城市高架橋常見病害特征與機(jī)理分析

1、    城市高架橋常見病害特征與機(jī)理分析    方大南【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市高架橋承擔(dān)的公路交通運(yùn)輸作用越來(lái)越重要，城市高架橋的主要病害與病害處治要求更加嚴(yán)格和全面，結(jié)合國(guó)內(nèi)某城市立交橋，對(duì)橋梁的病害特征與病害機(jī)理進(jìn)行分析，提出有針對(duì)性的橋梁病害處治方案，為增強(qiáng)城市高架橋養(yǎng)護(hù)方案的科學(xué)性具有重要的參考意義。【關(guān)鍵詞】高架橋；病害特征；病害機(jī)理；分析0 引言近年來(lái)，由于橋梁數(shù)量的增多和橋梁修建年代漸漸久遠(yuǎn)，市政管理部門對(duì)城市高架橋的外觀檢測(cè)、整體評(píng)估、病害預(yù)防與治理及養(yǎng)護(hù)皆不斷重視。目前，針對(duì)城市高架橋的病害和檢測(cè)結(jié)果，相關(guān)部門已經(jīng)采取了很多措

2、施，但現(xiàn)有處理措施仍有一些不足，主要問題有：（1）勘察不全面，設(shè)計(jì)不科學(xué)，加固方法不合理等問題不斷出現(xiàn)，橋梁結(jié)構(gòu)和路面構(gòu)造的不合理導(dǎo)致道路橋梁性能與其使用要求不協(xié)調(diào)，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的早期破壞。（2）部分病害調(diào)查僅依據(jù)常規(guī)外觀檢測(cè)和定期檢測(cè)，皆是根據(jù)其外表特征直接下結(jié)論，沒有對(duì)橋梁的整體力學(xué)性能進(jìn)行深入分析。（3）橋梁病害有很多，而沒有進(jìn)行科學(xué)的分類，導(dǎo)致收集的病害類型不明確，只是單純的對(duì)所有病害原因羅列而沒有分組和歸納總結(jié)。（4）對(duì)于病害的處治方法和相應(yīng)的道路橋梁養(yǎng)護(hù)措施，沒有一橋一分析的理念，大部分都是參考其他地區(qū)的措施，沒有針對(duì)飽和交通量等問題提出專一的規(guī)劃和思路。1 城市高架橋常見病害特征

3、1.1 橋面病害城市高架立交橋橋面系存在的主要問題如下：（1）橋面鋪裝存在劃傷、孔洞。（2）橋面鋪裝存在開裂、坑槽及擁包。（3）伸縮縫沙土堵塞，橡膠條開裂、破損，錨固混凝土開裂、破損。（4）護(hù)欄多處出現(xiàn)露筋，保護(hù)層厚度不足，局部出現(xiàn)開裂，混凝土破損和鋼筋銹脹。（5）橋面排水系統(tǒng)的主要病害有，接線橋：泄水孔堵塞、無(wú)格柵。1.2 梁體病害（1）豎向裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫和斜裂縫。（2）網(wǎng)狀裂縫。（3）水漬，露筋，底板混凝土松散、夾雜。（4）底板蜂窩麻面、破損。1.3 支座病害（1）由于支座摩阻力不足造成梁體滑移值超出了允許滑動(dòng)范圍，整個(gè)上部結(jié)構(gòu)銜接不順暢，形成南北錯(cuò)臺(tái)，同時(shí)沖擊支座的限位裝置，造

4、成支座限位裝置的破壞。（2）防塵罩破損、支座螺帽松動(dòng)、散落。（3）支座局部脫空、壓縮變形、限位鋼板剪斷，盆內(nèi)橡膠板被剪切擠壓變形等病害。1.4 墩身病害（1）墩（臺(tái)）頂部雜物堆積。（2）墩（臺(tái)）豎向受力裂縫。（3）蓋梁豎向裂縫。（4）墩身混凝土破損。1.5 梁體移位（1）梁體發(fā)生縱向移位（2）梁體發(fā)生橫向錯(cuò)位（3）伸縮縫擠壓變形1.6 附屬設(shè)施下部排水管缺失、破損、脫節(jié)。泄水管缺失、泄水孔破損。翼板、腹板有水流痕跡。2 城市高架橋病害機(jī)理分析2.1 橋面病害機(jī)理分析以前設(shè)計(jì)的舊橋，基本上沒有對(duì)鋪裝層進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算分析，因?yàn)楫?dāng)時(shí)認(rèn)為鋪裝層不是橋梁主體的一部分，而實(shí)際上橋面鋪裝是和橋梁主體共同受力

5、的，這樣施工過程中也要考慮鋪裝層對(duì)結(jié)構(gòu)主體的受力性能的影響和改觀。當(dāng)然，橋面鋪裝也會(huì)產(chǎn)生一些病害，主要原因如下：（1）首先是水對(duì)橋面鋪裝的影響。（2）橋梁結(jié)構(gòu)的主體對(duì)橋面鋪裝的影響。（3）車輛荷載對(duì)鋪裝層破壞的影響。（4）保護(hù)層厚度過大對(duì)橋面鋪裝的影響。2.2 梁體病害機(jī)理分析梁體產(chǎn)生裂縫的原因包括多個(gè)方面，既包括施工工藝不當(dāng)、施工材料的問題，還有一些其他方面的因素也可能導(dǎo)致梁體裂縫的出現(xiàn)。（1）施工工藝不夠科學(xué)可以引起橋梁梁體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。（2）施工材料問題導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。當(dāng)然，這只是影響裂縫出現(xiàn)的一部分原因，其他很多措施也會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，比如，養(yǎng)生期間不夠重視，不夠科學(xué)合理。2.3 支座病

