林瓊
【摘要】作為道路交通設(shè)施的關(guān)鍵組成部分,科學(xué)有效的對橋梁進(jìn)行加固與維修是保障道路交通通暢的重要手段。當(dāng)前我國早期建設(shè)的橋梁逐漸突顯出標(biāo)準(zhǔn)低、承載力不足等狀況,難以全面適應(yīng)當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下,道路交通對橋梁負(fù)荷的實(shí)際要求。因此,本文針對舊橋病害及其加固維修處治方法做了進(jìn)一步的探究。
【關(guān)鍵詞】舊橋病害;處治方法
前言
在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下,交通運(yùn)輸業(yè)的地位也逐漸突顯出來,并對橋梁質(zhì)量與承載能力提出了更高的要求。然而,就我國橋梁使用現(xiàn)狀來講,還有很多修建于各個(gè)時(shí)期的不同設(shè)計(jì)荷載的橋梁仍處于使用狀態(tài),這些橋梁逐漸突顯出的承載力不足等問題也成為了當(dāng)前制約我國交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此,為了保障道路交通能夠安全通行,必須對舊橋?qū)嵤┛茖W(xué)的加固與維修處治,嚴(yán)重的則需要重新設(shè)計(jì)建設(shè),而如何對當(dāng)前使用中的舊橋經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行加固與維修,增強(qiáng)其安全性和耐久性,使之更好地為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù),也是當(dāng)前建設(shè)者需要考慮的重要問題。
1、舊橋存在的主要病害
我省尤其是潮汕地區(qū)水系發(fā)達(dá)、橋梁密布,其中很大一部分中小橋分布在建造年代較早的公路上,由于當(dāng)時(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低,這些橋梁荷載低,通行能力差。除后期建造的橋梁,其它大多數(shù)橋梁承受的荷載一直高于原設(shè)計(jì)荷載,而由于缺乏足夠的承載能力,造成其技術(shù)狀況降低,以及出現(xiàn)老化、裂縫等情況,進(jìn)而使危橋數(shù)量不斷增加。另外,橋梁管理、周圍環(huán)境等方面也存在諸多影響,橋梁在使用過程中也會受到如地震、洪水、等自然災(zāi)害的破壞,而服役橋梁在運(yùn)行多年后,在承載能力和使用性能等方面也會產(chǎn)生不同程度的退化。
1.1上部構(gòu)造存在的主要病害
橋梁是道路的重要組成部分,橋梁上部構(gòu)造的損壞直接影響車輛行駛的安全性、舒適性、美觀性。上部構(gòu)造存在的主要病害有以下幾方面:
1.1.1梁板裂縫?;炷两Y(jié)構(gòu)常常會在使用中受到破壞,通常都是先在混凝土中產(chǎn)生裂縫,這是混凝土結(jié)構(gòu)病害最為直接的表現(xiàn)。同時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫也會受到材料內(nèi)部初始缺陷,以及細(xì)小裂縫拓展等多種原因影響。在混凝土橋梁中,梁體開裂是其使用過程中一種比較普遍的病害現(xiàn)象。根據(jù)其成因可以劃分成結(jié)構(gòu)裂縫和非結(jié)構(gòu)裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫又可以稱為受力裂縫,引起這一裂縫的最為直接的原因是外在的載荷過重,且長期處于載荷過重的狀態(tài)之下。這種裂縫的出現(xiàn),也充分體現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)缺乏足夠承載力,或者是存在其他嚴(yán)重問題。非結(jié)構(gòu)裂縫主要是變形引起的裂縫,其最為直接的變現(xiàn)就是橋梁的變形。這兩種裂縫對結(jié)構(gòu)的耐久性都有影響,均需進(jìn)行處理。1.1.2橋面鋪裝層破壞。橋面鋪裝層的主要作用是保護(hù)行車道板,防止車輪或履帶直接磨耗行車道板,避免主梁受到雨水的侵蝕,并借以分散車輪的集中荷載。橋面鋪裝層常常會造成嚴(yán)重的危害,它不僅會對行車的舒適性造成負(fù)面影響,也會在一定程度上增加車輛的動力作用,進(jìn)而對橋梁主體結(jié)構(gòu)造成不利影響,使其受到損壞,有的也會由于雨水的長期侵蝕而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中鋼筋遭到侵蝕等,這些都直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)物的承載能力及使用壽命。1.1.3伸縮縫損壞。橋梁伸縮縫的作用主要是對由車輛荷載環(huán)境特征,以及橋梁建筑材料的物理性能所引起的,上部結(jié)構(gòu)之間的位移和上部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)結(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于其往往設(shè)置在梁端構(gòu)造比較薄弱的部位,通常都會直接承受車輛反復(fù)荷載的作用,又常常暴露在大自然中,受到各種自然因素的影響。因此,伸縮縫也會經(jīng)常產(chǎn)生各種不同程度的缺陷,并且是易損壞,難修補(bǔ)的部位,一般認(rèn)為是由于交通量,尤其是重型車交通量引起的,它直接影響橋面美觀與使用。
