老道口立交橋人行路扶手桿損壞原因及修復方法的研究

王勃涵，王 志

(遼寧城市交通技工學校)

1 橋梁人行路扶手護欄的結構

老道口立交橋人行路扶手桿護欄是由若干跨護欄組成，每跨的兩側由兩根主立柱，上部一根主橫梁，跨內由若干根變徑小立柱構成。主桿是由內有普通圓管，外套直徑為Ф110 mm不銹鋼管焊接制作主框架。中間的小立柱做成上細下粗形狀，上部采用直徑Ф22 mm不銹鋼管材，下部直徑采用直徑Ф38 mm的不銹鋼管材對焊而成。每跨的扶手小立柱整體做成上細下粗的圓弧結構。其造型美觀、大方而不失為一個良好的城市美景。

2 橋梁扶手護欄的損壞的故障現像

故障現象主要是扶手護欄小立柱變徑處焊口開裂，上橫桿上部凸起變形;上主橫樑管一側被向上頂起開焊變形或主立柱向上被頂起與主橋面脫離等損壞現象。

3 橋梁扶手護欄的損壞機理

橋梁上扶手桿護欄損壞的主要原因是中間小立柱上下焊接的連接部位開焊損壞后，在夏季下雨時，雨水從開裂的開口處灌入到下小立柱內，由于立柱為封閉結構，雨水無法及時排除。在冬季結冰時，由于立柱為圓柱形結構，水結冰時的膨脹作用時，無法向四周擴張，只能沿立柱的垂直方向膨脹，上部的小立柱被向上被頂起。最初中間的一些小立柱結冰膨脹時，會造成上扶手橫梁成上凸形弧狀彎曲，到后期主立柱的旁的小立柱受凍膨脹時可將橫梁與主立柱頂開焊。當兩側同時膨脹時，可造成將主立柱頂起的嚴重后果。

4 橋梁扶手護欄小立柱的損壞過程

小立柱護欄的損壞過程共有以下幾個階段。

(1)第一階段:構件開焊。

側面的小立柱護欄為上細下粗的結構，在上、下變徑的部分由一個不銹鋼平墊連接。平墊與粗、細兩管采用焊接連接。由于是焊接結構，在制造施工的過程中，存在著焊接應力、焊接裂紋、焊接不良等焊接缺陷，這些缺陷在新產品中是不易被發現的。但在北方冬夏的溫度變化較大的自然現象及使用過程中的人工損壞、機械碰撞等諸多因素的作用下，經一定的時間后，則會出現焊口開裂等故障現象。但此階段的故障現象并不明顯，一般情況下不會影響到美觀及安全。所以在此階段不會引起人們的注意。

(2)第二階段:橫桿凸起變形。

焊口開裂后，在夏季下雨季節時，大量的雨水由開裂的焊口灌入小立柱中，由于小立柱在一跨中的造型為弧形，中間的部位為最低，高度僅為180 mm，所以中間部分的小立柱最先被灌滿，而其他較高部分的立柱還沒有被灌滿。在冬季到來之時，灌入小立柱中的雨水被凍結成冰，水結冰后產生6%線膨脹，其產生的應力達960 kg/cm2，每個立柱所產生的線性膨脹力可達7 716 kg。如果在相鄰的幾根小立柱同時產生此類膨脹力作用時，作用力會成倍增加。在這種強大的作用力下橫梁開始形成上凸開變形。此階段巳嚴重影響到了橋梁的美觀，但還能保證行人的安全。

(3)第三階段:側大立柱向上頂起或上橫梁與立柱開焊。

此類現象以每年一個周期在進行中。當中間小立柱向上被頂起后，帶動兩側的立柱開裂，向兩邊蔓延，當到達兩側時，由于兩側的小粗立柱下部高度達1 050 mm，灌水時會產生了更大的線性變形，在具大作用力作用下，如果是單側損壞時，會造成橫桿與立柱開焊，橫桿的一側被向上頂起。當兩側同時膨脹時，會造成每跨的主立柱從水泥基坐中頂起造成損壞。此階段中間一部分小立柱已完全上下脫離狀態，小立柱有一部分的被人盜走，形成具大空洞，嚴重的影響到了行人的安全及扶手的美觀。

5 橋梁扶手護欄的修復及防止再次發生損壞的方法

扶手桿護欄損壞原因是由于小立柱連接部位的焊口開焊，管內灌入的雨水結冰膨脹是造成扶手護欄損壞的主要原因，那么我們就根據其損壞的機理提出防止發生損壞發生及修復扶手護欄的方法。具體可有以下幾種。

(1)填料充填法。

既然是小立柱內的水分結冰膨脹所至，那我們就把小立柱護欄內的空間填滿物料，不讓水分占有這一部分空間，就可以防止此類現像發生。方法就是在小粗立柱內充填發泡材料，用發泡材料擠占空間，使雨水無法在小粗立柱內存留，從而保證小立柱不被向上被頂起而損壞。假如有一部分的空間沒有被充填的發泡材料所占有而被水侵占，當冬季結冰時其膨脹部分被充填的發泡材料所吸收，不會給小立柱造成損壞。

(2)防水進入法。

由于雨水是從立柱護欄的上部灌進去的，如果上部是密封的，就不會有空隙，沒有空隙就不會灌進去硬水，沒有了雨水也就不會產生膨脹變形了。方法是用密封膠材料，采用現場制做的方法，制成一個個的防水小帽，套在小立柱的變徑處，形成一個阻止雨水進入防水層。只要沒有雨水進入到小立柱中，就不可能產生結冰，沒有了結冰就不能產生膨脹，也就防止了橋梁上的扶手橫梁變形損壞了。

(3)打孔排水法。

在小粗立柱上均勻分布的鉆上2～3個直徑為8 mm的孔洞，每當夏季下雨時，雨水從焊縫灌入小立柱后，雨水可由鉆的幾個孔流出，由于立柱內沒有了水，在冬季不會產生結冰。不會產生結冰，也就不會有膨脹，橫梁則不會產生變形損壞了。

6 結束語

總而言之，老道口人行路扶手桿護欄損壞的主要原因是工程在設計及施工過程中就存在的故障隱患。隱患經過一定的時間和使用過程后，在若干年的冬夏交替，焊接管路開焊進水，在冬季冷凍膨脹等作用下，是造成扶手損壞的根本原因。如果說管路開焊在目前的情況下我們無法進行防止或防止很困難的話，那么我們只能從排水的這一個行之有效的方法來解決。如果不采用以上這些方法來解決的話，過一段時間后扶手桿護欄損壞的現象就會更為嚴重。在此本人想通過此方法可有效的解決老道口公和立交橋人行路扶手桿損壞這些問題，確保橋梁達到設計使用年限。