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摘 要介绍公路桥梁常见的缺陷和病害,提出对公路桥梁加固和技术改造的方法。
关键词公路桥梁;加固;改造
中图分类号U445文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0039-01
随着我国交通运输事业的发展,特别是近年来,我国公路建设事业蓬勃发展,不仅车辆数量急剧增加,而且车辆重量越来越大,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是推行拖挂运输和集装箱运输后,重型车辆日益增多,现有相当一部分公路桥梁已满足不了使用要求,因此对已建公路、桥梁的维修、养护、加固、改造已成为公路交通部门的工作重心。
1桥梁常见的缺陷
1.1桥梁承载能力不足
1)桥梁设计荷载偏低。现有公路桥梁中,多数桥梁是按1972年前部颁标准建造的,其中汽-10标准以下的大、中桥就占已建桥梁总长度的8.6%,约为11.7万延米。目前,随着经济建设发展的需要,车辆荷载等级不断提高,重车、超重车辆增多,显然许多旧桥已力不从心,这是我国桥梁所面临的一个亟待解决的问题。造成桥梁设计荷载偏低的另一个原因是设计规范不完善。2)设计原因,主要是:结构不合理、计算错误、施工图不完善。3)施工原因,主要表现在:材料质量问题、施工质量问题、施工中的质量事故。4)外界因素,车流量加大、重车增多;交通碰撞事故;地震、洪水的破坏;环境恶劣、化学腐蚀造成桥梁基础破坏,周边出现不均匀沉降等,都会对桥梁产生损坏。
1.2裂缝
裂缝是桥梁最常见缺陷和主要病害,而桥梁的病害往往是从裂缝开始;裂缝是桥梁结构变形的结果,是桥梁状况的外在表现。因此,重视对裂缝的研究,找出裂缝产生的原因,对于桥梁维修和加固有着直接的意义。
1)裂缝产生原因。构件在受约束的条件下,自然变形受到一定的阻力,在这种阻力强迫下会产生强迫变形。经过对结构构件分析可以得知,只有当强迫变形足够大时,才引起结构产生裂缝。2)裂缝类型。裂缝形式多种多样,大致归纳为:表面裂缝、贯穿裂缝、深层裂缝、纵向裂缝、横向裂缝等。
对于桥梁墩台,除了裂缝之外,常见的缺陷及病害还有来自船只、漂流物的碰撞下,或跨线桥墩遭到车辆撞击,墩台会产生局部破坏,墩台混凝土发生剥离或剥落,受到水、海水、工业废水、废气、酸、碱等作用,产生剥落、钢筋锈蚀等病害,砖石桥台的勾缝脱落,砌体表面麻面等。天然地基上的浅基础埋置深度浅,易受冲刷、掏空,基础置于风化石层上,风化部分未处理好,经流水的冲刷、掏空、悬空等病害。
2桥梁加固与技术改造中的几个问题
在一般情况下,桥梁加固和技术改造工作内容,不外乎要解决以下三个问题:
2.1整治
对桥梁(不影响桥梁受力的构件部位)常见的缺损和缺陷进行整治和处理,例如:桥面铺装层、伸缩缝装置、防水设施、轻微的结构破损等常规维护和修复工作。
桥面铺装要抵抗车辆的冲击而产生磨耗和剪切变形,防止雨水、日照等气候作用,防止其他重物直接冲击,保护桥梁防止老化,延长使用年限。一旦桥面铺装遭到损坏,就会使车辆在桥上行驶颠簸、跳车,雨天时桥面积水,下渗,不但影响交通安全,还会大大加重车辆对桥梁上部主要承重构件的冲击力和破坏,严重时会对构件造成很大损坏,使主梁或拱圈等构件直接产生裂缝,因此,公路养护部门应加强对桥面的养护,及时疏通泄水孔和铺补桥面损坏层。
