李嬋,孫茜,季陽,徐佳誠,張碩,黃梓宸
(南京工程學院江蘇南京211100)
在我國正在建設或者已經(jīng)建成的交通路線中,公路橋梁占據(jù)著舉足輕重的地位。在這些橋梁的使用過程中,就會出現(xiàn)各種各樣的病害,而出現(xiàn)此類的病害,對于橋梁的使用安全、使用效果以及使用壽命等都有著不可忽視的影響。將就南京地區(qū)公路橋梁病害產(chǎn)生的原因進行分析以及如何解決這些病害的處理辦法進行介紹。
分析上部結構中的梁板和附屬設施中的橋面系、伸縮縫、橋頭搭板等,以江蘇境內(nèi)寧揚高速公路中的多個混凝土公路橋梁為研究對象,分析結構的主要病害、原因以及防治措施。
以正宜東互通B匝道橋為例,其上部結構梁板中翼板出現(xiàn)60余條0.1mm寬橫向裂縫,總長122.4m,4條0.15mm寬橫向裂縫,同時,腹板中也多處出現(xiàn)橫向或縱向裂縫。由此,可以看出,裂縫是對公路橋梁梁板產(chǎn)生危害的主要原因之一。裂縫產(chǎn)生的原因主要分為兩類:結構性裂縫以及非結構性裂縫。其中,結構性裂縫主要由過大的車輛荷載造成橋梁承載力不足;非結構性裂縫主要由施工過程中混凝土收縮、溫度變化以及不均勻沉降引起的結構內(nèi)應力分布不均勻和變形?,F(xiàn)有比較成熟的處理技術有采用環(huán)氧樹脂或水泥漿表面封閉處理。
除此以外,上部梁板還常存在蜂窩、麻面、掉角、空洞以及鋼筋銹蝕和漏筋等情況。其中,施工工藝控制不嚴、集料的級配選擇不當、混凝土配合比設計不合理,使集料之間無法緊密嵌合,混凝土拌合物和易性欠佳,影響混凝土施工操作,運輸時間較長易分層離析,澆筑時不易搗實。其處理辦法是鑿除表面松散混凝土,并采用環(huán)氧樹脂小石子混凝土或膨脹水泥混凝土等材料進行澆筑、灌注、擠壓、噴涂等方法進行修補。
圖1 梁體底板漏筋
橋面鋪裝是橋面系中最為直觀的構件,而高速公路多以瀝青混凝土路面為鋪裝,其主要病害分為車轍、推移、擁包、裂縫、沉陷和疲勞破壞。出現(xiàn)上述問題的關鍵是瀝青受溫度、降雨影響較大且容易老化,因而耐久性也較差。針對提高高溫穩(wěn)定性采用稠度較高的瀝青及其用量,增加粗礦料,摻加外加劑;針對提高低溫穩(wěn)定性采用溫度敏感性小的瀝青和吸水率低的集料;針對改善水穩(wěn)定性的技術方法,改善路面排水系統(tǒng),施工時保持集料干燥,施工過程中無雜質(zhì)。
為了使橋面變形的需求得到滿足,在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上,經(jīng)常會設有伸縮縫。其常見病害為橡膠條脫落,施工殘留垃圾造成伸縮縫堵塞無法發(fā)揮作用,定期檢測、勘探、維護可保證伸縮縫正常發(fā)揮作用,提高其使用壽命。
為保證車輛在橋梁與路面間平穩(wěn)行進,通常設置橋頭搭板來避免橋頭跳車。橋頭搭板質(zhì)量問題關鍵是橋臺后路堤的地基沉降過大或填土壓實度不足。
采用透水性好、強度大的路基材料;
避免大型機具壓實導致的過度沉降;
完善路面排水系統(tǒng);
設置過渡段路面。
3.2.1 支座病害
圖2 板式橡膠支座典型病害
江蘇省常見的支座病害主要有支座脫空、混凝土包裹、剪切變形、開裂、偏位、上鋼板脫空等病害。
(1)采用吊梁調(diào)整法對支座進行調(diào)整和更換,其方法為:
確定鋼板的厚度,利用大型架橋機吊起某段梁體或整個梁體;
將脫空的橋梁支座處理位置上的雜物移走,對于脫空的橋梁支座墊石用環(huán)氧樹脂對制作好的鋼板進行粘貼,并慢慢地將梁放好;
