道路桥梁结构加固与桥面检查-交通运输论文发表

道路桥梁结构加固与桥面检查
韩朝领

摘要：文章叙述了桥梁病害的成因、桥梁加固的流程以及几种加固增强技术，即裂缝修补技术和加固增强技术及桥面检查的类目。

关键词：道路桥梁；结构损害；裂缝修补；加固增强；桥面检查

　　　一、桥梁损害及成因

　　桥梁结构应具有足够的强度，以承受作用于其上的重力和附加力；结构各部必须具有足够的刚度，以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形；结构各部尺寸必须具有适当大小，以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲，丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性，致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害，其具体原因如下：

　　1．原设计荷载偏低，交通发展后车辆荷载增大，桥梁因承载能力不足而产生病害。

　　2．结构设计中存在缺陷，如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理。

　　3．桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施。

　　4．不重视桥梁后期养护工作，没有及时消除己产生的病害。

　　5．洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。

　　6．地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。

　　二、桥梁加固的一般流程

　　在桥梁结构发生病害后，需要采取措施进行加固维修或者更换。桥梁加固工程一般应遵循以下工作程序：

　　结构可靠性鉴定—加固方案确定—加固设计—施丁组织设计—施工—验收。

　　结构可靠性鉴定，主要是对病害结构的病情诊断。加固方案好比处方，加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程。加固施工是对被加固结构按加固设计进行加固的施工过程，对于大型结构加固，为确保质量和安全，施工前应编制施工组织设计。

三、桥梁加固增强技术

　　桥梁的增强改造可以分为裂缝修补和对桥梁结构的加固增强，下面介绍其特点及其适用的场合。

　　（一）裂缝修补技术

　　裂缝修补的目的在于恢复结构物的防水性和耐久性，主要技术有：

　　1．表面处理法，在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。对于宽度发生变化的裂缝，要设法使用有伸缩性的材料。

　　2．注浆法，在裂缝中注入树脂或水泥类材料，以提高其防水性及耐久性。主要注浆材料是环氧树脂，多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法与钢钉并用，可以增强裂缝部位的整体性，是一种防止裂缝继续发展的好办法。

　　3．充填法，这是一种适合于修补较宽裂缝的方法，具体做法是沿裂缝凿一条深槽，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。
4．表面喷涂法，喷浆修补是一种在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层，来封闭裂缝的修补方法。喷浆前，需要把结构表面的剥离部分除去，再用水冲洗清洁，并在开始喷浆之前把基层湿润，然后再开始喷浆。

　　5．粘结钢板封闭法,当钢筋硂构件产生主拉应力裂缝时，可对裂缝先进行处理之后，再在裂缝处粘结钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。

　　（二）桥梁加固增强技术

　　本文以最常见的桥梁结构形式的上部结构及其常见的加固方法进行说明。

　　梁式桥上部结构加固增强技术主要有加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法。

　　加大截面加固法采用增大构件的截面面积，根据荷载大小和净空条件不同，可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。

　　外部粘贴加固法系用型钢、玻璃钢等材料通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部，以提高结构承载能力的一种方法。适用于构件尺寸受限制但又必须大幅度提高结构承载能力的场合，必须保证粘和剂的质量

　　外部预应力加固法指运用预应力原理，在增设的构件或原有构件上施加一定初始应力的一种加固方法。采用对受拉区施加预加压力，可以抵消部分自重应力，起到卸载、减小跨中挠度、减小裂缝宽度或闭合裂缝的作用。

　　改变结构体系加固法通过增设支撑或桥墩，把简支变为连续、在梁下增设如钢架等加劲梁或叠合梁，以减小梁内控制截面峰值弯矩，提高承载能力的一种加固方法。

　　增设纵梁加固法在桥梁墩、台基础稳定，并具有足够承载能力的情况下，可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁，这些新梁与旧梁连接在一起共同受力。由于应运中的车辆荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，使原梁中所受荷载得以减少，加固后的桥梁承载能力和刚度得以提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时，兼有拓宽的作用。此法适用于梁体结构基础完好，而承载能力不能满足要求的场合。

