魏 拓

(遼寧省交通運輸事業(yè)發(fā)展中心 沈陽市 110005)

1 公路橋梁檢查

公路橋梁檢查主要包括初始、日常、經(jīng)常、定期和特殊五種檢查方式。其中特殊檢查屬于橋梁適應(yīng)性評價范疇,其他檢查側(cè)重橋梁的技術(shù)狀況評價[1]。

1.1 初始檢查

針對新建成或者改建后的橋梁應(yīng)及時進行初始檢查,宜與橋梁的交工驗收質(zhì)量檢測同時進行,且在工程交付后1年內(nèi)完成。

初始檢查是由專業(yè)檢測機構(gòu)實施,檢查及測量內(nèi)容主要包括:(1)橋梁上、下部結(jié)構(gòu)及橋面系的病害調(diào)查及記錄,并按養(yǎng)護規(guī)范設(shè)置永久觀測點;(2)測量復(fù)核橋長、橋?qū)挕⒔孛娉叽绲然A(chǔ)數(shù)據(jù);(3)檢測橋梁混凝土構(gòu)件的鋼筋保護層厚度以及強度等指標;(4)針對單孔跨徑大于150m的特大橋或特別重要橋梁需進行靜動載荷試驗,掌握橋梁控制斷面的結(jié)構(gòu)強度、剛度等質(zhì)量狀況,以及橋梁整體的動力響應(yīng)狀態(tài);(5)針對特大橋、大橋,以及高速公路或一、二級公路上的中橋、小橋,若有水中基礎(chǔ),還應(yīng)開展水下檢測;(6)測量纜索體系橋梁的拉索及吊桿的成橋狀態(tài)下的索力值,以及檢測索夾螺栓緊固力等;(7)針對鋼管混凝土拱橋還應(yīng)檢測鋼管內(nèi)部混凝土的密實狀況。

1.2 日常巡查

日常巡查工作應(yīng)由管養(yǎng)單位的橋梁工程師來完成,通常以乘車目測為主,日常巡查以橋面系外觀查看為主,包括橋路連接處是否異常;橋面鋪裝、伸縮縫、欄桿或護欄是否有缺損;橋梁的線形是否明顯不順適等檢查內(nèi)容。

1.3 經(jīng)常檢查

經(jīng)常檢查工作也由管養(yǎng)單位的橋梁工程師來完成,需抵近橋梁結(jié)構(gòu),近距離以目測輔以簡單的量測工具進行實地檢測,并填寫“橋梁經(jīng)常檢查記錄表”。經(jīng)常檢查要對橋梁的上、下部結(jié)構(gòu)和橋面系進行全面檢查外,還需對交通工程安全以及其他附屬設(shè)施的完好情況,以及永久標志點、觀測點進行查看。

1.4 定期檢查

橋梁定期檢查是管養(yǎng)單位了解橋梁運營狀況及技術(shù)等級,指導(dǎo)下一步養(yǎng)護決策的重要抓手,該項任務(wù)必須委托專業(yè)的檢測機構(gòu),委派橋梁檢測、維修施工經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員開展相關(guān)工作。定期檢查需對橋梁各構(gòu)件外觀進行抵近檢查,并詳細標明、記錄病害的范圍,與既往檢查情況進行對比,分析病害的嚴重程度及發(fā)展趨勢,遞進分層對橋梁構(gòu)件、橋梁部件、橋梁上下部結(jié)構(gòu)和橋面系、全橋進行評價,提出維修及管理養(yǎng)護建議。對于單跨≥60m 的橋梁,還應(yīng)復(fù)核橋梁的永久觀測點,測量橋梁線形、變位及橋面高程等指標。

1.5 特殊檢查

針對以下情況的橋梁,需進行特殊檢查:(1)各類常規(guī)檢查無法判明橋梁構(gòu)件病害問題產(chǎn)生的原因及損傷程度的橋梁;(2)擬通過加固提高橋梁荷載等級的橋梁;(3)需判斷水中基礎(chǔ)狀態(tài)的橋梁;(4)遭受特殊災(zāi)害、撞擊、超重車等情況引起使用安全問題的橋梁。

橋梁特殊檢查具有較強的目的性,應(yīng)包括一項或多項特殊檢查內(nèi)容:(1)材質(zhì)性能及退化程度的鑒別測試;(2)結(jié)構(gòu)的剛度、強度和穩(wěn)定性檢算,荷載試驗、使用安全鑒定等;(3)橋梁抗災(zāi)害能力及遭受洪水等意外荷載作用后的檢測鑒定;(4)水中墩臺等不易排查構(gòu)件的檢測評定;(5)定期檢查中嚴重的結(jié)構(gòu)類病害,應(yīng)定期跟蹤觀測,并及時分析、預(yù)測遠期的發(fā)展趨勢。

