1 橋梁常見病害及產生的原因
通過實地調查,發現橋梁病害主要發生在建設年代久、設計荷載較低的一些橋上,以六、七十年代修建的拱類橋居多;也有個別新橋由于施工質量較差出現病害的。超重車輛是造成橋梁病害的一個重要原因,而缺少養護或養護不當又加速了橋梁的損壞。按橋梁基礎、下部結構、上部結構和橋面系等分類把橋梁病害大致歸納如下:
1.1下部結構
實體式墩臺多由于基礎開裂或沉陷而引起的豎向裂縫或傾斜;柱式或框架式墩臺由于受力截面小,在荷載增加過大及基礎變位雙重影響的情況下,易造成蓋梁或立柱產生裂縫,使立柱鋼筋銹蝕,因而減小了立柱的有效受力截面,減少其承載能力。
1.2上部結構
梁式橋除普遍存在支座老化、傾倒、銹蝕等通病外,主粱受力狀況一般良好,少部分梁體跨中撓度偏大并出現裂縫,梁底混凝土保護層出現開裂、脫落等現象。拱類橋病害偏多,其中石拱橋多產生由于基礎沉陷而引起的拱圈橫向開裂,而位于半填半挖路段的石拱橋則易產生順橋向裂縫、側向外傾等;桁架拱橋多為70年代水利部門所建,一般主拱圈矢跨比、斷面尺寸均過小,由于荷載的增加,易產生變形,使得拱圈拱腹部位鋼筋保護層開裂、脫落,鋼筋銹蝕;雙 拱橋除主拱圈易產生類似桁架拱橋的病害外,其拱坡一般由于未配置鋼筋加上拱肋間的橫向聯系較弱,而在波頂產生裂縫。
1.3 橋面系
橋頭跳車、欄桿、人行道和伸縮縫毀壞是目前橋梁普遍存在的通病。而橋面鋪裝過厚、排水不暢等現象多由于養護不當或不善引起的。
2 橋梁的檢測
2.1 常規檢查
①對于橋梁的總體尺寸、各部分構件的截面尺寸、鋼筋直徑及布置、支座位置等進行詳細的檢測、記錄;② 對材料的性能如鋼筋混凝土和鋼筋的強度、彈性模量、圬工拱橋的石料標號、砂漿標號等進行測定和了解;③對橋梁運營狀況,特別是橋梁存在的病害進行反復的現場觀測檢查和了解,檢查橋梁結構是否產生了位移和變形、混凝土施工質量如何、風化剝落情況以及局部的損傷、裂縫寬度、深度分布情況極其發展趨勢。
2.2 鑒定檢查
對發現的病害進行深入的檢查,判定病害的危害程度,以決定維修和加固的措施所進行的調查方式。對于不同指標的檢測分別采用以下不同的方法:
2.2.1 混凝土強度的檢測
(1)無損檢測法。無損檢測法又分機械(敲擊法、回彈儀法、撞擊法、槍擊法等)和物理(共振法、超聲波探測儀法)及綜合法。由于用單一的方法存在某些局限,測定結果不是很準確,故采用兩種或兩種以上的方法來綜合評定,則可提高測試的準確度并使應用范圍擴大。
(2)挖取試樣法。若無損檢驗結果不能滿足要求,在必要時,可采用從結構中挖取試樣,在試驗機上加載試驗,測定混凝土的實際強度。取試
樣的部位既應具有代表性,又應為結構使用的安全所允許,而且要事先驗定主要鋼筋的位置,并避開它。
2.2.2 裂縫檢測
橋梁結構出現裂縫之后,應加強檢查與觀測。根據裂縫的特征,結合設計、施工資料進行分析、查明裂縫性質、原因極其危害程度,確定是否需要修補并為修補方案的制定提供可靠的依據。檢測內容包括:① 裂縫發生的部位、走向、寬度、分布狀況以及大小和長度等;②裂縫的變化發展情況。觀測裂縫的儀器一般有塞尺、手持式讀數顯微鏡。也可采用長標距裂縫應變片、千分表引伸儀等。其方法如下:① 在裂縫兩邊設置小標桿,兩桿間的距離用卡尺測量或者用讀數放大鏡直接測量裂縫的寬度。②設置兩塊金屬板相接觸,量測并記下裂縫變化的尺寸。③利用水泥漿或石膏作成薄片的標記貼在裂縫處,或用玻璃片,較牢固的紙糊在裂縫上,觀察其是否繼續開裂。在觀測裂縫時,要求記錄氣溫的情況。
