橋梁病害成因分析及其處置對策曲線橋梁的病害、成因及措施

1、摘要：主梁在承受豎向荷載時必然發(fā)生扭轉(zhuǎn)，而扭轉(zhuǎn)作用又導(dǎo)致主梁的撓曲變形。與直線梁橋相比，曲線梁橋由于彎扭耦合作用， 曲線梁橋尤其是小半徑曲線梁橋比直線梁橋更容易出現(xiàn)各種病害， 為 了減少橋梁病害的發(fā)生， 對各種病害應(yīng)采取相應(yīng)的措施。 為此類橋梁 預(yù)防病害提供參考。關(guān)鍵詞：曲線梁橋 力學(xué)特點(diǎn) 病害 措施：TV：A：1008-925X(xx)O8-0144-011、曲線梁橋的力學(xué)特點(diǎn)曲線梁橋由于曲率的影響，主梁在承受豎向荷載時必然發(fā)生扭轉(zhuǎn)，而扭轉(zhuǎn)作用又導(dǎo)致主梁的撓曲變形。與直線梁橋相比，曲線梁橋 由于彎扭耦合作用，使得結(jié)構(gòu)在受力上具有以下的一些特點(diǎn)：1）主梁撓曲變形大，彎扭耦合效應(yīng)明顯。曲線梁橋的

2、撓曲變形一般比相同跨徑的直線梁橋大，這是因?yàn)榍€梁橋的撓曲變形不但 于彎矩，而且還于扭轉(zhuǎn)力矩。在均布荷載作用下，曲線梁橋外邊緣的 撓曲變形大于內(nèi)邊緣的撓曲變形，而且曲率半徑愈小，變形愈嚴(yán)重。2）彎矩效用大，曲線梁橋的彎矩一般比相同跨徑的直線橋大。橋梁病害成因分析及其處置對策曲線橋梁的病害、成因及措3）扭矩效應(yīng)大，在直線梁橋中，只有當(dāng)荷載偏心時，才會產(chǎn)生扭矩；而在曲線梁橋中，無論荷載偏心與否，都有彎矩和扭矩產(chǎn)生， 而且支承處也承受較大的扭矩。 曲線梁橋中， 總扭矩一般由自由扭轉(zhuǎn) 扭矩和約束扭矩組成，自由扭轉(zhuǎn)矩和約束扭矩在總扭矩中所占比例， 取決于曲線梁橋的曲率半徑及主梁的截面形狀。4）橫梁的重要

3、性，曲線梁橋的橫梁是有助于抵抗扭矩、保持全橋穩(wěn)定的重要構(gòu)件， 因而與一般直線梁橋相比， 要求曲線梁橋的橫 梁剛度較大。5）支承反力的特殊性， 與直線梁橋相比曲線梁橋的支承反力有外梁大，內(nèi)梁小的傾向。 因此在內(nèi)梁中有產(chǎn)生負(fù)反力的可能，尤其 在曲率半徑和靜荷載較小時，更容易出現(xiàn)負(fù)反力。2、曲線梁橋的常見病害由于結(jié)構(gòu)受力上的特點(diǎn)，曲線梁橋尤其是小半徑曲線梁橋比直線梁橋更容易出現(xiàn)各種病害， 在對曲線梁橋病害的調(diào)查總結(jié)發(fā)現(xiàn)， 曲 線梁橋的常見現(xiàn)象可歸納為以下幾種：1）梁體出現(xiàn)裂縫，橋墩蓋梁出現(xiàn)裂縫。曲線梁橋設(shè)置雙支座抗扭蓋梁，由于支座脫空，另一側(cè)支座受力過大而引起蓋梁開裂。2）曲線橋出現(xiàn)側(cè)移和轉(zhuǎn)動， 橋

4、面橫坡及梁軸曲率出現(xiàn)有害變化。梁體結(jié)構(gòu)徑向變位不能回復(fù)，導(dǎo)致梁體外移量逐年增加，當(dāng)徑向 變位累積到一定量后，梁體有脫空、失穩(wěn)的可能。3）支座破壞，由于梁體結(jié)構(gòu)徑向變位所產(chǎn)生的剪切作用而變形嚴(yán)重，部分橡膠支座環(huán)向開裂失效。此外，在恒載狀態(tài)下，曲線梁 橋梁端內(nèi)、外側(cè)支座受力不均，內(nèi)側(cè)面支座可能出現(xiàn)拉力，產(chǎn)生脫空 現(xiàn)象；外側(cè)支座剪切變形量過大，也會影響使用壽命。4）下部結(jié)構(gòu)破壞。由于預(yù)應(yīng)力的徑向力作用，使梁體產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，梁體的變形使結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與原設(shè)計有所不同。按現(xiàn)狀運(yùn) 行的話，上部結(jié)構(gòu)的受力性能尚能滿足規(guī)范要求， 但是部分下部結(jié)構(gòu) 的設(shè)計承載力則明顯不足。樁基、立柱和蓋梁的受力超過原設(shè)計值，

