道路路桥结构病害

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 道路路桥结构病害 摘要：道路路桥日益肩负着十分 沉重的交通荷载及繁重的交通量，车辆 承载能力增大，车速相继提高，公路货 物运输量、旅客运输量速度大幅攀升， 路桥结构疲劳导致危桥数量呈逐年上升， 加速了道路路桥结构病害的扩展，其病 害防治以及维修加固面临着形势严峻。 路桥结构病害主要包括裂缝、剥蚀、混 凝土碳化及钢筋锈蚀、结构局部构造破 坏及人为破坏等，因此有必要对道路路 桥结构裂缝病害表现形式及其原因进行 详细分析的基础上，利用先进的信息检 测系统以及构建道路路桥管理信息系统 进行检测预防，更有必要考虑对路桥结 构进行联合加固，以达到优势互补，综 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 合效果最优的目标。 中国论文网 /2/view-12903064.htm 关键词：道路路桥结构病害裂缝 预防加固 中图分类号：U41 1 引言 改革开放 30 多年来，我国的交 通事业迎来了高速发展时期。2010 年， 我国公路总里程达 400.82 万公里，五年 新增 66.30 万公里。按照交通运输部“十 二五”发展规划，至 2015 年，我国公路 网总里程将达到 450 万公里。随着公路 里程的迅速扩展，公路路桥总量也持续 增加，1990 年，我国公路路桥有 16.85 万座，而到了 2010 年公路路桥达到了 65.81 万座，比 1990 年增加了 48.95 万 座，公路交通事业的迅猛发展对于促进 我国区域经济发展起到了十分显著的作 用。然而，我们也要看到，在道路路桥 不断增多的今天，路桥结构病害的状况 令人堪忧。有关数据显示，2010 年我国 65.81 万座在用路桥约 10 万座须维修加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 固，占在用路桥总量的 16。 在众多限制道路路桥养护管理工 作开展的因素中，路桥长期受到大自然 的腐蚀、温湿度的变化以及车辆载荷、 车辆频率、材料以及道理路桥结构的疲 劳，加之人才队伍的匮乏、道路路桥病 害防治的资金投入严重不足，包括部分 技术瓶颈需突破，所以不容忽视。加之 大型车和重型车的数量逐年增多，导致 的公路交通阻滞，交通事故增多，因而 要把道路路桥结构病害防治与加固提升 到重要和突出的地位，确保路桥结构安 全，减少对人民生命财产所构成的威胁。 2 道路路桥结构病害防治面临的 形势严峻 随着科技进步、社会工业化水平 提高，道路路桥日益肩负着十分沉重的 交通荷载及繁重的交通量，危桥数量呈 逐年上升，道路路桥结构病害防治面临 着形势严峻。 2.1 繁重的交通量对我国道路路 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 桥结构形成了威胁 我国的经济增长引起了世界瞩目， 交通基础设施承受了巨大的压力，道路 路桥结构病害防治任务及其艰巨。据国 家统计局 2005 -2011 年全国年度统计公 报数据，近几年来，公路完成货物运输 量、旅客运输量速度大幅攀升，加速了 道路路桥结构病害的扩展。2005 -2011 年我国公路运输方式增长速度如表 1 所 示： 从上表我们看出，最近几年来我 国货物以及旅客运输量保持了较高的增 长速度，这只是对于道路路桥结构形成 威胁的一部分。实际上，我国私人汽车 也得到了迅猛增长，2005 年我国私人汽 车保有量 2365 万辆，到了 2011 年私人 汽车保有量达到了 7872 万辆，增长了 3.3 倍，除了造成城市交通堵塞压力，更是 增加了道路路桥病害发生的机率。