橋涵維護(hù)與加固技術(shù)

1、橋涵維護(hù)與加固技術(shù) 一、 緒論 改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)快速健康發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得了舉世矚目的成就，并將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2005年底，全國(guó)公路總里程達(dá)到19305萬(wàn)公里 全國(guó)公路橋梁達(dá)3366萬(wàn)座、147475萬(wàn)延米其中特大橋梁876座、14596萬(wàn)延米，大橋23290座、51253萬(wàn)延米，中橋717萬(wàn)座、39374萬(wàn)延米，小橋2407萬(wàn)座、42253萬(wàn)延米。 全國(guó)公路隧道達(dá)2889處、152，70萬(wàn)延米。其中特長(zhǎng)隧道43處、1659萬(wàn)延米，其他長(zhǎng)隧道381處、6251萬(wàn)延米，中隧道485處、3418萬(wàn)延米，短隧道1980處、3943萬(wàn)延米。 1.1混凝土橋梁的病害

2、n在全部橋梁中，混凝土橋梁占絕大多數(shù)n1989年歐洲橋梁中混凝土橋梁占70，美國(guó)混凝土橋梁占72，我國(guó)混凝土橋梁占90以上。n近年來(lái)國(guó)內(nèi)混凝土橋梁破壞事故的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮，其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋼橋。 1.1 混凝土橋梁的病害n美國(guó)1989年數(shù)據(jù)：積壓有待修補(bǔ)的混凝土橋梁的維修費(fèi)用為1550億美元。因除冰鹽引起鋼筋銹蝕而限載的公路橋梁已占全部橋梁的1/4。n美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)在2001年指出，美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施在未來(lái)的5年需要化1.3萬(wàn)億美元來(lái)解決目前基礎(chǔ)設(shè)施中存在的缺陷。就橋梁而言，29的橋梁被界定為具有功能性缺陷，將需要在未來(lái)的10年中每年耗費(fèi)106億美元來(lái)解決改變這一問(wèn)題。 1.1 混凝土橋梁的病害n我國(guó)

3、公路方面沒(méi)有確切的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。n根據(jù)1994年秋檢統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鐵路橋梁共有病害橋6137座，占橋梁總數(shù)的18.8，其中混凝土橋2675座，占病害橋梁的43.6。 1.2 1.2 纜索承重橋梁的嚴(yán)重病害纜索承重橋梁的嚴(yán)重病害n國(guó)內(nèi)外，不少斜拉橋的拉索和拱橋的吊桿甚至在使用不到十年就損壞了，其中有材質(zhì)的問(wèn)題，更主要的是拉索的耐久性保護(hù)措施薄弱而導(dǎo)致高強(qiáng)鋼絲的銹蝕或其他問(wèn)題，如氫脆、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞等。n二戰(zhàn)后修建了大量的大跨橋梁結(jié)構(gòu)懸索橋與斜拉橋，至上世紀(jì)末，已發(fā)現(xiàn)懸索橋在使用十年左右后鋼索已出現(xiàn)銹蝕。n斜拉橋的拉索損壞更嚴(yán)重，美國(guó)P-K（帕斯克肯涅威科）通車(chē)7年后即換索，德國(guó)漢堡科爾布蘭特斜拉橋通

4、車(chē)未滿10年即換索，中國(guó)廣州海印大橋1988年通車(chē)未滿10年即換索、濟(jì)南黃河公路大橋1982年建成13年后檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)索有銹蝕即換索。四川宜賓金沙江南門(mén)橋使用10年后因吊桿損壞發(fā)生局部橋面坍塌事故。1.3 1.3 拱橋的病害拱橋的病害n我國(guó)在六七十年代修建了大量的拱橋，不少橋梁因?yàn)閲?yán)重的開(kāi)裂和銹蝕問(wèn)題，而不得不加固或拆除重建。n自國(guó)內(nèi)開(kāi)始修建鋼管混凝土拱橋以來(lái)，盡管這種橋型在設(shè)計(jì)理論等諸多方面還不成熟，而其耐久性更是無(wú)法驗(yàn)證；但卻在不到15年的時(shí)間內(nèi)，已修建了多達(dá)200余座，目前主跨200米以上的拱橋中，鋼管混凝土拱橋的數(shù)量已超過(guò)一半。由于理論和施工方面存在的問(wèn)題，鋼管混凝土拱橋的使用前景和耐久

5、性并不樂(lè)觀。n基本內(nèi)部與外部因素n橋梁病害影響因素的歸納與分類2 2 引起橋梁結(jié)構(gòu)病害的因素及分析引起橋梁結(jié)構(gòu)病害的因素及分析（1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低n我國(guó)公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過(guò)多次修改逐步提高的，隨著交通事業(yè)的發(fā)展，舊有橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)的要求，這種情況在世界各國(guó)都普遍存在。n美國(guó)聯(lián)邦公路局調(diào)查結(jié)果顯示，全國(guó)約有60萬(wàn)座橋梁，其中45%的橋梁有缺陷。在有缺陷的橋梁中，有13.6萬(wàn)座橋梁由于損傷而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性缺陷，有12.4萬(wàn)座橋梁由于功能不全，而不能滿足現(xiàn)代交通的要求。n英國(guó)有9萬(wàn)2千座橋梁是1922年以前修建的，而當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范中尚未引入荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在英國(guó)的威爾士，約有1/4