5、從而影響正常使用。3、病害原因分析曲線橋梁由于自重和外力荷載作用下會產(chǎn)生扭矩和扭轉(zhuǎn)變形，引起病害主要有梁體縱橫向的爬移錯位、 支座脫空、梁體傾斜等病害。1）橋梁下部結(jié)構(gòu)采用獨(dú)柱支承方式， 支承點(diǎn)的位置對梁體的扭轉(zhuǎn)受力有較大影響， 支承點(diǎn)的位置不正確會導(dǎo)致梁體扭轉(zhuǎn)變形較大， 引起支座脫空、梁體傾斜。2）橋臺、橋墩的支座形式設(shè)置對梁體爬移有較大影響，主要是因?yàn)樵诓捎脹]有水平位移約束的活動支座時， 曲線梁在汽車活載的 離心力和制動力長期反復(fù)作用下， 容易產(chǎn)生主梁向曲線外側(cè)及汽車制 動力方向的水平錯位， 一般匝道橋都是單向行駛， 所以這種作用力總 是朝著固定的方向。當(dāng)中墩采用圓板支座時，在梁體縱坡的影

6、響下， 梁體易產(chǎn)生向下的滑動， 這種滑動與汽車制動力一致時就更加劇了主 梁的水平錯位。3）設(shè)計時只注意到了梁體的扭矩而忽視了控制它的扭轉(zhuǎn)變形，一根曲線梁雖然扭矩值滿足設(shè)計要求， 但是并不一定達(dá)到了其真正的 平衡狀態(tài)， 仍然會使梁體產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)變形， 所以設(shè)計時要使支點(diǎn) 和跨中載面的扭轉(zhuǎn)角接近相等， 同時控制梁體各載面的扭轉(zhuǎn)角和扭矩 值，使梁體被調(diào)整到最佳平衡狀態(tài)。4、對策分析為了減少橋梁病害的發(fā)生，對各種病害都應(yīng)采取相應(yīng)的措施：1）防止梁體平面轉(zhuǎn)動和扭轉(zhuǎn)的措施曲線梁橋的自身特點(diǎn)決定了體積中心偏于橋軸線的外弧線，同時產(chǎn)生了向外側(cè)翻轉(zhuǎn)的均勻扭矩， 加上車輛行駛時的離心力， 它們均 與彎梁橋上相鄰

7、兩支點(diǎn)的連線不處在同一平面內(nèi)， 而是繞該連線發(fā)生 扭轉(zhuǎn)。最簡單的解決方法是將中間獨(dú)柱墩的支座向外側(cè)設(shè)置一定的預(yù) 偏心，還可以采取一些構(gòu)造措施加以改善， 如:將梁體的附屬結(jié)構(gòu)設(shè) 置在內(nèi)弧側(cè)，橋臺上內(nèi)弧側(cè)的支座設(shè)計為拉壓支座等。另外，為限制現(xiàn)澆彎梁的側(cè)向移動， 防止運(yùn)營中出現(xiàn)轉(zhuǎn)動，在匝道橋交界墩及橋臺抗震擋塊內(nèi)側(cè)增設(shè)四氟板及其固定鋼板， 并用膨 脹螺栓固定。2）對鋼筋銹蝕處理的措施對于鋼筋銹蝕問題，在修復(fù)出現(xiàn)銹蝕的區(qū)域時，首先要清除所銹蝕區(qū)域的混凝土，然后對鋼筋采用噴砂法和超高壓水槍進(jìn)行噴射除 銹處理。如果鋼筋嚴(yán)重銹蝕， 應(yīng)根據(jù)演算結(jié)果確定修復(fù)部位并增加鋼 筋數(shù)量，以確保鋼筋含筋率，然后澆注高強(qiáng)混凝土。當(dāng)混凝土層較薄 無法立模施工時，可以采用噴射混凝土澆注。另外，在經(jīng)常接觸水的 表面增加環(huán)氧樹脂或其他高分子材料作為防水層， 也可以達(dá)到防銹蝕 的效果。3)防止裂縫出現(xiàn)的措施可以通過提高結(jié)構(gòu)的含筋率來預(yù)防病害；對于已出現(xiàn)裂縫的橋梁可以采用“ 植筋”技術(shù)和在混凝土表面涂抹環(huán)氧樹脂保護(hù)層的方 法處置。對于墩臺病害，應(yīng)嚴(yán)格控制超載車輛， 對薄壁墩臺應(yīng)該控 制墩臺的高度。 當(dāng)橋梁墩臺由于基礎(chǔ)埋置深度不夠， 或因施工質(zhì)量控 制不嚴(yán)等原因， 導(dǎo)致墩臺開裂破損時，有時會有貫通裂縫，可采用 鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。1尹萍.淺談曲線梁橋設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題J.科技信 息 ，xx，(12)2