浅谈桥梁的维修与加固技术

浅谈桥梁的维修与加固技术内容摘要：

交通荷载磨损、除冰剂的使用以及环境的条件，比如季节温度变化、日温差等造成的。 桥面板缺陷主要有桥面板裂纹、凹坑、分层、剥落以及腐蚀破坏等。 桥面板裂纹 桥面板裂纹是桥面板中最主要的病害，一旦桥面板出现裂纹，会导致其他病害的产生，加剧混凝土桥面板的退化。 桥面板裂纹是由很多因素综合作用产生的，桥面板 第 7 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 中的裂纹降低荷载能力还会导致疲劳破坏。 裂纹也使得水以及其他化学物质，比如除冰盐经过覆盖层，与钢筋接触，使得钢筋发生腐蚀，最终开裂 [51 ] 裂纹蔓延剥落单方向裂纹 图 49 桥面板裂纹形成步骤 桥面板裂纹主要有两种，一种是纵向裂纹，另一种是横向裂纹。 见图图 纵向裂纹横向裂纹 横向桥面板裂纹是一种主要的桥面板缺陷。 这种裂纹一般出现桥面板使用早期，有时施工后马上会出现，有时在运营的早期阶段。 44 造成桥面板裂缝的主要原因有 1 混凝土收缩 通常情况下，桥面板和 其余构件都刚性连接于结构上，不能自由地缩短。 但是混凝土水泥浆结硬时，无论采取哪种预防措施，一定量的收缩是不可避免的。 当收缩造成的拉应力达到材料的拉伸强度时，混凝土开裂。 2 温度变化 温度的变化和收缩产生同样的效果，导致桥面板中发生应力，升高的温度导致压应力，降低的温度导致拉应力。 这些裂纹一般发生在桥面板顶部和底部，横向于交通荷载。 3 钢筋腐蚀 钢筋的腐蚀是钢筋与其周围环境的电化学反应，当包含氯离子的水渗入裂纹中，一旦接触到钢筋，会造成腐蚀。 钢筋腐蚀产生膨胀力，而桥面板受到限制，于是就产生了开裂。 4 主梁残余 变形 主梁在反复车辆荷载作用下发生破坏，产生的残余变形反过来造成桥面板的破坏，尤其是当相邻梁之间存在的变形差异很大，如果桥面板中这种破坏发展比较快，最后会导致破裂。 5 桥面板凹坑、分层、剥落 重型车辆经过开裂桥面板时，都会造成应变、应力集中，形成桥面凹坑，分层，剥落，以及降低或终止承载能力。 第 8 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 图 410 桥面板表面的剥落 6 桥面板腐蚀破坏 在混凝土桥面板中，表面氯离子来自于用于冬天桥梁维护的除冰盐，或是在某些地方暴露于海洋环境中。 氯离子通过孔隙扩散进入混凝土，当他们到达临界浓度时 ，水泥水化热过程中形成的氧化膜会由于氯离子的侵入而遭到破坏，钢筋开始腐蚀。 然而最上面的钢筋在桥面板表面的下方，所以他们经常暴露于空气中，当混凝土表面发生破坏或剥落时，这些钢筋发生剥离。 图 411 桥面板表面混凝土破坏以及钢筋剥离现象 因此，预防钢筋混凝土桥面板疲劳破坏是很重要的。 上面介绍的四个阶段的次序必须在桥面板破坏之前被中断。 因此，减少收缩裂纹以及提高材料的抗疲劳裂纹发展是延长钢筋混凝土桥面板使用寿命的关键手段。 第 9 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 7 伸缩缝 桥梁伸缩缝是桥梁结构中的薄弱位置，也是桥梁中的重要环节，伸缩装置过早破坏 ，不仅满足不了高速行车的舒适性和安全性，而且还会影响桥梁的使用寿命。 伸缩缝常见病害有伸缩缝防水材料老化、脱落、接头活动异常，锚固构件损坏，伸缩缝凹槽填入其他硬物，不能自由变形，构造部位下陷或凸出等。 下图为伸缩缝未清理干净，造成桥墩的破坏 图 412 伸缩缝未清理干净 常用伸缩装置病害不同形式的伸缩缝由于其构造不一样，其病害类型也不尽相同，以下就例举几种常见的伸缩装置，简述其病害。 (1)钢板伸缩缝 用一块厚度约为 1 Omm 的钢板覆盖在断缝上，钢板的一边焊在锚固于桥面的角钢 1 上，另一边可沿着对面的角钢 2 自由滑动。 在角钢 2 的边缘上还焊上一条窄钢板，以抵住桥面的沥青砂面层。 当变形量、交通量更大时，可采用梳形钢板伸缩缝构造。 梳形钢板伸缩装置因其自重较大，在加工制作及安装上都存在一定难度，施工质量很难控制。 图 413 钢板伸缩缝 图 414 梳形钢板伸缩缝 第 10 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 8 常见缺陷 （ 1） 角钢与钢筋混凝土梁锚固不牢，使钢板松动，在车辆行驶时受到冲击振动， 更加速了它的破损 （ 2） 缝内塞进石块或铁夹物，使伸缩缝接头活动异常，不能自由变形。 （ 3） 排水管发生破坏损伤或被土砂堵塞 （ 4） 表面钢板焊 接部位破坏损伤 — 梳形钢板伸缩缝在梳齿与承托板的焊接处出现裂缝，更严重者出现剪断现 象。 （ 5） 锌铁皮伸缩缝 以镀锌薄钢板为跨缝材料的伸缩缝。 施工时，镀锌薄钢板弯制成断面呈 U 形长条，沿桥的横向嵌设于缝内，其两边与两侧混凝土梁或梁与桥台雄墙顶面固定在一起。 U形槽内用软性防水材料，如沥青砂等填塞。 图 415 锌铁皮伸缩缝 常见缺陷 1 软性防水材料如沥青砂或聚氯乙烯胶泥等老化、脱落。 2 伸缩缝凹槽填入其他硬物，不能自由变形。 3 镀锌薄钢板上压填的铺装层如水泥混凝土或沥青混凝土等断裂、剥 离。 4 伸缩缝上后铺压填部分发生沉陷，高低不平。 5 由于墩台下沉，出现异常的伸缩，车辆行驶时出现冲击及噪声。 （ 1） 橡胶伸缩缝 以橡胶带作为跨缝材料。 当梁架好后，在梁的端面埋件上焊上角钢，涂上胶后，将橡胶带嵌入即可。 橡胶带富有弹性，又易于胶粘，故能满足变形与防水的要求。 第 11 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 氯丁橡胶嵌条角钢 . 图 415 橡胶伸缩缝 伸缩缝病害原因 伸缩缝由于其本身的构造问题，很容易出现问题，如果又得不到及时恢复，绝大多数均被沥青、混凝土或其他路面材料填塞，使之失去主梁伸缩作用、桥面不平整、出现坑槽等 ，影响行车安全。 伸缩装置设置在梁端相对薄弱的部位，受桥面温度变化的影响和车辆荷载的作用频繁不断的伸缩变形，极易损坏。 伸缩缝损坏后，不仅影响行车的舒适性， 而且可能造成水的下渗，进而导致主体结构、桥梁墩 (台 )的剥落、腐蚀以及支座的锈蚀等。 伸缩缝发生病害有各种各样的原因，除了其本身的构造问题之外，还有其他很多因素，有设计因素、施工因素还有管理养护原因，具体原因分类见表。 第 12 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 表 41 伸缩装置破坏主要原因 1 人行道 人行道病害一般是由于行车道、人行道界限极不明确造成的，人行道的病害包括撞 击、断裂、错位、缺件、剥落、锈蚀等。 图 416 人行道路面剥落现象 第 13 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 图 417 人行道剥落、锈蚀现象 2 栏杆 混凝土栏杆一方面因混凝土老化剥落，露筋严重，另一方面因桥窄，大部分被汽车撞掉，而又不能得到及时修复。 其病害主要包括撞击、断裂、错位、缺件、剥落、锈蚀等。 图 418 钢管护栏腐蚀 图 419 钢管护栏腐蚀 第 14 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 图 420 栏杆破损 图 421 防撞栏杆混凝土开裂现象 3 排水系统 为了迅速排除桥面上的雨水，防止雨水渗入梁体引起 锈蚀而影响桥梁的耐久性、稳固性，确保桥梁的正常运营，除了在桥面铺装内设置防水层外，还应设置排水设置。 (1)泄水管的缺陷 、损失。 在外界作用影响下而使泄水管道产生局部破裂、损伤，出现了洞穴或裂纹而产生漏水现象。 主要由于接头连接不牢或接口被损坏而产生掉落，失去排水作用。 ，从而排水不畅，水流不通。 图 422 桥面下水孔堵塞 图 423 泄水管周围混凝土破碎渗水 (2)引水槽缺陷 引水槽的缺陷主要有引水槽有堆泥 、堵塞，水流不畅，槽口破裂损坏而出现漏水，积水等。 第 1 页 共 48 页 铁道工程系 „„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„线„„„„„„„„„ 第五章 钢筋混凝土 T 型悬臂梁病害实例分析 概况 某桥下游半幅建成于 1968 年，上部构造为 5 跨（ +3m +）带挂孔的钢筋混凝土 T 型悬臂梁结构，下部构造为重力式墩与 U 型桥台。 大桥全长，桥面净空为：净 人行道 +7m 行车道 +3m 中央分隔带 +6m 行车道+ 人行道（自上游至下游）。 通航等级为七级。 根据同年代类似桥梁推定该桥原设计荷载为：汽车 13 级，拖 60。 运营至今已有 40 年。 1997 年曾对该桥进行改造，考虑该桥当时使用状况尚好，未加固而予以直接利用，并在该桥上游侧再新建半幅。 为减小新建墩台对河流的阻。