1.2下部構(gòu)造存在的主要病害
1.2.1支座脫空、開裂。橋梁支座的作用主要是將橋跨結(jié)構(gòu)上的荷載傳遞到橋梁墩臺上去,同時(shí)為橋跨結(jié)構(gòu)所要求的位移提供保障,以便使結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與計(jì)算的理論圖式相符合。目前橋梁大都采用橡膠支座,其主要病害表現(xiàn)為:橡膠支座老化、變形、變質(zhì)及失去自由伸縮的能力。1.2.2墩臺蓋梁破壞。蓋梁在橋梁中所起的作用是支撐和荷載傳遞,支座承受的荷載通過它傳給了墩臺。蓋梁位于伸縮縫或橋面連續(xù)縫位置處,其均是容易受到橋面滲水影響的部位,簡支板梁橋蓋梁處滲水比例達(dá)30%以上,滲水引起蓋梁混凝土剝落鋼筋銹蝕的狀況。隨著重載交通量的日漸增多,當(dāng)蓋梁承受的豎向荷載高于設(shè)計(jì)允許值時(shí),就會產(chǎn)生不同程度的裂縫,蓋梁上面一旦發(fā)生滲水現(xiàn)象,水流進(jìn)入裂縫后,也會進(jìn)一步加速裂縫的拓展。當(dāng)裂縫發(fā)展到鋼筋時(shí),由于水的存在,會對鋼筋造成嚴(yán)重的銹蝕,鋼筋銹蝕后體積變大,會將鋼筋混凝土保護(hù)層脹裂,使混凝土脫落,造成露筋現(xiàn)象的發(fā)生。1.2.3墩臺身破壞。墩臺身作為橋梁的主要承重構(gòu)件,起著至關(guān)重要的作用。墩臺身混凝土產(chǎn)生裂縫原因有以下幾點(diǎn):一是由于混凝土澆筑施工在完成后,未按要求進(jìn)行及時(shí)養(yǎng)護(hù),使得混凝土產(chǎn)生相應(yīng)的收縮裂縫;二是由于對其進(jìn)行超負(fù)荷地使用,上部傳遞的豎向荷載大于墩臺身所能承受的荷載,從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。當(dāng)墩臺身產(chǎn)生裂縫后,水進(jìn)入裂縫,會造成裂縫的進(jìn)一步開展,當(dāng)裂縫發(fā)展到鋼筋以后,鋼筋會在水的作用下發(fā)生銹蝕。鋼筋銹蝕后體積逐漸增大,進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋混凝土保護(hù)層脹裂,使混凝土脫落,造成露筋現(xiàn)象發(fā)生。1.2.4墩臺基礎(chǔ)破壞。墩臺基礎(chǔ)的病害主要有以下幾點(diǎn):一是基礎(chǔ)不均勻沉降。指地基的下沉超過設(shè)計(jì)范圍,以及在不同地基上或軟土地基上結(jié)構(gòu)的不均勻下沉。二是基礎(chǔ)滑移和傾斜。其主要原因有:長期的洪水沖刷;橋臺前地基土層受河床淘挖、河道變遷等的破壞;基礎(chǔ)建于軟土地基上,或臺背土壓力過大。這一病害往往會導(dǎo)致橋梁上部結(jié)構(gòu)的破壞。三是基礎(chǔ)開裂。指基礎(chǔ)受力不均勻,局部產(chǎn)生較大應(yīng)力,導(dǎo)致基礎(chǔ)開裂。四是淺基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)是橋梁的重大病害,使汛期行車安全受到威脅,嚴(yán)重的會造成水毀事故。
2、舊橋病害的處治辦法
橋梁經(jīng)過專業(yè)的技術(shù)狀況評估,以及承載能力的檢測,確定通過合理加固符合結(jié)構(gòu)安全或正常運(yùn)行要求,才能夠進(jìn)行加固,加固工作的內(nèi)容及范圍應(yīng)充分結(jié)合評定結(jié)論和使用要求來制定。舊橋加固是對橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其相關(guān)部分采取增強(qiáng)、更換,以及調(diào)整其內(nèi)力等措施,使其符合實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。因此橋梁加固工作的開展應(yīng)盡量避免不必要的拆除及更換,有效避免在加固中造成新的結(jié)構(gòu)病害。此外,不管采用哪種加固方法,都應(yīng)充分考慮到投資少、工效快、技術(shù)可行性、良好耐久性等方面的實(shí)際要求。舊橋一般采用以下幾種加固方法:
2.1增大截面加固法
