橋梁常見(jiàn)缺陷與改造

何新建

河南省路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 商丘 476000

在橋梁工程中，時(shí)常有蜂窩、麻面、露筋、啃邊等一些影響到外觀質(zhì)量的缺陷。從這些發(fā)現(xiàn)的缺陷當(dāng)中，我們知道，大多數(shù)缺陷的存在，在一定程度上已經(jīng)或多或少地影響到了橋梁的耐久性以及觀感質(zhì)量。為了能有效消除或減少這類質(zhì)量通病的存在，以保證橋梁的耐久性和表觀質(zhì)量，筆者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)缺陷、產(chǎn)生原因及改造措施提出了一些觀點(diǎn)。

1 橋梁常見(jiàn)缺陷

交通運(yùn)輸任務(wù)日益繁重，交通量劇增，由于過(guò)去設(shè)計(jì)和施工受時(shí)代限制，橋梁結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了一系列的缺陷，發(fā)生了這樣那樣的病害，具體有以下幾種常見(jiàn)的缺陷問(wèn)題。

1.1 橋梁承載能力不足

橋梁承載能力不足是指按照現(xiàn)行需要通行的車輛進(jìn)行驗(yàn)算不能滿足強(qiáng)度要求。橋梁設(shè)計(jì)荷載偏低。造成這種問(wèn)題的原因也是多方面的，從歷史的局限性上來(lái)說(shuō)，在我國(guó)公路事業(yè)的發(fā)展當(dāng)中，大量的橋梁是在當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下建設(shè)的，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。從設(shè)計(jì)方面來(lái)說(shuō)，主要是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，計(jì)算錯(cuò)誤，施工圖不完善。橋梁設(shè)計(jì)方案的選擇是由當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件、施工技術(shù)和方法、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和使用要求等諸多因素所決定了。如果這些結(jié)構(gòu)選擇或布局不合理，都會(huì)是橋梁在運(yùn)營(yíng)當(dāng)中出現(xiàn)這樣或那樣的缺陷。同樣，在橋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算當(dāng)中，由于計(jì)算錯(cuò)誤等原因，可能給橋梁帶來(lái)先天不足問(wèn)題。

1.2 橋梁出現(xiàn)裂縫

橋梁裂縫是橋梁最常見(jiàn)的缺陷和主要病害，而病害往往是從裂縫形成而始；裂縫是結(jié)構(gòu)變形的結(jié)果，是橋梁狀況的外在表現(xiàn)。因此，重視裂縫研究，找出裂縫的原因，對(duì)于橋梁維修和加固有著直接的意義。橋梁裂縫主要有以下類型：

1）荷載引起裂縫

混凝土橋梁在靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂縫，其裂縫產(chǎn)生原因有：在設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可行性；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足等。在施工階段，施工場(chǎng)地隨便堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

2）溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮特性，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí)混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。

3）收縮引起的裂縫

在工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜裂狀，形狀沒(méi)有任何規(guī)律。影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量 ；骨料品種；水灰比 ；外摻劑；養(yǎng)護(hù)方法等。

1.3 墩臺(tái)缺陷

橋梁墩臺(tái)位于橋梁上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間，它關(guān)系到橋跨結(jié)構(gòu)在平面和高程上的位置。墩臺(tái)結(jié)構(gòu)將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給基礎(chǔ)；橋臺(tái)使橋梁與路堤相聯(lián)系，并承受橋頭填土的水平土壓力，起著擋土墻的作用；橋墩則將相鄰兩孔的橋跨結(jié)構(gòu)連接起來(lái)。橋墩的強(qiáng)度和穩(wěn)定性在一定的程度也決定了橋梁的耐久性。墩臺(tái)的主要病害有以下類型：止浮裝置的損害；限制移動(dòng)裝置的損害；輥軸的偏移和下降；銷子和輥軸的破壞；支座構(gòu)件裂痕；螺母松動(dòng)；帶頭螺栓固定螺栓的脫落；滑動(dòng)面、滾動(dòng)面銹死；下底板的破裂；各構(gòu)件的腐蝕；插座相互間接觸。支座底板：錨栓切斷；填充砂漿裂縫；支座底板混凝土碎裂；支座墊石壓壞、剝離。

2 橋梁結(jié)構(gòu)加固與改造

2.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)加固與改造

橋梁上部結(jié)構(gòu)加固與改造技術(shù)主要有以下方法：

1）增大梁截面加固方法

它的主要類型有，增焊主筋加固法；增大梁肋加固法；加厚橋面板加固法；噴射混凝土加固法；

2）粘貼加固方法與技術(shù)

