【學(xué)員問(wèn)題】橋梁檢查及病害原因分析？

　　【解答】我國很多城市主要公路干線(xiàn),大多數是在解放初期或建國初期修建的,經(jīng)過(guò)多年的改建形成現有的路線(xiàn)。這些干線(xiàn)上的橋梁,設計標準較低,荷載等級低于現行的汽-20,掛-100的荷載等級;路線(xiàn)線(xiàn)形改善,加寬后,許多中、小橋是按線(xiàn)形需要采取老橋拼寬后使用至今,其承載力沒(méi)有得到相應提高。由于承載能力較低,有些橋梁的設計又不盡合理,再加上施工質(zhì)量和使用養護不當等原因,使得橋梁結構上出現了各種各樣的病害,其中一些病害已降低了原結構的承載能力;而這些橋梁正處于帶病和超載狀態(tài)下使用,嚴重影響了正常的交通運輸,亟待進(jìn)行技術(shù)改造。為了掌握橋梁的技術(shù)現狀,配合現有橋梁技術(shù)改造,保障橋梁的合理管養和營(yíng)運,我們對全市干線(xiàn)公路上的186座大、中、小橋進(jìn)行檢查,總結和分析。1圬工拱橋主要病害原因及影響111主拱圈橫向開(kāi)裂病害1)病害原因分析。常見(jiàn)的橫向開(kāi)裂一般發(fā)生在拱頂區段,特點(diǎn)是沿砌縫開(kāi)裂,貫通拱圈底面全寬,有兩條以上裂縫,在封拱石一側或兩側,開(kāi)裂后有部位砂漿脫落,縫寬在小于1～5mm之間。針對其橫向開(kāi)裂情況,對10余座石拱橋進(jìn)行了正截面強度驗算分析(按容應力法和極限狀態(tài)法)。驗算結果表明,只考慮恒載和活載汽車(chē)-20級,有2?3的石拱橋內力偏心距大于016y,截面上出現較大的拉應力,承載能力達不到設計要求。這些石拱橋在使用后將會(huì )有橫向裂縫出現。另有1?3的橋其偏心距并沒(méi)有超過(guò)016y,拉力相對較小,理論上不應開(kāi)裂,但實(shí)際上其拱頂有橫向裂縫出現,相反有些填土較厚的石拱橋,在恒載作用下就可能出現病害而影響應用,實(shí)際上卻未發(fā)現有明顯可見(jiàn)的橫向裂縫�？梢�(jiàn),拱圈的橫向裂縫不完全是由荷載引起的,還與設計施工及結構自身因素有關(guān)。通過(guò)綜合分析,圬工拱橋拱圈橫向開(kāi)裂的原因,初步判斷有以下幾種:①墩臺位移;②基礎承載能力差,墩臺不均勻沉陷;③超載使用,或橋面加厚;④施工質(zhì)量差;⑤施工拱架的強度不夠,預拱度不足,造成拱軸線(xiàn)偏離,產(chǎn)生較大附加內力。2)病害對原結構的影響。圬工拱橋一般是按無(wú)鉸拱設計的,如果拱圈出現橫向裂縫后發(fā)展到拱厚的一定深度,開(kāi)裂面的抗彎慣矩將大大降低,相當于形成鉸,改變了原結構體系,同時(shí)內力也發(fā)生變化,結構的穩定性降低。如出現多條橫向裂縫、形成三鉸以上時(shí),將導致結構失穩破壞�？梢�(jiàn),拱圈橫裂是拱橋最嚴重的病害。112主拱圈的縱向開(kāi)裂病害1)病害原因分析。通過(guò)綜合分析,病害的主要原因有:①拱上側土壓力的作用。②結構本身的特殊受力因素,如彎橋受離心力作用,斜橋的鈍角與銳角部分受彎受扭相差較大。③橫截面剛度不均勻,相應變形不均勻,在荷載作用下,中間拱寬段變形大,下緣因拉應力較大而開(kāi)裂,形成縱向裂縫。④拱上側墻與橋臺側墻連為一體,在較大的側土壓力作用下,橋臺發(fā)生側向受力變形。⑤墩臺的不均勻下沉開(kāi)裂。2)病害對原結構的影響。歸納縱向開(kāi)裂的原因,主要有:①結構本身的橫向抗力差;②外界的一種或幾種不利的橫向力過(guò)大,當超過(guò)拱圈橫向抵抗強度則導致縱向開(kāi)裂破壞。