公路橋梁下部結(jié)構(gòu)病害

1、我國(guó)現(xiàn)有的公路橋梁， 除了近幾年來(lái)新建的以外， 以往修建的大部分設(shè)計(jì)荷載標(biāo) 準(zhǔn)都比較低，基本上是以汽車一 13級(jí)或汽車一 15級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。 按照公路建設(shè) 要求，主要干線上的橋梁的承載能力要求達(dá)到汽車一超 2。級(jí)、掛車一 120 或汽車一 20級(jí)、掛車一 100的荷載標(biāo)準(zhǔn) ;一般干線上的橋梁的承載能力達(dá)到汽車一 20級(jí)、掛 車一 100的荷載標(biāo)準(zhǔn)。 就我國(guó)現(xiàn)有橋梁的技術(shù)狀況來(lái)說(shuō)， 都比較差，與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求 相距較大， 與當(dāng)前運(yùn)輸不相適應(yīng)的情況是相當(dāng)嚴(yán)重的。 主要表現(xiàn)為承載能力低， 橋面 寬度狹窄，年久失修，損壞嚴(yán)重，等等。改善目前這種狀況的最好辦法是拆除舊橋， 修建新橋， 這需要相當(dāng)多的資

2、金， 材料用量也很大， 顯然這不可能使問(wèn)題在短時(shí)間內(nèi) 很快得到完全解決。 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的一些資料介紹， 對(duì)一些修理加固后仍可使用的橋梁， 所需的加固資金，大約為新建一座橋梁所需資金的 20%左右。所以，從我國(guó)實(shí)際可能 的情況出發(fā)， 對(duì)現(xiàn)有的大多數(shù)公路橋梁的改善工作， 都必須著眼于利用原橋， 根據(jù)不 同的情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行修理與加固， 以提高其承載能力和通行能力， 延長(zhǎng) 使用年限，以緩解當(dāng)前交通運(yùn)輸?shù)木o張狀況。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)橋梁的修理和加固技術(shù)都進(jìn)行了大量的研究， 并取得了一定的 研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 尤其是對(duì)橋梁的上部結(jié)構(gòu)， 對(duì)于不同的橋型， 提出了多種不同 的修理加固方案， 一般來(lái)說(shuō)

3、，工程技術(shù)人員已掌握了一定的技巧和方法， 也比較熟悉。 而下部結(jié)構(gòu)， 由于處于地表下或水下的部分較多， 加固麻煩，加固技術(shù)還是個(gè)薄弱環(huán) 節(jié)。所以，本文就所了解的情況，對(duì)下部結(jié)構(gòu)的修理和加固作一敘述。1 下部結(jié)構(gòu)損壞的原因及表現(xiàn)情況橋梁下部結(jié)構(gòu)的損壞主要由軟土地基的沉陷、 位移、地震、 洪水及船舶等的沖擊 碰撞，建筑材料長(zhǎng)年累月之后的變化或損壞， 長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)輸引起結(jié)構(gòu)變形等原因引 起。一般有以下幾種情況 :(1) 修建在軟土地基上的橋臺(tái)，因地基土質(zhì)軟弱，連接橋梁的路堤填土過(guò)高 使得橋臺(tái)產(chǎn)生過(guò)大的沉陷、 位移或傾斜， 嚴(yán)重的甚至發(fā)生下臥軟土層的剪切滑移， 使橋臺(tái)連同路堤一起滑動(dòng)倒坍。橋墩基礎(chǔ)若落

4、在軟弱地基上，也同樣會(huì)因?yàn)榈鼗?的不均勻沉降或大量值的沉降而產(chǎn)生變形。(2) 在砂礫河床上修建的墩臺(tái)，若基礎(chǔ)埋置太淺，發(fā)洪水時(shí)基礎(chǔ)底下的砂礫 土被沖空，會(huì)使橋梁受到損壞。(3) 流沖刷使墩臺(tái)身產(chǎn)生磨耗，特別是輕型空腹橋墩，因渦流作用，磨耗加 劇。(4) 由于地震時(shí)的特殊水平力作用和支座機(jī)能降低，或者基礎(chǔ)由于地殼的運(yùn) 動(dòng)而發(fā)生振動(dòng)和位移，從而使墩臺(tái)身發(fā)生豎直方向的龜裂或斷裂。(5) 因鹼的干燥收縮和溫度應(yīng)力，臺(tái)身產(chǎn)生縱橫方向都有的龜裂。鹼的碳化反應(yīng)，鋼筋銹蝕發(fā)生的膨脹力也使硅產(chǎn)生裂縫。(6) 通航河流上，船只的碰撞，或發(fā)生洪水時(shí)漂浮物的碰撞，橋墩被碰傷甚 至撞斷。(7) 由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，在交通