(2)剪切變形過大的產(chǎn)品,在橡膠支座全部承壓的情況下,對支座進行重新頂升、調(diào)整,橡膠支座卸載恢復幾天即可使用;而確實不能恢復的支座,不宜再使用;
(3) 及時清理垃圾。
為了讓橋梁支座能夠有效、安全的進行尋常使用,應加大對支座的檢查維護等事情的力度。橋梁支座的日常維護應做到以下幾點:
保持支座整體的完整性,保證每個月檢查,及時清潔并保證至少半年掃除一次,徹底清掃支座周圍的廢物、油污,防止周圍水雪的積聚,以此確保橋梁支座的正常工作;
滾動支座的滾動表面定期涂油潤滑(每年不少于一次),鋼支座開始涂油之前要把滾動表面全部擦除干凈,并去除銹蝕防止腐爛;
除了鉸軸和滾動表面以外,其余的鋼支座都應該涂防銹漆;
為了保證支承板的整齊、牢固,應及時擰緊鋼支座所有接合螺栓,以防橡膠支座接觸油污老化、變質(zhì)。
6.1.1 病害分析
墩帽、臺帽混凝土破損脫落,形成麻面,表面粗糙。其形成原因主要是由于長期受雨水侵蝕,導致腐蝕性物質(zhì)滲入到混凝土內(nèi)部,致使混凝土出現(xiàn)碳化現(xiàn)象,或者混凝土中的化學物質(zhì)成分與硫酸鹽、氯鹽等在短期時間內(nèi)發(fā)生致使整體結構膨脹的化學反應。此外,河流的局部沖刷,也會引起墩身混凝土的剝落。
防治措施:
在墩帽、臺帽邊角容易發(fā)生混凝土剝落地方采用高強砂漿或混凝土修筑;
在混凝土已經(jīng)脫落處,則首先去除松散的混凝土,然后利用聚合砂漿或環(huán)氧混凝土進行修補,保證其修補后強度應高于原材料強度。
6.2.1 病害分析
墩身、臺身混凝土開裂,形成裂縫。裂縫產(chǎn)生是由多種原因共同作用的結果,設計不合理,墩身、臺身承受上部結構巨大壓力,使結構受力不均勻,導致局部應力過大,產(chǎn)生裂縫。其次由于溫度變化、墩身臺身混凝土溫縮和徐變等因素影響下容易開裂,如圖3。
圖3 裂縫
6.2.2 防治措施
防止橋梁下部結構出現(xiàn)裂縫,要提高混凝土的密實程度,防止外部空氣,水分易于混凝土反應的物質(zhì)進入結構體內(nèi),切實有效地減少裂縫的出現(xiàn);
對于易出現(xiàn)干縮裂縫的結構體,應按規(guī)范要求充分養(yǎng)護,在其強度達到要求后,在進行下一階段施工;
如果不慎出現(xiàn)混凝土開裂現(xiàn)象,那么必須對裂縫進行修補,對于較小的裂縫,可進行填充,或粘貼碳纖維進行表面封閉;若裂縫較寬,深度較大,則需要對裂縫填筑水泥混凝土或者高強高性能防水材料進行填補。
6.3.1 病害分析
墩身、臺身的鋼筋開裂。由于混凝土破損剝落、開裂現(xiàn)象,使有氯離子等害物質(zhì)進入結構體內(nèi),易導致鋼筋銹蝕,如圖4寧揚高速西銀溝中橋露筋。
圖4 露筋
防治措施:
增加混凝土保護層厚度;
在鋼筋混凝土表面涂一層丙烯酸或環(huán)氧樹脂等防銹劑,阻隔有害物質(zhì)與鋼筋反應;
在鋼筋銹蝕程度較高處,現(xiàn)剔除混凝土表面混凝土,再將阻銹劑涂抹到鋼筋表面或在原鋼筋上綁扎同號鋼筋,再用砂漿封閉。
6.4.1 病害分析
墩基的不均勻沉降產(chǎn)生的主要原因是地基土松軟,承載能力不足,以及超載車輛反復作用,產(chǎn)生的豎向壓力大于其設計承載力容許值。
防治措施:
采用擴大基礎;
橋臺處土壓力過大,換填土減小土壓力;
準備監(jiān)測驗算基礎的最終沉降,使沉降值落在規(guī)定范圍內(nèi),不超過允許值。
當前,公路橋梁產(chǎn)生的安全隱患對我們國家的經(jīng)濟效益以及社會效益產(chǎn)生巨大的威脅。文章通過對南京市公路橋梁的分析研究,對南京市公路橋梁的病害狀況及成因進行了詳細的統(tǒng)計分析,并概括說明了這些病害的預防措施及應對措施。