6、的橋梁不能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。n在我國(guó)，僅公路方面就有5000多座危橋。其中一部分是舊中國(guó)留下的老橋，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、年代久遠(yuǎn)、損傷嚴(yán)重；另一部分是由于設(shè)計(jì)、施工不完善及結(jié)構(gòu)本身的缺陷造成的。 （2）結(jié)構(gòu)不合理n在橋梁設(shè)計(jì)總體方案的選擇過(guò)程中，一般由橋梁地質(zhì)條件、施工方法、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等多方面的因素來(lái)決定選用的結(jié)構(gòu)類型，例如采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或鋼筋砼結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)支或連續(xù)，T型梁或箱粱以及跨徑比例、箱梁斷面尺寸的擬定等，都會(huì)對(duì)橋梁的健康狀況有較大影響。n國(guó)內(nèi)經(jīng)常因?yàn)楣て诨蚪?jīng)濟(jì)方面的原因在方案設(shè)計(jì)時(shí)投入的精力不足，對(duì)很多關(guān)鍵問(wèn)題缺乏研究，為運(yùn)營(yíng)以后橋梁的病害埋下了病根。n（3）設(shè)計(jì)不完善n（4）計(jì)算問(wèn)題n 在橋

7、梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，末充分考慮預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)中砼徐變、收縮及溫度應(yīng)力的影響；在進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限性分析時(shí)過(guò)度強(qiáng)調(diào)單元?jiǎng)澐值木?xì)化和所謂的計(jì)算精度，對(duì)結(jié)構(gòu)邊界條件和傳力路徑認(rèn)識(shí)不清除，對(duì)施工方法、順序和施工荷載對(duì)結(jié)構(gòu)成橋性能的影響認(rèn)識(shí)不夠。 4)使用的因素n 1)橋面超載或荷載標(biāo)準(zhǔn)不明n 2)變形與變形障礙n 3)風(fēng)雨侵襲及自然作用n 4)受意外強(qiáng)擊n 5)溫度的變化n 6)地震、洪水等自然災(zāi)害對(duì)橋梁造成的危害4 4 混凝土橋梁裂縫種類、成因混凝土橋梁裂縫種類、成因n（1）荷載引起的裂縫n（2）溫度變化引起的裂縫n（3）收縮引起的裂縫n（4）地基礎(chǔ)變形引起的裂縫n（5）鋼筋銹蝕引起的裂縫n（6）凍脹引起的裂縫

8、n（7）原材料質(zhì)量引起的裂縫n（8）施工工藝質(zhì)量引起的裂縫n混凝土開(kāi)裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。事實(shí)上混凝土橋梁的開(kāi)裂問(wèn)題是無(wú)法避免的，但是，如果采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。 我國(guó)橋梁改造加固任務(wù)繁重，據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)至2003年底，全國(guó)公路網(wǎng)中尚有危橋10443座，378439延米。要實(shí)現(xiàn)交通部規(guī)劃的2005年底基本消滅國(guó)、省干線公路危橋的目標(biāo)，所需資金約為90億元。中國(guó)橋梁改造加固市場(chǎng)的巨大潛力，吸引了國(guó)內(nèi)外眾多有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的工程技術(shù)人員和企業(yè)家把注意力轉(zhuǎn)移到這方面來(lái)，國(guó)外的先進(jìn)加固技術(shù)大量涌進(jìn)中國(guó)加固市場(chǎng)，各種加固公司像雨后春筍相應(yīng)而生，成功地創(chuàng)建了一批橋梁改造加固的優(yōu)秀范例，推進(jìn)了我國(guó)橋梁改造工作的發(fā)展。 提高橋梁改造加固設(shè)計(jì)質(zhì)量，是確保加固工程質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。橋梁改造加固設(shè)計(jì)是比新建橋梁設(shè)計(jì)復(fù)雜得多的系統(tǒng)工程。我國(guó)目前的狀況是“有實(shí)力的大設(shè)計(jì)院無(wú)暇顧及，不愿意干，技術(shù)力量較差的小型設(shè)計(jì)單位又干不了”，橋梁改造加固設(shè)計(jì)基本上由科研單位、高等院校和各類專業(yè)公司來(lái)承擔(dān)。 各類專業(yè)公司的技術(shù)水平差異較大，值得慶幸的是，近幾年來(lái)我國(guó)確已出現(xiàn)一批技術(shù)能力較高的專業(yè)化加固公司，完成一批橋梁加固工程的優(yōu)秀范例，他們代表了中國(guó)橋梁改造加固的主導(dǎo)方向。但是，有些專業(yè)公司以銷(xiāo)售加固材料為主，業(yè)務(wù)單一，對(duì)橋梁加固設(shè)計(jì)不熟悉。橋梁