5、量迅速加大的情況下，墩臺(tái)基礎(chǔ)承載能力不 夠，長(zhǎng)時(shí)期的超負(fù)荷引起墩臺(tái)基礎(chǔ)不正常變形，從而發(fā)生硅開(kāi)裂、剝落，鋼筋裸 露、銹蝕等損壞狀況。2 修理和加固 針對(duì)橋梁的不同損壞情況及不同的損壞原因，采用不同的修理方法。一般來(lái)說(shuō)， 都需進(jìn)一步進(jìn)行加固。2.1 墩臺(tái)的沉陷和損壞橋臺(tái)若修建在軟土地基上， 橋頭又為高填土路堤， 則軟弱下臥層難以承受橋臺(tái)和 高路堤的荷載壓力， 輕則使橋臺(tái)出現(xiàn)沉陷和水平推移， 重則使橋臺(tái)斷裂損壞， 并與路 堤一起坍人河中或溝內(nèi)。對(duì)于梁式橋， 當(dāng)橋臺(tái)沉陷、 位移一時(shí)不能穩(wěn)定時(shí)， 可采用臺(tái)后加孔以減輕地基荷 載來(lái)制止橋臺(tái)的位移和沉陷的發(fā)展。 由于臺(tái)后高填土對(duì)軟土地基的荷載重量很大， 把

6、 臺(tái)后高路堤挖除，改為修建小跨徑引橋，一般為在臺(tái)后增加1孔5一 10m的簡(jiǎn)支板，這樣，對(duì)地基的荷載將大為減輕，從而能有效地制止橋臺(tái)的繼續(xù)沉陷和位移。當(dāng)臺(tái)后填土發(fā)生剪切滑動(dòng)， 把橋臺(tái)向跨中推移， 使臺(tái)身及其基礎(chǔ)斷裂而破壞。 在 這種情況下， 光加固橋臺(tái)本身是無(wú)濟(jì)于事的， 應(yīng)同時(shí)在臺(tái)后增設(shè)防護(hù)工程以防止臺(tái)后 填土的繼續(xù)滑移。修理加固的方法是 :(1) 在橋臺(tái)臺(tái)身斷裂處設(shè)置鋼筋硅套箍，以修復(fù)并加固橋臺(tái)。套箍的尺寸視臺(tái)身 損壞程度而定，一般為30 一 soem厚。(2) 臺(tái)后加設(shè)擋土墻。在原臺(tái)后打基樁，基樁的尺寸和數(shù)量由臺(tái)后填土的水平推 力及軟土基的土質(zhì)計(jì)算而定。 在基樁上修建承臺(tái)， 再在承臺(tái)上面砌筑

7、擋土墻， 并在其 后一定距離打上若干根拉樁， 或在其后一定距離設(shè)置錨旋板， 然后用粗鋼筋作拉桿拉 住擋土墻。 由于有擋土墻的存在， 減小了對(duì)橋臺(tái)的土壓力， 從而使橋臺(tái)不再向跨中推 移(圖1)。(3) 對(duì)于兩橋臺(tái)間距離不大的小橋，可在橋臺(tái)間增設(shè)鋼筋鹼支撐梁(圖 1)對(duì)于拱橋，當(dāng)軟土地基發(fā)生不均勻沉陷時(shí)，將使拱圈的拱軸線變形，局部構(gòu)件損 壞嚴(yán)重，一般來(lái)說(shuō)，修理后也很難恢復(fù)到原設(shè)計(jì)承載能力。 修理加固的目的主要是減 輕地基荷載應(yīng)力和制止橋臺(tái)位移，同時(shí)修補(bǔ)損壞部分，從而恢復(fù)通行能力。一般采用 以下方法：(1) 兩端臺(tái)后加設(shè)小跨徑引橋，挖去臺(tái)后填土，從而減小地基的荷載應(yīng)力， 使軟土基的沉陷得以制止。(2