　　（三）桥梁结构加固新技术——锚喷

　　随着施喷机具的发展以及速凝剂的采用，人们把喷射硂与锚杆、钢筋网等配合起来使用，促进了锚喷技术的完善。实践证明，锚喷技术完全可以应用于桥梁上部结构的加固增强。

　　喷射硅的性能喷射硅在工艺材料及结构等方面与普通现浇硅相比有许多优点。施工中需加入速凝剂，因而又具有快凝、早期强度高的特点；锚喷技术不用或只用侧向模板，其运输、浇注、捣固合并为一道工序、设备简单、占地面积小、施工机械化程度高、速度快、效率高、节省劳动力；可设计性强，即按照加固整治的实际需要可在拱腹下施喷形成各种结构类型；不中断交通。
四 桥面检查类目
桥面的检查：主要包括桥面铺装、伸缩缝、栏杆扶手、排水设施等，文章简要的分析了桥梁检查的目的和意义，并对桥面系常见病害进行了探讨，指出检查的要点。
　　　　
　　一、桥梁检查的目的和意义
　　1.检验桥梁的结构质量，确定桥梁的可靠度推动和发展旧桥评定及新结构的计算理论
　　通过对现有桥梁的检查，对于一些重要的大桥或特大桥梁，在建成之后，可评定其设计及施工质量，确定工程的可靠度；对采用新型结构的桥梁，可验证理论的实践性和可靠性，进一步发现问题，总结经验，以便对结构设计理论及结构形式加以改进，使其更臻完善；对经过维修加固的桥梁，可检验维修加固质量，并验证加固方案的合理性与可靠性。
　　2.建立和积累必要的技术资料，建立桥梁养护数据库
　　现有桥梁大多资料不全，尤其是年代久远的桥梁，更是缺乏资料，需要通过检查，重新建立和积累技术资料，系统地收集这些桥梁技术数据，建立桥梁数据库，为加强科学管理和提高桥梁管养技术水平提供必要条件，并能指导今后的桥梁养护、加固、与维修工作。
　　3.检定现有桥梁的实际承载能力，为桥梁的使用及维修加固提供必要的依据
　　近年来随着我国工业化进程的加快，集装箱运输、矿山特种车辆及私自改装重型车辆的运行，都给现有桥梁的安全使用造成威胁。现有道路上的桥梁由于营运使用多年，主要部位出现缺陷，如裂缝、错位、沉降等，通过对现有桥梁进行检查，了解其各部位损坏的程度，核定其承载能力，为桥梁的维修加固提供必要的依据。
　　二、桥梁检查种类
　　桥梁检查的种类分为经常性检查、定期检查和特殊检查三种。经常性检查由路段检查人或桥梁养护人员进行巡视检查。目的是确保桥梁结构功能正常，使结构能得到及时的养护和紧急处治，对一些重大问题作出报告。定期检查是对桥梁结构的质量状况进行定期跟踪的全面检查。通常是依靠富有经验专职桥梁检查工程师，以目视观察为主，辅以必要的工具、常规测量仪器、照相机和其他器材等手段，实地判断病害原因，作出质量状况评分，并估计需要维修的范围及方法，或提出限制交通的建议。特殊检查是因各种特殊原因由专家们依据一定的物理、化学无破损检验手段对桥梁进行的全面察看、测强和测缺，旨在找出损坏的明确原因、程度和范围，分析损坏所造成的后果以及潜在缺陷可能给结构带来的危险。通常在下列四种情况下需对桥梁进行特殊检查：（1）有必要使用特殊设备或专门技术对定期检查作补充时；（2）在进行复杂和昂贵的维修前，须查出定期检查中未能发现的损坏情况时；（3）在发生特殊事件后，如地震、洪水灾害、采空区塌陷、岩溶损害、撞击事故和超重车辆过桥后；(4)需要使用特殊仪器需作特别详细记录的检查，拟评定结构实际状况时。特殊检查一般由现场检查和实验室测试分析两大部分组系的检查
　　1.桥面铺装的检查
　　桥面铺装的功能是使车辆安全而舒适地行驶。当桥面铺装产生病害后，会产生如下后果：
　　（1）铺装粗糙度不足或铺装层脱落，容易引起大的交通事故；
　　（2）由于桥面铺装不平整等引起汽车车辆对桥梁的冲击效应增大，使桥面板等结构的耐久性降低；
　　（3）在伸缩缝的前后，桥梁铺装层与伸缩缝装置之间的高低差不仅促使铺装本身的破坏，而且会促使伸缩缝装置的破坏。