2 橋梁常規(guī)病害及整治措施

橋梁常規(guī)病害常見于技術(shù)狀況等級為2類、3類橋梁,多數(shù)為施工質(zhì)量問題或結(jié)構(gòu)特點所造成的耐久病害問題,歸納總結(jié)如下:

2.1 邊梁受滲水侵蝕問題

公路橋梁的邊梁受滲水侵蝕現(xiàn)象十分普遍,長期會造成鋼筋銹脹、混凝土剝落破損,顯著影響梁體的耐久性,降低承載能力,危及橋梁使用安全。這類病害產(chǎn)生的主要原因包括:一是橋梁泄水管(槽)周邊防滲施工不到位,或設(shè)置過短;二是橋面縱坡設(shè)置有問題,導(dǎo)致護欄底部積水,滲入兩側(cè)邊梁梁體。典型梁體破損狀態(tài)見圖1。

圖1 邊梁受侵蝕破損、嚴重露筋

針對此類病害應(yīng)先整修橋梁的排水系統(tǒng),根據(jù)病害產(chǎn)生的直接原因采取更換設(shè)置過短的泄水管(槽),或?qū)π顾?槽)周邊進行防滲維修,亦或增設(shè)橋面泄水孔等措施;然后進行鋼筋除銹并涂刷防銹劑;最后對破損部位用聚合物砂漿修補。

2.2 普通鋼筋混凝土梁體裂縫問題

由于部分橋梁的上部梁體為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),長期在混凝土收縮及行車荷載共同作用下,梁體底板在正彎矩顯著影響區(qū)域(多位于四分點截面之間)會出現(xiàn)橫向結(jié)構(gòu)裂縫,這是結(jié)構(gòu)自身特點造成的,但應(yīng)根據(jù)裂縫開展情況及時處置。

當梁體裂縫寬度<0.25mm時,可暫不處理;若裂縫寬度≥0.25mm,則需采用環(huán)氧樹脂膠表面封閉維修。無論哪種情況在管養(yǎng)工作中都需加強觀測,如果梁體裂縫仍持續(xù)發(fā)展,則應(yīng)結(jié)合路段交通量和重車比例,以及施工過程中是否存在質(zhì)量問題等因素,綜合分析并采取進一步的加固措施。

2.3 板式橡膠支座老化開裂問題

支座是橋梁上、下部結(jié)構(gòu)之間緊密聯(lián)系的紐帶,在荷載傳遞以及協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)變形方面起著至關(guān)重要的作用。橡膠支座是公路橋梁中最常采用的一種產(chǎn)品形式,上世紀80～90年代,上海橡膠制品研究所利用熱空氣加速老化方法,驗證了橡膠支座的使用年限,結(jié)果顯示,按我國橡膠制品生產(chǎn)水平,支座使用壽命能達到50年[2]。

根據(jù)近些年的實際工程檢測數(shù)據(jù),新橋建成10年后板式橡膠支座陸續(xù)出現(xiàn)老化開裂現(xiàn)象,應(yīng)適時對破損嚴重的支座進行更換,但現(xiàn)有各規(guī)范中未明確支座更換的時機、標準,應(yīng)綜合考慮支座老化開裂的裂縫寬度、長度及壓縮變形程度等指標確定支座是否需要更換。建議更換標準為:橡膠支座表面出現(xiàn)裂縫寬度>2mm,裂縫長度>相應(yīng)邊長的25%,豎向壓縮變形>高度的10%。

2.4 墩臺混凝土受侵蝕問題

橋梁墩臺的作用是承擔車輛荷載和結(jié)構(gòu)自重,并通過基礎(chǔ)將總荷載傳遞到土體中。隨著橋梁運營年限的增加,部分橋梁墩臺結(jié)構(gòu)逐步呈現(xiàn)混凝土剝蝕破損,露筋、鋼筋銹蝕等病害,主要原因包括:一是雨水、河(海)水長期沖刷,導(dǎo)致墩臺底部混凝土破損;二是橋面伸縮縫裝置止水帶破損,導(dǎo)致橋面流水或融雪劑等沿破損位置滲入,侵蝕墩臺混凝土;三是簡支梁橋墩頂處橋面連續(xù)位置,由于結(jié)構(gòu)特點往往會出現(xiàn)貫通的橫向裂縫,也會造成墩臺受水侵蝕。

對于墩臺混凝土受侵蝕類病害,應(yīng)根據(jù)其產(chǎn)生的原因進行有針對性的維修,多數(shù)以更換伸縮縫裝置止水帶、墩頂橋面灌縫為主,再進行墩臺破損部位的修復(fù),并適時采取混凝土表面防腐涂裝,提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