6、害機(jī)理分析支架存在的意義就是為了保證橋梁工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性以及過往車輛和人員的安全性。因此，橋梁工程在長(zhǎng)時(shí)期的使用之后，因?yàn)槠渌惺艿膲毫Τ^了預(yù)定的范圍，而支架又是支撐橋梁承受壓力最大的部分，所以這也就使得這一部分出現(xiàn)銹蝕以及位移等問題的幾率成本增加。2.4 墩身病害機(jī)理分析橋墩的墩身主要由混凝土組成，也有些鋼筋，但是這些鋼筋基本都不是預(yù)應(yīng)力鋼筋，有一些箍筋和架立鋼筋。所以，混凝土的開裂就是最主要的病害，而且混凝土的開裂可以導(dǎo)致鋼筋的銹蝕，混凝土的開裂有很多的原因，具體如下：（1）外部荷載的作用，橋墩是橋梁的下部結(jié)構(gòu)，主要是承擔(dān)起重量，除了恒載以外，車輛荷載也會(huì)對(duì)橋墩產(chǎn)生一定的作用，而且車輛荷

7、載的偏載也是非常的關(guān)鍵，若是車輛還屬于超重車輛的話，此效應(yīng)會(huì)更加的明顯。（2）結(jié)構(gòu)自身也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變化導(dǎo)致橋墩裂縫，因?yàn)闃蚨帐谴篌w積的混凝土，大體積混凝土一般會(huì)有水化熱的現(xiàn)象，自身的應(yīng)力和溫度產(chǎn)生的次應(yīng)力可以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)非結(jié)構(gòu)裂縫，這些裂縫可以在前期進(jìn)行相應(yīng)的修補(bǔ)。（3）不均勻沉降也是一個(gè)很重要的因素。2.5 梁體移位機(jī)理分析經(jīng)過檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)測(cè)量，該橋主要病害為上部發(fā)生縱、橫向移位，梁體局部扭轉(zhuǎn)，支座及伸縮縫均已損壞，梁體及部分墩柱存在裂縫現(xiàn)象。發(fā)生以上病害主要原因是： （1）地震作用的累積、地震力偶然作用對(duì)橋梁造成不同程度的破壞。（2）溫度效應(yīng)的累積。超靜定結(jié)構(gòu)，在溫度梯度作用下，橋梁結(jié)構(gòu)

8、會(huì)產(chǎn)生次內(nèi)力，此力可以產(chǎn)生1cm左右水平位移，整體升降溫也會(huì)加劇橋梁變位的速率。（3）支座構(gòu)造初始變位引起支座剪切破壞、壓縮變形，盆式支座構(gòu)造的破壞是不可逆的，支座變形加劇梁體移位。同時(shí)，伴隨移位越來(lái)越大，支座破壞越來(lái)越嚴(yán)重甚至脫空，二者惡性循環(huán)。（4）超載作用3 病害處治措施（1）對(duì)橋面鋪裝出現(xiàn)開裂和擁包，應(yīng)鑿除破損混凝土后翻修，重新鋪筑面層并進(jìn)行防水處理。對(duì)橋面鋪裝出現(xiàn)坑槽，應(yīng)進(jìn)行周遭切除，然后重新鋪筑面層并進(jìn)行防水處理。（2）如果裂縫很小，用肉眼或者相關(guān)的儀器檢測(cè)發(fā)現(xiàn)裂縫是非結(jié)構(gòu)裂縫，且近期內(nèi)沒有相關(guān)的繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)于寬度未超限的裂縫，采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行封閉處理；對(duì)于寬度大于限值規(guī)定的

9、裂縫，應(yīng)采用壓力灌漿法灌注環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行修補(bǔ)，并定期觀察其發(fā)展變化狀況，形成一個(gè)合理科學(xué)的觀測(cè)日志，供有關(guān)部門參考，以便在出現(xiàn)異常情況時(shí)進(jìn)行及時(shí)處理。（3）對(duì)于一些沒有問題的支座，只是有些生銹或者是臟污，那可以進(jìn)行清潔和潤(rùn)滑，有些螺絲或者構(gòu)件松了，可以進(jìn)行處理和更換，只要保證支座不變質(zhì)，可以采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施。對(duì)于已經(jīng)破壞、失效的支座，應(yīng)及時(shí)更換。（4）對(duì)橋墩的病害處置，主要是解決開裂的問題。橋墩開裂要進(jìn)行灌封處理，解決混凝土的開裂就可以預(yù)防鋼筋的銹蝕。（5）對(duì)于橋梁梁體移位，應(yīng)及時(shí)予以復(fù)位、加固。4 結(jié)論本文對(duì)其橋梁運(yùn)行狀況和主要病害進(jìn)行了描述，并分析了產(chǎn)生病害的機(jī)理，提出了有針對(duì)性的處治措施。主要進(jìn)行了以下研究：（1）對(duì)城市快速高架橋的橋面系、上部結(jié)構(gòu)、支座、下部結(jié)構(gòu)和其他附屬設(shè)施進(jìn)行了病害狀況檢測(cè)。（2）針對(duì)橋梁的技術(shù)狀況，對(duì)橋梁開裂情況、梁體的變位扭轉(zhuǎn)、支座損壞、伸縮縫破壞和橋墩變位等病害進(jìn)行了成因分析，并提出了相應(yīng)的建議。（3）將城市高架橋的病害特征與病害成因進(jìn)行了有效的結(jié)合，從機(jī)理的角度深入的分析，為橋梁病害的防治打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1譚鑫強(qiáng).城市高架橋主導(dǎo)空間解析d.大連理工大學(xué)，2009.2牛帥，李青寧.城市高