2.2维修
对常见的桥梁进行正常的维护和修缮工作,例如:常规的排、防水设施的检修,桥面异常物处理,破损栏杆的维修,伸缩缝的清理,支座防护与防锈等。
2.3桥梁加固与技术改造
对桥梁进行补强,对结构性能进行改善,以达到提高桥梁承载能力和通行能力,目的在于延长桥梁的使用寿命,适应现代交通运输的要求。
3桥梁加固改造的技术途径
所谓桥梁加固,一般是通过对构件补强和结构性能的改善,以达到恢复或提高现有桥梁的承载能力,延长其使用寿命,适应现代交通运输发展的需要,主要有以下五种:
3.1加强薄弱构件
对于桥梁上有严重缺陷的部位,或者因需要通行重型车辆,对于不能满足承载要求的薄弱构件,例如:梁式桥的跨中梁段、支座部位、承受负弯矩的部位;拱桥的拱顶、拱脚、1/4拱跨部位,以及其他变截面处等,应采用措施进行补强。
在桥梁结构中的薄弱处,一般处于承受拉力范围内,受压区里则比较少。对于薄弱处的处理方法,往往采用喷射砼,粘贴钢板或钢筋,加大主梁或主拱圈的截面,以达到增加主梁或主拱圈的强度,以及采用高标号砼,或环氧砼砂浆封填裂缝;增设预应力钢筋或粘贴附加构件的办法进行处理。
3.2减轻恒载
减轻桥梁上部构件的恒载,可以改善原桥梁的受力状态,提高桥梁的承载能力,特别是在桥梁基础承载力受到限制,不能满足加固上部结构和提高活载承载能力时,以减轻桥梁恒载的办法来提高承载活载的能力是一种经济有效的措施。例如更换拱上填料的办法,提高拱桥承载力的效果十分显著。
3.3增加铺助构件
由于桥梁承载力不足,或因为某种原因致使桥梁遭受破损时,可以在原有的结构上增加新的受力构件。例如:拱桥中采用梁式结构来代替拱桥中的回填料的桥面系部分等。特别注意的是在更换原有结构上的有严重缺陷又不能修复的构件,必须设置足够的临时支撑或可靠的措施,保证整个结构在施工中的安全。
3.4改变结构体系
主要体现在根据桥梁的实际状况,采用梁式结构改为拱式结构;拱式结构改为梁式结构;简支梁改为连续梁;单跨结构改为多跨结构;增加支点;铰接支撑改为刚性连接等,通过这些手段达到改善结构薄弱处的受力状态,提高桥梁整体承载能力的目的。
3.5加固桥墩、台及基础
有相当一批桥梁的缺陷是由桥梁的墩台和基础问题所引起的,因此需要处理。通常采用的办法是对桥梁的墩、台采用钢筋砼套箍技术,用钢筋砼杆和钢筋拉杆措施加外部预应力来调整;还可结合桥梁结构的调整采用顶推法措施进行处理。对基础常采用加桩法和扩大基础法进行处理。
4结束语
总之,随着交通运输事业的迅速发展,公路运输对桥梁的通过能力和承载能力要求越来越高,原有的公路桥梁负荷日趋加重,随之桥梁病害发展加剧,另外,要新建一座桥梁一般情况下要比加固、改造原有旧桥的投资大得多,并且会对原有公路上繁忙的交通运输产生很大影响。为此,我们应结合桥梁的技术状况,既要重视对不适应的桥梁进行加固或改建,提高其承载能力和通行能力,又要加强对桥梁的日常养护,使之处于正常使用状态,以促进当地经济发展和社会和谐。
参考文献
[1]蒙云.桥梁加固与改造[M].重庆:重庆大学出版社,1989,1.
[2]刘月莲,林友贵等.公路桥梁养护管理与维修加固[M].北京:人民交通出版社,2009,2.
[3]中华人民共和国交通部.公路桥涵养护规范[S].北京:人民交通出版社,2004,8.
