阐述高等级公路桥梁病害原因、检测与加固方法

1、精品文档阐述高等级公路桥梁病害原因、检测与加固方法摘要 :本文分析了高等级公路混凝土桥梁病害的原因， 阐述了桥梁综合加固技术的构思， 对有效和合理地解 决公路桥梁的病害问题具有重要意义。关键词 :桥梁病害；原因；加固方法，1 前言在现代化城市建设中，很多桥梁出现了不同程度的病害，这些病害严重影响了桥梁的使用性能，若不 及时修补和加固，甚至会危及桥梁的使用。因此，需要做出正确的桥梁技术状况调查，掌握确切的情况并 进行成因分析，然后针对具体问题制订相应的方法才能确保公路的畅通。2 常见的病害原因分析我国早期修建的高速公路上的桥梁多为中小跨径的混凝土简支梁桥。存在的一些常见病害有：桥梁铺装开裂、伸缩

2、缝损坏、钢筋锈蚀、支座破坏和桥梁墩台基础的病害等分类把桥梁病害大致归纳如下。21 桥面铺装开裂混凝土桥面铺装层的病害随处可见，主要表现为较规则的纵、横向裂缝。不规则的网状裂缝及较严重 的破裂等病害。产生病害的主要原因是桥面板刚度不足，在重载或冲击荷载作用下产生较大变形，从而导 致桥面板的铺装层出现裂缝，且发展较快。其次，铺装层与桥面板和主体结构变形不协调，产生附加内力 也会引起纵、横向裂缝。另外，早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配 筋量偏小。钢筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。22 伸缩缝损坏根据目前的调查和研究认为，造成伸缩缝破坏的原因主要有以下

3、几个方面：(1) 由于设计不周引起的伸缩缝损坏。(2) 由于选型不当引起的伸缩缝损坏。(3) 由于桥墩台施工及梁 (板 )预制尺寸误差导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起的伸缩缝损坏。(4) 设计与实际伸缩量不符引起的伸缩缝损坏。伸缩缝的完好程度将直接影响桥梁结构的服务质量，伸缩缝的缺陷会向结构主体进一步发展，而且严 重者会引起交通事故，所以。伸缩缝出现病害必须及时维修或更换。23 钢筋锈蚀钢筋发生锈蚀时， 锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的 10% 以上，从而对周围混凝土形成挤压， 造成 混凝土开裂、剥蚀，使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面积减小， 对于以钢

4、筋作为抗拉材料的桥梁来说，断面积的减小会直接影响结构抗拉和抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低 混凝土对钢筋的握裹力。锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹，影响结构美观。由此可见，钢筋锈蚀对桥梁 的危害是十分严重的，有时甚至是致命的。由此可见，钢筋锈蚀是影响桥梁结构寿命和安全的一个重要因素。由于种种原因，桥梁结构钢筋的锈 蚀广泛存在，为了维持桥梁的正常运营，需要对出现钢筋锈蚀的桥梁进行维修。24 墩台基础病害 桥梁墩台基础在常年使用过程中，除了承受上部构造荷载外，还将承受土压力、风力、流水压力、冰 压力和浮力等等各种力的作用。另外，自然界各种因素( 如大气、雨水、洪水等 )的影响作用；以及由于过桥车辆的日益重

5、型化，墩台基础经常受到过重活荷载的作用，因此，桥梁墩台将会出现不同程度的损坏。 桥梁墩台基础易产生的病害有：(1) 基础结构：基础不均匀沉降；基础的滑移和倾斜，以及基底局部冲空；基础结构物的异常应力和开(2) 墩、台身：各种水平、竖向和网状裂缝；混凝土剥落、空洞和老化；钢筋外露、锈蚀；结构变形、移位等。3桥梁的检测3.1 常规检查 首先对于桥梁的总体尺寸、各部分构件的截面尺寸、钢筋直径及布置、支座位置等进行详细的检测、 记录；其次对材料的性能如钢筋混凝土和钢筋的强度、弹性模量、圬工拱桥的石料标号、砂浆标号等进行 测定和了解；然后是对桥梁运营状况，特别是桥梁存在的病害进行反复的现场观测检查和了解