拱圈產(chǎn)生縱向裂縫后,結構的整體性被破壞,縱縫兩側拱圈的受力、變形不均勻,局部部位的內力將增大。由于縱縫使橫向受力性能減弱,在橫向力增大的情況下,縱縫將繼續發(fā)展,最終會(huì )導致完全無(wú)橫向的共同作用,降低拱橋的承載能力。而拱頭石開(kāi)裂后,不能參與主拱承受活載,拱圈截面積減少,內力增大;若開(kāi)裂嚴重而形成分離后,則類(lèi)似一條肋拱,在偏載或橫向力作用下,外側將因失穩而倒塌,并牽連拱上建筑損壞,及至結構不能使用。113拱上側墻病害1)側墻常見(jiàn)的病害有3種:①側墻豎向開(kāi)裂。常見(jiàn)于L?4附近。由于側墻與橋臺翼墻或側墻之間未留變形縫,變形不一致引起。②側墻與拱圈的結合面脫裂和水平開(kāi)裂。由拱上側墻與臺后側墻之間未留變形縫且砌筑質(zhì)量不好引起。③側墻外凸。由于砌筑質(zhì)量差,抗推穩定性不夠,在側土壓力下形成外凸。2)病害對原結構的影響:由于實(shí)腹拱的拱上側墻有參與主拱共同受力的作用,側墻出現較嚴重的病害后,一方面降低了原拱圈的超載潛力;另一方面直接造成側墻本身的破壞并牽連橋面系破壞。114墩臺病害1)墩臺的病害形式較多,有前墻豎裂,側(翼)墻開(kāi)裂,錯動(dòng),均勻沉陷,墩臺位移等。在國道207線(xiàn)上約有1?4的石拱橋橋臺前墻發(fā)現豎向裂縫。引起墩臺豎裂的因素有以下幾種:①較大的拱腳反力。②基礎不均勻下沉。③與主拱圈縱向開(kāi)裂有關(guān)。2)墩臺豎裂使結構整體性受到破壞,整體受力性能降低。橋臺前墻開(kāi)裂及墩臺變形,對上部結構的使用影響極大,需考慮對結構進(jìn)行加固。2鋼筋砼T形梁橋主要病害原因及其影響211主梁開(kāi)裂病害1)病害原因分析。①超載使用。因原設計荷載標準較低,達不到使用要求;另外,設計上橫向聯(lián)系普遍薄弱,降低了活載的橫向分配,使單根梁受力增大,也造成超載。②鋼筋與砼之間的粘結性能差。多數開(kāi)裂嚴重的T形梁橋的主筋均采用é級光圓鋼筋綁扎骨架,就地澆筑。③施工質(zhì)量差以及砼強度低于設計值。④附加內力過(guò)大。由于支座約束,墩臺沉降、梁軸線(xiàn)扭曲等產(chǎn)生過(guò)大的附加內力。2)病害對原結構的影響。①結構上出現裂縫后,空氣中的腐蝕性氣體進(jìn)入,使梁內鋼筋銹蝕,影響結構的耐久性。②對截面強度有削弱的病害裂縫,發(fā)生在控制設計斷面附近,將使結構承載力降低。212橫向聯(lián)系開(kāi)裂1)所檢T形梁橋,橫向聯(lián)系的橫隔板,大多都出現裂縫,主要發(fā)生在橫隔梁中部。原因主要有以下幾種:①橫梁受力較大而設計強度不夠;②主梁剛度差,存在病害,增大了橫梁受力;③構造鋼筋較少,混凝土質(zhì)量差,強度低;④混凝土收縮,溫度變化產(chǎn)生較大的附加內力。2)病害對原結構的影響。橫梁開(kāi)裂后,截面慣矩削弱很大,橫梁剛度降低,單根主梁受力增大,降低了結構的承載能力。3鋼筋砼板橋主要病害原因及其影響縱向開(kāi)裂是整體式板橋的一種普遍病害。裂縫寬度在012～2mm之間,開(kāi)裂位置居于板寬約1?3處或1?2處。通過(guò)結構計算和分析,筆者認為產(chǎn)生縱向裂縫的原因有以下幾種:①與寬跨比有關(guān),小跨徑整體板橋的橋寬一般不少于7m,寬跨比大于1。整體板受力為雙向受力狀態(tài),且橫向內力較大,應按雙向受力設計。②荷載的偏載作用。③支承不平整和墩臺不均勻變形下沉。④溫度變化和混凝土收縮的影響�？v向裂縫出現后,裂縫截面的剛度明顯降低;對荷載的橫向分配的影響較大。