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 2.2 我国危桥数量逐年上升 据交通运输部统计资料显示，随 着我国经济社会的快速发展，道路危桥 数量逐年上升（图 1） 。1990 年我国桥 梁总数为 16.85 万座增加到 2010 年的 65.81 万座，桥梁总数增加了 3.9 倍； 1990 年我国危桥总数为 0.4 万座增加到 2010 年的 10 万座，危桥总数增加了 25 倍；1990 年我国危桥占比为 2.37增加 到 2010 年的 15.12%，占比增加了 637 个百分点，道路路桥结构病害防治刻不 容缓，否则就会对人们的生命财产造成 巨大的威胁。 资料来源：公路养护统计年报汇 总表（省、自治区、直辖市） ，交通部 公路司 2.3 道路路桥结构病害对国民经 济发展的负面影响 路桥作为交通线路的枢纽，结构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 病害将直接影响路桥的使用功能，对国 民经济产生极大的负面影响。由于我国 危桥的数量不断增多以及桥梁结构病害 现象比较严重，很多桥梁在预期寿命前 达到使用寿命，加之设计不合理、自然 侵蚀、结构疲劳以及人为破坏等等情况， 都为道路路桥结构病害扩展埋下了巨大 的隐患，因而我国路桥的经济与安全形 势均不容乐观。在我国路桥出现结构病 害趋势时需采取合理正确的技术措施进 行控制，否则必将造成重大的经济损失。 更为严重的是路桥结构病害在一些特定 的情况下易导致桥毁人亡的安全事故， 如 2011 年 7 月 14 日，建成不到 12 年、 造价逾千万元的当地标志性工程武夷山 公馆大桥倒塌，一辆旅游大巴车坠入桥 下致 1 死 22 伤；重庆彩虹桥倒塌导致 40 人死亡，广东韶关特大桥坍塌导致 32 人死亡、59 人受伤等多起严重的安 全事故。 3 道路路桥结构主要病害表现形 式及其原因 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 路桥结构的损伤会在路桥的不同 部位造成不同的病害，而病害分布范围 的不确定性又加大了对路桥病害预防与 加固的难度，因此，对于加固措施应做 到科学、合理安排。首先应对路桥结构 的可靠性进行科学鉴定，然后在对加固 方案进行广泛论证，认真编制加固方案 设计、施工组织设计，并组织精干的施 工队伍按照加固方案进行施工，验收要 达到加固设计标准。路桥结构病害主要 有裂缝、剥蚀、混凝土碳化及钢筋锈蚀、 结构局部构造破坏及人为破坏等，我们 下面主要对道路路桥结构裂缝病害表现 形式及其原因进行分析。 3.1 剪切裂缝病害 混凝土梁体受剪力作用而产生剪 切裂缝，也称斜裂缝或主拉应力裂缝， 剪切裂缝的产生是因为梁体局部拉应力 过大。剪切裂缝如果发展缓慢而只在受 拉区，路桥结构是允许的；当裂缝接近 受压区则不论其裂缝宽度或梁的挠度是 否超过规范要求，都要加固。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 剪切裂缝产生的原因有以下几个 方面： （1）设计方面的原因。设计人 员在设计中比较关注正截面的强度，易 忽视了主拉应力或者斜截面的强度。如 果在施工中是在预应力现浇段边跨中没 有设弯起钢束，就会产生由于边跨段的 梁高比较大，而产生的反力也大，我们 如果采取只是有竖向预应力和顺桥向来 控制主拉应力，其设计达不到应有的效 果，就会出现裂缝。 （2）施工方面的原因。在施工 中的模板粗糙而导致浇筑时模板移位， 原设计方案由于复板变薄而出现抗剪刚 度降低的情况，还有工地施工中压浆时 间拖延过长或者使对于竖向预应力张拉 不足都容易导致力筋受到损害，另外， 桥梁悬臂平衡挂篮浇筑施工中，出现了 预应力筋的张拉顺序混乱以及未预压重， 产生了垂直裂缝，致使构件结构零剪应 力急剧上升，这些都是导致产生剪切裂 缝的主要原因。