3 橋梁結(jié)構(gòu)類病害及加固方法

橋梁結(jié)構(gòu)類病害常見于技術(shù)狀況等級為4類、5類橋梁,多數(shù)是承載能力不足或局部有失穩(wěn)趨勢,影響結(jié)構(gòu)安全,主要體現(xiàn)為:

3.1 上部結(jié)構(gòu)抗力不足

(1)表現(xiàn)形式

近些年,由于公路交通量、載重量的不斷增加,以及個別橋梁設(shè)計、施工質(zhì)量問題,造成橋梁上部結(jié)構(gòu)承載能力不足,主要體現(xiàn)為預(yù)應(yīng)力梁正彎矩影響區(qū)的豎向裂縫,空心板梁的支點截面附近的斜向剪切裂縫,對橋梁使用安全造成嚴重影響,裂縫開展形態(tài)見圖2。

圖2 梁體抗力不足產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫

(2)加固方法

可考慮采用預(yù)應(yīng)力加固法,適用于正截面抗彎能力不足,剛度過小引起裂縫寬度超限或剛度不足,造成梁體撓度超限以及上部結(jié)構(gòu)斜截面抗剪能力不足的情況。施加預(yù)應(yīng)力加固的方法改變了結(jié)構(gòu)原受力體系,預(yù)應(yīng)力施加完成后,原結(jié)構(gòu)會呈現(xiàn)出卸載現(xiàn)象,引起原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布。此方法使結(jié)構(gòu)在外加預(yù)應(yīng)力下成為帶柔性拉桿的超靜定體系,加固前結(jié)構(gòu)荷載為活載和自重,預(yù)應(yīng)力筋的張拉值是在恒載作用下量測的。所以在分析預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量時,僅需考慮活載作用。根據(jù)加固過程及受力特點,預(yù)應(yīng)力法加固梁體的力學(xué)分析可分為兩階段,即施加預(yù)應(yīng)力和活載作用。該方法具有施工易、干擾少、工期短、能大幅恢復(fù)或提高承載能力等優(yōu)點,但外加預(yù)應(yīng)力體系中錨固點以及轉(zhuǎn)向塊存在較大集中力,受力也較為復(fù)雜,且防腐設(shè)計及養(yǎng)護等問題均需重點考慮。

3.2 下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)失穩(wěn)問題

(1)表現(xiàn)形式

在干線、農(nóng)村公路舊橋中擴大基礎(chǔ)是下部結(jié)構(gòu)常采用的一種基礎(chǔ)形式。隨著橋梁服役年限的增加,部分橋梁基礎(chǔ)由于承載能力不足或埋置太淺,造成局部不均勻沉降、甚至發(fā)生垮塌等情況。尤其對于連拱橋梁,一旦基礎(chǔ)失穩(wěn)會造成全橋各跨迅速連續(xù)垮塌。

(2)加固方法

可采用擴大基底面積加固法,適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋深過淺的情況,加固形式見圖3。當橋梁基礎(chǔ)有顯著不均勻沉降,且土質(zhì)較為堅實時,可利用此方法加固。若擴大部分基底的地基承載力不足,則需打預(yù)制樁提高其承載力,并根據(jù)地基變形計算確定所需樁量。另外,擴大基底面積由地基強度驗算來確定,同時應(yīng)考慮《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定,多年未受破壞地基按原設(shè)計1.5倍計算承載力。基礎(chǔ)面積擴大后,可使墩臺基底壓力減小到允許值。當?shù)鼗鶑姸确弦?而僅表現(xiàn)為不均勻沉降時,采用該方法加固的基底面積由地基變形計算來確定。

圖3 擴大基底面積加固法示意圖

4 結(jié)語

隨著我國交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的蓬勃發(fā)展,存量的道路、橋隧數(shù)目也在快速增長,因此公路養(yǎng)護逐步成為交通運輸行業(yè)的核心工作。橋梁工程具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全隱患多、影響力大等特點,是管養(yǎng)工作的重中之重。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范、標準的規(guī)定要求,結(jié)合常年工作積累的實踐經(jīng)驗對橋梁檢查方法進行了全面、細致地敘述,同時闡明了橋梁上、下部結(jié)構(gòu)常規(guī)病害的典型破損形態(tài),并對病害的具體成因加以分析,提出了有針對性的整治維修方法。此外,重點提及了易對橋梁結(jié)構(gòu)造成安全隱患的常見結(jié)構(gòu)類病害問題,隨后又從適用條件、基本原理、附加影響等方面對結(jié)構(gòu)加固方法進行了深入介紹,為今后的公路橋梁管養(yǎng)工作提供參考。