6、，检查桥梁 结构是否产生了位移和变形、混凝土施工质量如何、风化剥落情况以及局部的损伤、裂缝宽度、深度分布 情况极其发展趋势；检查钢筋锈蚀的情况、以及制作、伸缩缝、排水装置、桥面铺装等附属设施的功能及 地基承载力等。3.2 鉴定检查 对发现的病害进行深入的检查，判定病害的危害程度，以决定维修和加固的措施所进行的调查方式。对于不同指标的检测分别采用以下不同的方法。3.2.1 混凝土强度的检测(1) 无损检测法。无损检测法又分机械 (敲击法、回弹仪法、撞击法、枪击法等 )和物理 (共振法、超声波 探测仪法 )及综合法。 由于用单一的方法存在某些局限， 测定结果不是很准确， 故采用两种或两种以上的方

7、法来综合评定，则可提高测试的准确度并使应用范围扩大。其中超声波速法与回弹仪两者结合应用最广， 可使测定的强度误差缩小到 12% 以内。(2) 挖取试样法。若无损检验结果不能满足要求，在必要时，可采用从结构中挖取试样，在试验机上加 载试验，测定混凝土的实际强度。取试样的部位既应具有代表性，又应为结构使用的安全所允许，而且要 事先验定主要钢筋的位置，并避开它。为了避免试样在挖取过程中受到振动破坏，最好采用钻机切取，缺 乏钻机时，常采用人工的方法凿取。试件从实体上取下后，须仔细磨平，用高标号砂浆补齐，然后进行试 验。这种检验方法的优点是既能做强度试验又能做弹性摸量与密度试验，测定结果也符合实际情况。

8、缺点 是破损了结构、费工、试验条件要求较高。因此常用于测定精度要求高的含筋量较小的大体积混凝土。3.2.2 裂缝检测 桥梁结构出现裂缝之后，应加强检查与观测。根据裂缝的特征，结合设计、施工资料进行分析、查明裂缝性质、原因极其危害程度，确定是否需要修补并为修补方案的制定提供可靠的依据。检测内容包括 :裂缝发生的部位、走向、宽度、分布状况以及大小和长度等；裂缝的变化发展情况。观测裂缝的仪器 一般有塞尺、手持式读数显微镜。也可采用长标距裂缝应变片、千分表引伸仪等。其方法如下:在裂缝两边设置小标杆，两杆间的距离用卡尺测量或者用读数放大镜直接测量裂缝的宽度。设置两块金属板相接 触，量测并记下裂缝变化的尺

9、寸。利用水泥浆或石膏作成薄片的标记贴在裂缝处，或用玻璃片，较牢固 的纸糊在裂缝上，观察其是否继续开裂。在观测裂缝时，要求记录气温的情况。因为气温降低时，结构的 外层比内层冷却的快些，因而表面收缩较快，这时裂缝呈现的较大，当气温增高时则情况相反。3.2.3 承载力的检测现有桥梁承载力的检定，常采用以下方法 :(1)分析计算法。首先对被检定的桥梁结构进行检查(搜集资料、现状检查、材质与地基的检验等)，然后将检查所得的有关资料和检验测量结果，运用桥梁结构计算理论及有关的经验系数进行分析计算，从而 评定出桥梁的安全承载能力。此法的关键是确定各种系数，系数的建立必须经过广泛的调查研究。理论计算法是当原桥