2.2.3 承載力的檢測
現有橋梁承載力的檢定,常采用以下方法:
(1)分析計算法。首先對被檢定的橋梁結構進行檢查(搜集資料、現狀檢查、材質與地基的檢驗等),然后將檢查所得的有關資料和檢驗測量結果,運用橋梁結構計算理論及有關的經驗系數進行分析計算,從而評定出橋梁的安全承載能力。承載力由下式所得 P=PoK1K2K3K4
此法的關鍵是確定各種系數,系數的建立必須經過廣泛的調查研究。理論計算法是當原橋荷載等級不清楚或上述的各種系數較難確定時,應用結構計算理論,估算出橋梁結構可能承受的最大外力(如彎矩);然后,再與實際檢定的荷載相比較,從而判定出橋梁安全承載力的方法。
(2)荷載試驗法。此法是比較普遍采用的方法,通過現場荷載試驗及測試,可以直接檢驗橋梁的實際承載力。它又分為:靜載試驗和動載試驗。靜載試驗的加載量一般為設計荷載的0.8~1.0倍,試驗前應先進行估算。如果原橋的病害較大,初步判定承載能力將降低,則加載量可先低一點,逐步加載;若需要進行超載試驗,可逐步提高加載量,但要謹慎,加強檢查,加載方法采用時間短的方式,通常是采用車輛進行加載。測試內容包括應變、撓度和裂縫。
(3)實物調查比較法。此法是由實際交通情況來檢定橋梁承載力的動態求法。它是對被檢定橋梁進行相當長期的觀測,根據橋梁通過的車輛荷載,測定車輛通過時橋梁各主要部位的撓度(跨中或產生撓度最大處)、應變、應力、裂縫開展情況等數據,然后對這些數據進行統計分析,從而得出橋梁可以承受的荷載等級。
3 舊橋通病防治對策
針對以上主要病害,我們在制定具體的橋梁維修、改造或加固方案中,主要有以下幾點做法:
(1)橋梁基礎和下部結構。在春季枯水季節和夏季洪水過后,利用橋梁定期檢查的同時,及時發現并處治病害,按常規施工方法進行處理,對于部分樁基維修、加固,要充分考慮沖刷而不致產生負面效應;對于墩、臺身產生的部分豎向裂縫,除用環氧砂漿予以封堵外,還應用鋼絞線(結合鋼板)纏繞設箍并施加一定的預應力進行處理。
(2)梁橋。除個別T粱跨中撓度過大,需加強定期觀測外,一般主梁病害主要為梁底混凝土保護層脫落,維修時應先將已碎混凝土全部清除,并給鋼筋除銹,再用環氧砂漿抹平,施工時要求密實、平整、美觀。
(3)拱類橋。主拱圈的維修、加固,應先對裸露鋼筋表面及破碎保護層進行清理,然后采用型鋼全長幫襯并填充膨脹水泥混凝土進行加固,若欲增加拱肋斷面尺寸還應配置必要的受力鋼筋;對于側墻外傾、拱肋開裂等病害處置,宜先對全橋(或相鄰部分幾跨)卸載后,才能重新進行施工,其中拱上填料的更換以二灰爐渣為宜。
(4)橋面系。大部分橋梁行車病害集中反映在橋面系、橋面鋪裝的維修,切忌直接在原橋面上加鋪,以新做8-12cm厚的35#防水鋼筋混凝土面板為宜;伸縮縫的更換可采用先進的TsT材料(無縫伸縮縫)進行現場施工,基本適用于總伸縮量在5em范圍;欄桿系列除局部損壞可按原設計進行維修外,全橋改造可采用統一的混凝土防撞護欄形式,既安全又耐久。
4 結束語
隨著交通運輸事業的發展,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,再加上許多橋梁超負荷使用,已帶來嚴重的安全隱患。而改造又限于資金的緊缺,只能采取投資較少,施工期短,又能緩解當前運輸緊張狀態的維修與加固技術措施。因此,橋梁病害的檢測與病害原因分析就顯得尤為重要。