　　桥面铺装的检查首先是调查桥面铺装的类型，然后调查铺装层存在的主要缺陷。沥青桥面铺装的主要病害有：轻微裂缝（发状或条状）、严重裂缝（龟裂、纵、横裂缝）、坑槽、车辙、拥包、磨光和起皮等。此外，沥青桥面铺装应保证足够的平整而粗糙，过分光滑雨天易使车辆打滑。水泥混凝土桥面铺装的主要病害有：裂缝、剥落、坑洞、磨光等。关于桥面铺装缺陷与损伤的外观检查方法、项目、记录格式及初步评定可参照《公路养护技术规范（JTJ073-96）》中有关条文进行。
　　2.伸缩缝装置的检查
　　伸缩缝设置于梁端构造较弱部位，因直接承受车辆的反复荷载，故最易遭受破坏。随着交通量的增大，重车增多，这些老的伸缩缝装置的破坏逐渐增多。这不仅妨碍行驶性能，而且会发展到引起结构本身的破坏，如桥面伸缩缝的损坏，使水向下渗漏从而影响梁体端部结构和造成支座锈蚀等破坏。伸缩缝装置的损坏往往还会引起驾驶员心理上不快，从而可能引发驾驶事故。各种伸缩缝装置一般具有的缺陷往往表现在伸缩缝本身的破坏损伤、锚固件损坏、接头周围部位后铺筑料的剥落、凹凸不平等等，这些缺陷也成为伸缩缝处漏水的原因，从而加速支座和结构本身的恶化。对于常见道路桥梁伸缩缝类型，伸缩缝装置本身的破坏损有以下几种。
　　U形锌铁皮式伸缩缝：（1）沥青的挤出或冷缩；（2）锌铁皮拉脱。
　　钢制板式伸缩缝：（1）钢板破坏；（2）角钢间缝隙被石块等卡死；（3）连接螺栓损坏。
　　橡胶伸缩缝：（1）橡胶件剥离、损坏；（2）锚固螺栓失效断裂；（3）伸缩缝本身下陷及高出；（4）填充料被拉离。
　　弹性体伸缩缝：（1）老化剥离；（2）软化上凸或下凹；（3）脆断。
　　仿毛勒缝：（1）缝隙填塞，石块卡死；（2）橡胶体脱掉、破坏（3）缝左右不平顺或与桥面不同高。
　　究其原因，不外乎有以下几个方面：
　　设计方面：桥面板板端刚度不足；伸缩缝装置本身刚度不足；伸缩装置锚固构件强度不足；过大的伸缩量；后浇筑填料选择有误；伸缩量计算有误。
　　施工方面：桥面板间伸缩间距的施工误差；后浇筑料的管理不良；伸缩装置安装得不好；桥面板浇筑不良；支承台做得不好。
　　其他因素：车辆荷载及频率加大；桥面板老化；后浇筑填料老化；桥头前后桥面凸凹不平；桥面清扫不彻底；支座、桥墩异常；灾害事态发生。
　　对伸缩缝装置的检查主要是目测，必要时应量测破损的范围，并在记录中详细描述。
　　3.桥面排水设施的检查
　　桥面排水设施及桥面铺装的缺陷，往往导致桥面积水，引起车辆滑移，导致交通事故。桥面排水设施的缺陷，在降雨和化雪时表现得最显着，因而对桥面排水设施缺陷的检查最好在此时进行。桥面排水设施不良，除设计上可能考虑不周外，主要是排水设施本身被破坏以及尘土、树叶、淤泥等堵塞排水设施，以致不能正常排水。桥面积水往往会通过桥面铺装的裂缝等缺陷影响桥梁主要承重结构构件的耐久性能。
　　4.栏杆、扶手及人行道的检查
　　主要检查栏杆、扶手本身破坏情况以及相互连接处是否脱落，钢制构件是否锈蚀、脱漆，对于人行道，检查路缘石是否有破碎，人行道与桥面板连接的牢固程度，等等。桥梁的桥面系状况直接与行车、行人的安全和适用性能有关，同时桥面系中存在的缺陷也会促使桥梁主要结构构件工作性能的恶化。因而对它的外观检查还得与桥下的检查紧密结合起来，才能取得较好的效果。
　　5.照明设备、交通设施检查
　　检查灯具完整性，电路正常否，灯柱有无损坏、锈蚀、变形，标志、标线是否完整、清晰
五 结束语
随着改革开放，党的富民政策，改变了人们的认识，“要致富、先修路”已成共识，加快交通基础设施建设已变成了人们的自觉行动。国家投资重点倾斜以及集资渠道的多元化，为我国公路桥梁发展提供了资金保证。展望公路桥梁发展趋势，珍惜时机，创造性劳动，为改变我国公路建设落后状况，努力工作
参考文献
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