增大截面加固法是通過增大構(gòu)件的截面等措施來來提高原有構(gòu)件的承載力和剛度。通過對橋梁加固工程經(jīng)濟(jì)性,以及施工可行性方面的綜合考慮,增大截面加固法主要用于配筋混凝土受變構(gòu)件、受壓構(gòu)件加固。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。增大截面加固法的特點(diǎn)是原理簡單、使用經(jīng)驗(yàn)豐富、受力可靠、費(fèi)用低廉,但是濕作業(yè)工作量大、養(yǎng)護(hù)周期長,且增加結(jié)構(gòu)自重、占用空間大。
2.2粘貼鋼板加固法
根據(jù)橋梁工程中被加固構(gòu)件的受力特性,規(guī)定了這種方法通常只適用于鋼筋混凝土受彎受剪、受拉等方面的加固。粘貼鋼板加固法的特點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)、性能良好,所占空間小,不影響結(jié)構(gòu)外觀和使用空間,工藝簡便、材料消耗小、施工周期短,但其加固的效果受施工質(zhì)量影響非常大,一旦施工處理不好,鋼板容易撕脫。
2.3粘粘纖維復(fù)合材料加固法
這種方法主要可應(yīng)用于鋼筋混凝土受壓柱,以提高延性、耐久性的加固;也可用于梁、板的加固。采用纖維復(fù)合材料進(jìn)行加固時(shí),應(yīng)確保其纖維復(fù)合材料能夠與構(gòu)件牢固地粘貼在一起,變形協(xié)調(diào),共同受力。加固時(shí)應(yīng)將作用在結(jié)構(gòu)上的部分荷載卸除,必要時(shí)應(yīng)采取可靠的錨固措施。加固后構(gòu)件的承載能力由原構(gòu)件中受力鋼筋,或受壓混凝土達(dá)到其強(qiáng)度來進(jìn)行設(shè)計(jì)值的控制。
2.4體外預(yù)應(yīng)力加固法
體外預(yù)應(yīng)力加固是采用粗鋼筋、高強(qiáng)鋼絲等鋼材施力工具,對橋梁上部結(jié)構(gòu)施加一定的體外預(yù)應(yīng)力,并以預(yù)加力產(chǎn)生的反彎矩部分對外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力進(jìn)行抵消,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改善舊橋使用性能的目的,促進(jìn)其極限承載能力的不斷提高。其優(yōu)點(diǎn)是對原橋損傷較小、設(shè)備簡單、工期短、經(jīng)濟(jì)效益明顯,而且還可以不中斷交通或短時(shí)限制交通。
2.5改變結(jié)構(gòu)體系加固法
改變結(jié)構(gòu)體系加固法主要是采用相關(guān)技術(shù)措施對原結(jié)構(gòu)受力體系進(jìn)行改善,有效降低控制截面內(nèi)力,促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)整體承載能力不斷提升的一種加固方法。具體來講就是在梁的中間部位增設(shè)支點(diǎn)、托梁,或者是將多跨筒支梁變?yōu)檫B續(xù)梁等方法。對結(jié)構(gòu)受力體系進(jìn)行合理調(diào)整,不僅能有效地降低計(jì)算彎矩,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,也有助于加強(qiáng)原結(jié)構(gòu)目的的實(shí)現(xiàn)。其適用于臨時(shí)加固或承載力提高較大的情況,但施工復(fù)雜,工程量較大,只有在較復(fù)雜的情況下才考慮采用該方法。
總之,橋梁在道路交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,我們應(yīng)正確認(rèn)識到對舊橋?qū)嵤┘庸膛c維修處理的重要意義。從工程施工方面來講,舊橋改造施工的難度往往要高于新建橋梁,因?yàn)榕f橋以前采用的標(biāo)準(zhǔn)低,在長期使用中產(chǎn)生的問題也比較復(fù)雜。因此,施工前,應(yīng)充分考慮加固維修過程中需要面臨的,以及可能出現(xiàn)的各種問題,制定出科學(xué)合理的應(yīng)對措施,并要求其相關(guān)施工人員嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行,施工結(jié)束后,還要對相關(guān)加固與維修資料進(jìn)行收集,進(jìn)而為今后的橋梁改造工程提供有力參考。
參考文獻(xiàn)
[1]劉亮.試論舊橋加固維修處治的方法[J].科技風(fēng),2014,(21):127-128 .
[2]李全懷.高速公路橋梁病害的防治[J].中國公路.2010,10,76-77.
[3]公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG/T J22-2008.中華人民共和國交通運(yùn)輸部發(fā)布.2015.8.
[4]公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范 JTG H11-2004[S].中華人民共和國交通運(yùn)輸部發(fā)布.2014.10.