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 3.2 弯曲裂缝病害 弯曲裂缝又称垂直裂缝的形成， 主要是因为混凝土梁体上承受弯矩的作 用产生，在梁体弯矩最大截面处的受拉 区易出现弯曲裂缝。它随着弯矩的增大 而裂缝宽度也逐渐增大，裂缝的数量不 断增多，长度不断延伸，并且该裂缝的 区域会向构件的两端延伸发展。 弯曲裂缝产生主要原因有以下几 个方面：一是设计因素、施工因素和后 期荷载因素等。在设计时，由于对预应 力筋配置不足，弯起束的摩阻损失过大， 就会形成一些截面的有效预应力不足而 出现弯曲裂缝；二是混凝土截面或是配 筋不足而使梁体强度降低；三是施工时 的施工荷载过大，没有严格执行施工工 艺，浇铸时支架模以及板严重变形，加 之施工程序不当、预应力施加不当等等 原因，在路桥使用过程中，繁重的交通 荷载大大的超过了设计荷载等级，这些 都是弯曲裂缝产生的根本原因。 3.4 扭曲裂缝病害 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 扭曲裂缝的产生是由于混凝土同 时受到了弯曲与扭转的共同的作用力而 产生的裂缝。在扭曲的作用下，钢筋混 凝土构件会产生多条裂缝，严重的时候 会导致混凝土保护层的脱落。一般情况 下，混凝土构件受到纯扭力的现象不是 很多，主要是同时为扭曲、弯曲和剪切 力的共同作用所致；扭曲裂缝的力学机 理根据构件的扭曲、弯曲和剪切力组合 所形成的裂缝形式分为扭型、扭剪型和 剪型等三种类型裂缝。 4拉压裂缝病害 混凝土构件产生压曲裂缝是受到 了强大的压力作用，而产生拉裂缝是构 件承受的拉力超过了截面抗拉强度。压 曲裂缝一般在桁架拱桥上发生得比较多， 其部位出现了拱桥的压杆上和拱交处。 压曲裂缝病害机理是由于杆件受到了压 力，所产生的裂缝沿构件方向平行，裂 缝的中间宽度最大并向外产生横向变形， 随着荷载逐渐增大，最后使独立短柱形 成分离而造成短柱的损害。在桁架拱桥 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 的拉杆、双曲拱桥肋拱间的横向联系、 简支梁桥的连续桥面包括一些杆件构件 的接缝处很容易产生拉裂缝，其裂缝的 表现形式为裂缝呈环状并贯穿整个构件； 拉裂缝深度以及宽度均比较大。 拉压裂缝病害产生的主要原因是 由于设计不当引起，在设计时，对局部 构件的拉压应力设计过小，而使构件结 构截面的强度满足不了应力的要求。拉 压裂裂缝的危害比较大，它都会造成局 部构件强度降低而造成短板效应，是构 件结构整体强度降低。因此，我们在设 计中，应重点注意和尽量避免拉压裂缝 的发生。 3.5 局部应力裂缝病害 局部应力裂缝是由于构件结构受 到了局部的拉 、压或者应力过于集中 而形成，表现在路桥构件的梁体支座处、 构件角隅处，由于受到了较大的局部压 力、突然的局部冲击力而引起的裂缝， 局部应力接缝会随着局部应力的形式不 同而各异。局部应力裂缝出现的注意原 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 因是设计时，对局部应力考虑不足而使 局部的配筋过小，因此，我们设计时应 该加强构造措施，比如，对局部应力进 行详细分析的基础上增加配筋，也可以 在截面突变部位设计承托等。另外，在 施工中工艺不正确，如模板变形、施工 操作不当也容易造成截面的突变而形成 局部应力裂缝，此裂缝的形成对构件结 构的刚度及强的影响不容忽视。 3.6 预应力裂缝病害 预应力结构力学性能较普通钢筋 混凝土结构复杂。