8、) 修建臺(tái)后支撐梁，以抵抗橋臺(tái)的水平推力，制止橋臺(tái)繼續(xù)向后水平位移。 兩橋臺(tái)支撐梁要求對(duì)稱砌筑，以防在修理中發(fā)生橋臺(tái)新的水平位移。修建在軟土地基上的拱橋的損壞，要害為拱座的水平位移超過(guò)了規(guī)范的允許值， 使拱橋的跨徑增大，拱軸線變形，并引起拱圈和拱上建筑的開(kāi)裂損壞， 降低了橋梁的 承載能力，以致不能通車。因此，需要提出的是必須對(duì)拱圈進(jìn)行修復(fù)。一般是采用頂 推拱圈的方法，使拱軸線恢復(fù)到原來(lái)的拱軸線形，調(diào)整主拱圈內(nèi)力，讓拱頂、拱腳等 截面的恒載應(yīng)力較均勻地作用在整個(gè)截面上。同時(shí)，對(duì)拱腳部位出現(xiàn)的鹼壓碎、鋼筋拉長(zhǎng)等病害予以修補(bǔ)加強(qiáng)。橋墩發(fā)生沉陷和損壞時(shí)，會(huì)使橋面不平整，若為超靜定結(jié)構(gòu)，則將引起很大的內(nèi)

9、 力。首先得制止橋墩的繼續(xù)下沉，修復(fù)其損壞部分，再針對(duì)上部結(jié)構(gòu)的類型進(jìn)行修整 加固，使之恢復(fù)到原受力狀況。制止沉陷，一般均采用加設(shè)樁基的方法。不論原基礎(chǔ) 是剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)還是樁基礎(chǔ)，均可在其四周加設(shè)基樁，再在新基樁上設(shè)置新承臺(tái)，與 原擴(kuò)大基礎(chǔ)或原承臺(tái)連成一體。 一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)這樣的加固后，橋墩不會(huì)再出現(xiàn)明顯 的沉降。至于墩身部分的修復(fù)，則需視損壞狀況的不同而采用不同的方法，見(jiàn)本文2.3。2.2 墩臺(tái)基礎(chǔ)被沖刷挖空 砂礫石河上的橋梁，發(fā)洪水時(shí)，墩臺(tái)周圍的水流，由于受到墩臺(tái)的阻擋，產(chǎn)生渦 流，直接沖刷河床砂礫， 使墩臺(tái)周圍局部沖深， 待沖到一定深度水流無(wú)法再?zèng)_動(dòng)砂礫 時(shí)，再穩(wěn)定下來(lái)，如果墩臺(tái)基礎(chǔ)不是

10、埋置在這一沖刷深度以下， 則基礎(chǔ)底下就被沖空。 若還未造成墩臺(tái)傾斜或倒坍的話，可在洪水過(guò)后加以修理防護(hù)，防止其再次被沖毀， 從而保證橋梁的安全通行。 修理和防護(hù)的方法， 應(yīng)視河床穩(wěn)定狀態(tài)和沖刷范圍的大小 而采用不同的方法。(l) 河床比較穩(wěn)定，沖刷限于墩臺(tái)周圍，范圍較小時(shí)，一般采用平面防護(hù)或立面 防護(hù)的方法。平面防護(hù)主要是橋墩周圍沖刷坑內(nèi)用塊石、 片石加以鋪砌， 以使發(fā)洪水時(shí)不會(huì)再 被沖深。鋪砌范圍一般要比沖刷坑加寬 50100cm如果是沖刷較嚴(yán)重的卵石河床， 可以鉛絲或鋼筋制成石籠護(hù)基。 石籠間要互相連鎖， 使其整體下臥。 也可用鋼筋鹼預(yù) 制塊攤鋪在沖刷范圍的河床上， 以防基礎(chǔ)再被沖刷。 為