4雙曲拱橋主要病害原因及影響由于雙曲拱橋在設計理論、施工方法上存在一些問(wèn)題,加之養護不當等因素,致使雙曲拱橋出現了一些必然的結構病害,其中以拱波開(kāi)裂,拱肋與拱波結合面開(kāi)裂,腹拱圈開(kāi)裂等現象較為普遍。411拱波縱裂病害1)病害原因分析。拱波縱裂部位一般在波頂,開(kāi)裂范圍主要在L?4～3L?4拱跨區段。引起拱波開(kāi)裂主要因素有以下幾種:①拱圈的橫向聯(lián)系內有較大的內力。②橫向聯(lián)系設計薄弱,拱波參與橫向分配傳力作用較大。③拱圈各單元受力不均勻,變形相應不均勻,引起拱波開(kāi)裂。④拱波預制質(zhì)量差,砼強度低。2)病害對原結構的影響。由于在主拱圈結構中,拱波在縱、橫向都受力,拱波出現病害后,將降低主拱圈的承載能力。412拱肋與拱波結合面的開(kāi)裂病害1)病害原因分析。我市早期修建的部分雙曲拱橋,其主拱圈的拱肋使用矩形截面,這類(lèi)截面的拱肋與拱波結合面為通縫,結合面較小且主要用砂漿砌筑連接,在拱頂區段是正彎矩控制設計。該結合面位于受拉區,拱圈受力與曲梁受力相似,在拱肋承受拉應力時(shí),在拱肋外弧出現法向拉應力,法向拉應力較大時(shí),使結合面開(kāi)裂。除此之外,還有如下因素:①結合面上較大的法向拉應力或較大的剪應力。②參與橫向分配荷載而受力。③拱圈單元變形不均勻而受扭。④由于肋、波、板混凝土的齡期差,強度差,溫度差等,出現收縮而產(chǎn)生一定的附加應力。⑤施工質(zhì)量差,砂漿不飽緊。⑤立模:先立排架,再立拱架,施工順序從后往前。立好模后,立即用圓木將其與圍巖撐緊,間距115m。⑥安裝鋼花拱:從后往前,自下至上依次安裝,邊安裝邊澆砼。⑦鋼花拱安好后,即組織快速澆砼。澆墻時(shí),邊澆砼邊用漿砌片石將墻背回填密實(shí);澆拱時(shí),按設計預埋好超前鋼軌,一端搭在拱上(50cm),一端安在臺車(chē)前端鋼軌拱上,鋼軌鋪在襯砌砼上面。然后按處理方案回填拱頂,襯砌完成后出碴,繼續下一循環(huán)。5強調幾點(diǎn)注意事項處理大塌方是很危險的工作,全體施工人員要牢固樹(shù)立“安全第一”的思想,堅持“預防為主”的原則,堅決做到以下幾點(diǎn)。1)隧道施工遇地質(zhì)不良地段,首先應以預防塌方為主。在施工中應根據設計文件,借助必要的勘察手段,確切掌握地質(zhì)情況,制訂切實(shí)可行的施工方案并嚴格組織施工,此外還應加強圍巖觀(guān)察分析,發(fā)現問(wèn)題及時(shí)采取可靠的補救措施。2)安全生產(chǎn)制度健全、落實(shí)。3)全體施工人員熟悉掌握工地現狀和施工處理方案,有強烈的自�；ケＲ庾R,并有一定的工作經(jīng)驗。嚴格按“三大規程”進(jìn)行施工。4)保證臨時(shí)支撐、超前掩護、初次襯砌和二次襯砌的質(zhì)量,決不馬虎。5)整個(gè)塌方的處理時(shí)期要有專(zhuān)人分班24h巡視觀(guān)察頂板,發(fā)現情況及時(shí)匯報處理。施工過(guò)程中要有專(zhuān)人統一指揮、調度。6)嚴禁人員(特別是裝載機司機、汽車(chē)司機、噴射手)處在裸露的圍巖下作業(yè)。6結語(yǔ)1)由于采取了可靠的安全防范措施和合理的施工方案,保證了施工安全。塌方處理過(guò)程中雖出現過(guò)筑模臺車(chē)被輕度砸壞,但未出現重傷及以上傷亡事故。2)該段塌方處理歷時(shí)2個(gè)月,比計劃時(shí)間提前了1個(gè)月,節約了工期,并大大減少了業(yè)主的投資。3)由于采取了增加襯砌強度、采用E型高強度防水劑防水、保證澆砼和回填質(zhì)量等措施,保證了工程質(zhì)量。

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