10、荷载等级不 清楚或上述的各种系数较难确定时，应用结构计算理论，估算出桥梁结构可能承受的最大外力(如弯距 )；然后，再与实际检定的荷载相比较，从而判定出桥梁安全承载力的方法。(2)荷载试验法。此法是比较普遍采用的方法，通过现场荷载试验及测试，可以直接检验桥梁的实际承载力。它又分为：静载试验和动载试验。静载试验的加载量一般为设计荷载的0.81.0倍，试验前应先进行估算。如果原桥的病害较大，初步判定承载能力将降低，则加载量可先低一点，逐步加载；若需要进行 超载试验，可逐步提高加载量，但要谨慎，加强检查，加载方法采用时间短的方式，通常是采用车辆进行 加载。测试内容包括应变、挠度和裂缝。梁桥的控制截面为

11、跨中截面和支座处；拱桥则为拱顶、L/4 处、拱脚截面；测试横向对称加载或偏载情况下原桥的应变、挠度和裂缝的数值及变化情况，其残余变形部分 应符合在容许范围之内。4 加固方法4 1 桥面铺装加固针对现有的混凝土铺装层病害，常采用如下的修补和处治办法：(1) 局部修复凿补法 将水泥混凝土铺装层的表面凿毛，深度以使骨料露出为准；用清水冲洗干净断面并充分润湿；涂刷上同标号的水泥砂浆(或其它粘结材料)；最后在桥梁承载能力容许范围内，铺筑一层15cm厚的水泥混凝土铺装层。(2) 重新浇筑混凝土桥面板 桥面板的碎裂和其它损坏特别严重、混凝土质量或施工状况特别不良，且无适用的修补方法时，就必须采 用重新浇注新

12、的混凝土桥面板的措施。施工时，将原有的行车道铺装全部拆除，再将行车道表面清扫干净，必要时锚入适量短钢筋，配置12层钢筋网，浇筑整体化混凝土。(3) 桥面补强层加固法 即在旧有桥面板上。重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层。此方法既修补已出现裂缝、剥离等损坏的 桥面板。又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗弯能力，改善铰结梁板的荷载横向分布，从而提高 桥梁的承载能力。42 伸缩缝的维修 伸缩缝应注意日常保养。及时清除碎石、泥土等杂物，拧紧螺栓，必要时可加油保护；若有损坏或功 能失效需要修理或更换时，应先查明破损原因。依据缺陷程度确定是进行部分修补、部分更换还是全部更 换。(1) U 形锌铁皮伸

13、缩缝的维修当其锌铁皮老化、开裂、断裂时，应拆除并更换为新型伸缩缝；当 其软性填料老化脱落时， 先清除其缝隙泥土， 重新注入新的填缝料； 当其铺装层破坏时， 应凿除重新铺筑， 凿除破损部位应划线切割 (或竖凿 )，清除旧料后再浇筑新面层。(2) 钢板伸缩缝的维修当其钢板变形、螺栓脱落、不能正常运行时应及时拆除并更换为新型伸缩 缝；当钢板与角钢焊接破裂时，应消除污垢后重新焊牢；当梳齿断裂或出现裂缝后，也要采取焊接方法进 行修补。43 钢筋锈蚀的维修钢筋锈蚀的主要维修步骤为：(1)凿除松脱、剥离等已损坏部分混凝土；(2)对钢筋作除锈处理，并清理混凝土面上灰尘，对钢筋除锈后即进行防锈处理；(3) 涂以环氧胶液等粘结剂；(4) 立模、配料浇筑，或喷浆、涂抹施工。(5) 对新喷涂或浇筑混凝土面进行表面处理。4 4 墩台基础的加固应根据墩台基础的不同损坏程度，不同的结构情况进行维修加固，以确保行车安全，延长桥梁使用寿 命，同时可避免拆除重建，从而减少投资，充分发挥现有公路基本设施的经济效益和社会效益。(1)基础加固方法常用的有： 水泥灌浆加固法；扩大基础加固法； 钢筋混凝土套箍加固法；增补桩基加固 (打入桩或钻孔灌注 桩 )法和人工地基加固 (改良地基 )法等。(2)墩台加固方法 常用的有：钢筋混凝土套箍或护套加固贯通裂缝的墩台法；