它的主要類型有，粘貼鋼板加固法；粘貼鋼筋加固法；粘貼玻璃加固法；粘貼碳纖維加固法；粘貼芳綸纖維布加固法。

3）體外預(yù)應(yīng)力加固方法與技術(shù)

預(yù)應(yīng)力加固是指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力的原理，在增設(shè)構(gòu)件或原有構(gòu)建中，施加了一定初始應(yīng)力的一種加固方法。運(yùn)用此方法加固橋梁時(shí)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：施加預(yù)應(yīng)力的方式方法；預(yù)應(yīng)力損失的估計(jì)和減少預(yù)應(yīng)力損失的措施；以及預(yù)應(yīng)力加固的計(jì)算等。運(yùn)用此技術(shù)的加固法主要有，水平預(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)拉桿加固法；下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)拉桿加固法；組合式預(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)拉桿加固法。

2.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)加固與改造

橋梁的下部結(jié)構(gòu)包括：墩臺(tái)和基礎(chǔ)，他們直接承受橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載，并將荷載在傳遞給地基的受力結(jié)構(gòu)。這里如果出現(xiàn)問(wèn)題，則橋梁也就不可避免。其加固改造方法主要有：

1）擴(kuò)大基礎(chǔ)加固方法與技術(shù)

基礎(chǔ)加固的常用方法有：擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法、增補(bǔ)樁基法和人工地基加固法等。墩臺(tái)的常用加固法有：用鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固貫通裂縫的墩臺(tái)法；用支撐法或曾建擋土墻處理墩臺(tái)滑移；用頂升加固產(chǎn)生過(guò)大沉降的橋梁結(jié)構(gòu)等。

2）旋噴加固方法與技術(shù)

旋噴注漿法是利用工業(yè)鉆機(jī)將旋噴注漿置于預(yù)計(jì)的地基加固深度，借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，用一定的壓力從噴嘴中噴射漿液，沖擊土體，把土和漿液攪拌成混合體，隨著凝聚固結(jié)，形成一種新的有一定強(qiáng)度的人工地基。

3 橋梁結(jié)構(gòu)抗震加固

橋梁抗震設(shè)計(jì)是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，正確地解決結(jié)構(gòu)總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。

3.1 橋梁延性抗震設(shè)計(jì)

目前延性抗震驗(yàn)算所采用的破壞準(zhǔn)則主要有：強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則、變形破壞準(zhǔn)則、能量破壞準(zhǔn)則、基于低周疲勞特征的破壞準(zhǔn)則以及用最大變形和滯回耗能來(lái)表達(dá)的雙重指標(biāo)破壞準(zhǔn)則等。Housner在對(duì)懸臂式單質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的非線性地震反應(yīng)進(jìn)行分析后，將其破壞機(jī)理總結(jié)為：在形成完全的塑性反應(yīng)之前，出現(xiàn)某種程度的塑性應(yīng)變，由此而消耗的能量自然的構(gòu)成結(jié)構(gòu)等效粘滯阻尼的一部分；當(dāng)完全進(jìn)入塑性變形后，產(chǎn)生塑性漂移，并在單方向發(fā)展直到倒塌發(fā)生。他認(rèn)為塑性反應(yīng)階段，保證結(jié)構(gòu)不破壞的條件是讓其保有足夠的耗能能力。

3.2 橋梁抗震設(shè)計(jì)的措施

1）體系的整體性和規(guī)則性。橋梁的整體性要好，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能是連續(xù)的。較好的整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)被震散掉落，同時(shí)它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。無(wú)論是在平面還是在立面上，結(jié)構(gòu)的布置都要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻、對(duì)稱、規(guī)整，避免突然變化。

2）提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度和延性。橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，因此抗震設(shè)計(jì)要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量為最小，并使結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、剛度和延性，以防止不能容忍的破壞。在不增加重量、不改變剛度的前提下，提高總體強(qiáng)度和延性是兩個(gè)有效的抗震途徑。剛度的選擇有助于控制結(jié)構(gòu)變形；強(qiáng)度與延性則是決定結(jié)構(gòu)抗震能力的兩個(gè)重要參數(shù)。

4 結(jié)論

綜上所述，橋梁質(zhì)量缺陷是現(xiàn)代橋梁工程中常見(jiàn)的問(wèn)題，加固維修技術(shù)也不局限于以上提到的方法，生活中也滿足不了實(shí)踐的需要，新的技術(shù)還有待于進(jìn)一步去研究。

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