其结构能在无裂缝状 态下工作，而工程实践中，预应力结构 可产生形式多样的裂缝，其原因是预应 力结构设计中不合理而导致局部应力或 局部配筋不满足要求、二次应力过大等， 以及施工操作的原因使预应力筋布局的 改变，而产生的预应力结构性裂缝。 4 加大结构病害信息技术以及联 合加固法技术措施的应用 对于路桥结构病害而言，有必要 利用先进的信息检测系统以及构建道路 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 路桥管理信息系统进行检测预防，更有 必要考虑对路桥结构进行联合加固，以 达到优势互补，综合效果最优的目标。 4.1 道路路桥结构病害预防应积 极推广应用检测系统 该检测系统主要运用混凝土强度 试验锤、混凝土孔隙及裂缝探测器、钢 筋探测器、钢筋锈蚀探测仪等桥梁检测 仪器，通过检测系统的应用，可以达到 以下目标。首先，可以尽早发现路桥总 体结构或部位的缺陷，及时清除隐患， 防止病状漫延，从而节省维护保养所需 费用。其次，可以预防路桥坍塌，确保 路桥安全使用。 当然，对于道路路桥结构病害的 预防措施关键的还是要发挥工程技术人 员的作用，建立制度化的、以预防为主 的检测法规。在这其中，对于路桥缺损 状况，主要采用以目估检查为主、借助 仪器量测的监测方法。对于一般缺损能 比较明显，能用目测鉴别的就不必借助 仪器量测。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 4.2 构建道路路桥管理信息系统 道路路桥管理是一门综合管理技 术，它基于路桥结构工程、病害机理、 检测技术和数据集成技术，通过运用计 算机系统，对其数据处理、评价决策方 法、管理学理论，并对现有路桥进行状 况登记、评价分析、投资决策和状态预 测，建立 BMS 系统，该系统集数据资 源的收集、储存和处理等为一体，通过 系统提供的各个模型和功能运行，使用 户可以直观地了解现有路桥的过去、现 在和未来若干年内的营运状况，从而做 到合理安排有限的养护资金，能够及时、 有效地和经济对路桥实施维修和养护， 达到延长路桥使用寿命，充分发挥路桥 的运营效能，确保交通运输安全和畅通。 道路路桥管理信息系统数据库， 提供了路桥使用功能评定、人工智能处 理子系统及加固对策。路桥使用功能评 定是路桥的结构缺损状况、桥面交通适 应性、荷载承重足够性和等三方面，同 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 时考虑交通量、绕行距离、道路类别等 条件来综合评价。通过对路桥现状评定， 以确定路桥对路网的适应程度，从而为 路桥的防治计划制定提供依据。 4.3 积极采用联合加固法技术措 施 目前我国在旧桥加固改造技术的 试验和研究方面进行了大量的工作，开 展了旧桥的测试、路桥加固方法以及研 究承载能力评估，提出了很多切实可行 的加固技术方法。 （1）采用增加主筋、外包混凝 土、现浇混凝土、喷射混凝土、加大主 梁的截面尺寸，以及加厚桥面增加辅助 构件等增大主梁截面面积的加固方法。 （2）通过增设支撑点来减少结 构计算跨度，从而达到减少结构内力和 提高承载能的增设支点加固法。 （3）通过钢板与被加固结构的 共同作用来增强构件的强度，限制裂缝 扩展，提高其刚度，改善钢筋及混凝土 的应力状态，以达到提高承载能力的粘 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 16 贴钢板加固法。 （4）使 FRP 与被加固结构形成 整体、提高被加固结构的强度，限制裂 缝的开展，达到提高承载力的粘贴 FRP 加固法。 （5）使体外预应力所产生的弯 矩与原结构中的不利弯矩方向相反，改 变原结构内力分布并降低原结构的应力 水平，致使加固结构中所特有的应力滞 后现象得以大部分或全部消除，并能减 少或避免裂缝的出现，提高结构耐久性 的体外预