方法有:对梁(板)桥梁体混凝土的空洞、蜂窝、麻面、表面风化、剥落等应先将松散部分清除,再用高强度混凝土、水泥砂浆或其他材料进行修补,并按照规定程序进行养生。梁体若发现露筋或保护层剥落,应先将松动的保护层凿去,并清除钢筋锈迹,然后修复保护层;如损坏面积不大可用环氧砂浆修补,如损坏面积过大可用喷射高强度等级水泥砂浆的方法修补。
  (2)裂缝处理方法:当裂缝宽度在限值范围内时,可进行封闭处理,一般涂刷环氧树脂胶;当裂缝宽度大于限值规定时,应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其他灌缝材料;当裂缝发展到比较严重时,应加强观测和查明原因,并按照对应的病害原因采取加固措施进行处理,常用的加固方法如粘帖钢板法、碳纤维加固法、体外预应力加固法、增大截面法等等。
  2.3 下部结构
  2.3.1 墩(台)帽
  1)病害分析
  盖(帽)梁的主要病害有:表面缺损、露筋、锈蚀、局部破坏等,造成帽梁病害的原因可能是混凝土保护层过薄,混凝土碳化进而使钢筋锈蚀。
  2)养护措施
  帽梁的养护维修措施可以上面所建议的关于上部结构中混凝土方面的病害的维修和养护方法。
  2.3.2 桥台、桥墩与基础
  1)病害分析
  桥墩及基础病害主要表现为缺损、露筋、由冲刷和沉降引起的裂缝、破损、倾斜等各种病害。桥台及基础的病害:风化剥蚀、灰缝脱落、裂缝、超出限制范围的沉降和冲刷。
  2)养护措施
   (1)桥墩、桥台的日常养护和维修应做到:保持墩台表面整洁,及时清除墩台表面的青苔、杂草、灌木和污秽。对发生灰缝脱落的圬工砌体,应清除缝内杂物,重新用水泥砂浆勾缝。墩、台表面发生侵蚀剥落、蜂窝麻面、裂缝、露筋等病害时,应采用水泥砂浆修补。
  (2)基础部分的日常养护和维修应做到:洪水过后,应及时清理河床上的漂浮物;发现任何有可能破坏桥梁安全的行为,应及时制止。若基础冲刷过深或基底局部掏空,应立即抛填块石、片石、铅丝石笼等进行维护。桥下河床铺砌出现局部损坏时应及时维修。若砌块损坏,可补砌或采用混凝土修补。对设置的防撞、导航,警示等附属设施应经常检查、维护,使其保持良好状态[3]。
  2.3.3 锥坡、翼墙与调制结构物
  1) 病害分析
  锥坡、翼墙的病害主要有:开裂、沉降、位移、倾斜等造成功能丧失。锥坡及桥台护坡圬工体破坏、坍塌,会失去护坡作用:河底铺砌残缺,桥下河床下降,致使基础严重外露;调治构造物损缺,使水流无约束力,会加剧洪水对桥梁某一薄弱部位冲刷掏空。
  2)养护措施
  锥坡应保持完好,当锥坡出现开裂、沉陷或被洪水冲空时,应及时采取措施进行维修加固或重砌。翼墙出现下沉、断裂或其他损坏时,应具体分析其原因并及时采取适当方法进行维修加固。
  2.3.4 支座
  1)病害分析
  支座的失效与支座的材料有很大关系,如接触面的光洁度不够,材质较差等,导致支座破坏而失效。在使用期间的养护不良,没有对支座进行定期的维护而造成支座失效,支座失效将引起桥梁受力状态改变,最终导致梁板开裂。
  2)养护措施
  在日常维护中,要保证支座的清洁、完整,清清除支座周围的垃圾、油污,防止积水,保证支座的正常工作。对于需要涂油的支座要定期进行涂抹润滑油,需要防锈的钢支座,还需定期涂刷防锈漆[4]。对于已经损坏和功能完全丧失的支座,要及时地维修和更换,更换时还应按照有关规定,使更换后的支座发挥正常的作用。
  3 加强桥梁养护
  3.1 提高养护的认识
  城市桥梁管理部门要提高对桥梁养护的认识,充分认识到日常养护是提高桥梁通行能力和延长桥梁使用寿命的必要措施。把“加强现有桥梁的保养、维修与加固工作,使其能经常处于完好的技术状态,延长其使用年限”作为当前城市桥梁养护的中心工作来抓,促进桥梁养护工作的健康发展。
  3.2 充足的资金投入
  充足的资金是桥梁养护的一大保障,为了做好桥梁的养护工作,需要制定养护计划和资金的使用,对于一般性养护和规模较大的维修应采取适当的资金配给方案。此外,为了使桥梁检测手段现代化,还需购置必要的检测仪器和设备,将新科技产品用于桥梁检测,逐步使桥梁养护工作走向规范化、科学化。
  3.3 加强桥梁养护数据采集
  传统的桥梁养护数据采集通常是检测人员现场采集数据,然后再输入到计算机。在这个过程中,由于数据的繁多复杂,难免会出现错误,也就不能保证数据的准确性。随着科技的进步,大量的科技产品的出现使我们的数据采集有了更放便、快捷手段。例如桥梁PDA的使用,为我们的桥梁数据采集减轻了很多负担,大大提高了数据采集的效率和准确度。
  3.4 完善桥梁管理系统
  搞好橋梁管理系统,为桥梁养护管理提供准确可靠、运用方便的技术资料。加强桥梁调查与检查,不断为管理系统提供新资料,为了系统地反映桥梁的技术状况,要随时发现桥梁缺损和异常情况,提出养护措施,对桥梁进行经常性检查、定期检查及特殊检查。
  3.5 加大控制力度
  加大力度整治超载车辆,严禁超载车辆强行过桥。设立桥梁必要的限载设施,保证桥梁不致超载损坏而危及行车安全,设立各种限载、限速、限宽等禁令性标志,并将这些标志作为桥梁的一部分进行养护,因损坏或被盗而遗失的应及时补上。
  4 结论
  本文主要根据实际桥梁检测中城市桥梁的病害情况对病害产生的原因进行了分析并给出了相应的养护维修方法。加强城市桥梁的养护维修工作是保障城市正常的交通运行和人们正常生活的重要内容,增强城市桥梁养护意识,真正落实“建养并重,强化管理”的方针,结合当地城市的发展要求,本着因地制宜的原则对城市桥梁现存的问题加以解决,保证其发挥正常的功能 。
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