11、使預(yù)制塊相互之間連成一個(gè)整 體，在預(yù)制時(shí)需在預(yù)制塊四周露出鋼筋接頭， 鋪砌時(shí)再進(jìn)行焊接， 并用水泥砂漿灌滿 接縫。立面防護(hù)為在墩臺(tái)基礎(chǔ)的外圍打一圈護(hù)樁，從立面深度來(lái)防護(hù)墩臺(tái)基礎(chǔ)的沖刷。 防護(hù)樁必須深人局部沖刷的最大深度以下。 也可在橋墩外圍打板樁作圍堰， 堰內(nèi)填砂 卵石，表面用漿砌塊片石鋪砌層護(hù)基。立面防護(hù)一般應(yīng)用于局部沖刷較深、較大，河 床容易打樁的橋梁。(2) 河床不穩(wěn)定，墩臺(tái)基礎(chǔ)埋置較淺，沖刷范圍較大的，采用在整個(gè)橋孔下加鋪 塊片石鋪砌層的方法防護(hù)基礎(chǔ)。 鋪筑塊片石鋪砌層時(shí)， 應(yīng)適當(dāng)鋪砌得低些， 以增大橋 梁的排水面積和能力。 同時(shí)應(yīng)清理橋孔上下流砂灘， 使水流平穩(wěn)進(jìn)人橋孔， 防止出現(xiàn)

12、大的局部沖刷。(3) 若橋位處橋孔壓縮河床過(guò)大，造成水流局部沖刷很大的，這時(shí)，除了用 上述鋪砌防護(hù)方法外，還應(yīng)在橋的上游設(shè)置導(dǎo)流堤壩等調(diào)治構(gòu)造物，以引導(dǎo)水流 平穩(wěn)地從橋孔內(nèi)通過(guò)。(4) 2.3 墩臺(tái)表面發(fā)生裂縫、 龜裂建筑材料被磨耗、 損壞墩臺(tái)被碰傷、 撞斷等 對(duì)于墩臺(tái)表面的裂縫、龜裂，或被磨耗損壞，裂縫較大時(shí)，通常用水泥砂漿或防水涂料修補(bǔ) ; 裂縫較小時(shí)，可用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿填充。若裂縫貫通整個(gè)截面，局部已有 鋼筋暴露，損壞較為嚴(yán)重時(shí)， 應(yīng)鑿掉損壞部分一定范圍的硅， 加以接合鋼筋用鹼修復(fù)， 或者用鋼筋加固，用砂漿填充斷面缺損處。墩柱被碰傷撞斷， 一般均發(fā)生在排架柱墩上。 柱式橋墩結(jié)構(gòu)比較單薄，

13、在通航河 流上，如橋梁的跨徑較小，很容易被船只碰撞折斷，影響橋梁的安全通車。對(duì)于這種 事故，多采用的是設(shè)置鋼筋硅套箍的方法進(jìn)行修理和加固。 對(duì)于跨河的橋梁， 在設(shè)置 墩柱套箍的同時(shí)， 還須考慮到河流的過(guò)水面積問(wèn)題， 不要讓套箍設(shè)置得太厚， 造成阻 水過(guò)大，也影響行船，易被船只再次碰撞。2.4 墩臺(tái)承載能力不夠?qū)τ谔岣吡撕奢d標(biāo)準(zhǔn)， 并加固了上部結(jié)構(gòu)的橋梁， 若墩臺(tái)的承載能力不夠， 則必 須同時(shí)加固墩臺(tái)，提高其承載能力。提高墩臺(tái)基礎(chǔ)的承載能力， 一般采用擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法和增加基樁加固法。 擴(kuò)大基 礎(chǔ)法主要應(yīng)用于原墩臺(tái)基礎(chǔ)為剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)， 且地基土質(zhì)比較堅(jiān)實(shí)的橋梁。 在擴(kuò)大基 礎(chǔ)面積后， 使墩臺(tái)基底的單位壓力減小到地基土所能承受的允許應(yīng)力范圍以內(nèi)， 才能 起到提高墩臺(tái)承載能力的作用。 擴(kuò)大基礎(chǔ)法施工較為簡(jiǎn)便， 但必須使新老基礎(chǔ)連成一 體共同承受上部荷載。增加樁基礎(chǔ)法在本文 2.1 中已有敘述， 對(duì)于承載能力不夠的墩臺(tái)， 主要使用在原 為樁基的墩臺(tái)上。 在原樁基礎(chǔ)上增加基樁， 增設(shè)承臺(tái)， 用新承臺(tái)將老承臺(tái)及老基樁連 為一體，共同受力，以提高墩臺(tái)承載能力 （圖 2）。這種加固方法，新承臺(tái)雖然連接了 新老基樁， 但對(duì)于這兩者的連接形式不可能完全相同。 新承臺(tái)與老樁的連接其實(shí)就是 套箍的形式。再者，新老樁澆筑時(shí)間不同，材料也不可能完全相同。因此，新老樁究 竟如何共同受力， 即新樁基能提高