作者简介
张凯,男,广西钦州市人,助理工程师,现在广西壮族自治区钦州钦北公路管理局从事桥梁工程师工作。
关键词公路桥梁;加固;改造
中图分类号U445文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0039-01
随着我国交通运输事业的发展,特别是近年来,我国公路建设事业蓬勃发展,不仅车辆数量急剧增加,而且车辆重量越来越大,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是推行拖挂运输和集装箱运输后,重型车辆日益增多,现有相当一部分公路桥梁已满足不了使用要求,因此对已建公路、桥梁的维修、养护、加固、改造已成为公路交通部门的工作重心。
1桥梁常见的缺陷
1.1桥梁承载能力不足
1)桥梁设计荷载偏低。现有公路桥梁中,多数桥梁是按1972年前部颁标准建造的,其中汽-10标准以下的大、中桥就占已建桥梁总长度的8.6%,约为11.7万延米。目前,随着经济建设发展的需要,车辆荷载等级不断提高,重车、超重车辆增多,显然许多旧桥已力不从心,这是我国桥梁所面临的一个亟待解决的问题。造成桥梁设计荷载偏低的另一个原因是设计规范不完善。2)设计原因,主要是:结构不合理、计算错误、施工图不完善。3)施工原因,主要表现在:材料质量问题、施工质量问题、施工中的质量事故。4)外界因素,车流量加大、重车增多;交通碰撞事故;地震、洪水的破坏;环境恶劣、化学腐蚀造成桥梁基础破坏,周边出现不均匀沉降等,都会对桥梁产生损坏。
1.2裂缝
裂缝是桥梁最常见缺陷和主要病害,而桥梁的病害往往是从裂缝开始;裂缝是桥梁结构变形的结果,是桥梁状况的外在表现。因此,重视对裂缝的研究,找出裂缝产生的原因,对于桥梁维修和加固有着直接的意义。
1)裂缝产生原因。构件在受约束的条件下,自然变形受到一定的阻力,在这种阻力强迫下会产生强迫变形。经过对结构构件分析可以得知,只有当强迫变形足够大时,才引起结构产生裂缝。2)裂缝类型。裂缝形式多种多样,大致归纳为:表面裂缝、贯穿裂缝、深层裂缝、纵向裂缝、横向裂缝等。
对于桥梁墩台,除了裂缝之外,常见的缺陷及病害还有来自船只、漂流物的碰撞下,或跨线桥墩遭到车辆撞击,墩台会产生局部破坏,墩台混凝土发生剥离或剥落,受到水、海水、工业废水、废气、酸、碱等作用,产生剥落、钢筋锈蚀等病害,砖石桥台的勾缝脱落,砌体表面麻面等。天然地基上的浅基础埋置深度浅,易受冲刷、掏空,基础置于风化石层上,风化部分未处理好,经流水的冲刷、掏空、悬空等病害。
2桥梁加固与技术改造中的几个问题
在一般情况下,桥梁加固和技术改造工作内容,不外乎要解决以下三个问题:
2.1整治
对桥梁(不影响桥梁受力的构件部位)常见的缺损和缺陷进行整治和处理,例如:桥面铺装层、伸缩缝装置、防水设施、轻微的结构破损等常规维护和修复工作。
桥面铺装要抵抗车辆的冲击而产生磨耗和剪切变形,防止雨水、日照等气候作用,防止其他重物直接冲击,保护桥梁防止老化,延长使用年限。一旦桥面铺装遭到损坏,就会使车辆在桥上行驶颠簸、跳车,雨天时桥面积水,下渗,不但影响交通安全,还会大大加重车辆对桥梁上部主要承重构件的冲击力和破坏,严重时会对构件造成很大损坏,使主梁或拱圈等构件直接产生裂缝,因此,公路养护部门应加强对桥面的养护,及时疏通泄水孔和铺补桥面损坏层。
2.2维修
对常见的桥梁进行正常的维护和修缮工作,例如:常规的排、防水设施的检修,桥面异常物处理,破损栏杆的维修,伸缩缝的清理,支座防护与防锈等。
2.3桥梁加固与技术改造
对桥梁进行补强,对结构性能进行改善,以达到提高桥梁承载能力和通行能力,目的在于延长桥梁的使用寿命,适应现代交通运输的要求。
3桥梁加固改造的技术途径
所谓桥梁加固,一般是通过对构件补强和结构性能的改善,以达到恢复或提高现有桥梁的承载能力,延长其使用寿命,适应现代交通运输发展的需要,主要有以下五种:
3.1加强薄弱构件
对于桥梁上有严重缺陷的部位,或者因需要通行重型车辆,对于不能满足承载要求的薄弱构件,例如:梁式桥的跨中梁段、支座部位、承受负弯矩的部位;拱桥的拱顶、拱脚、1/4拱跨部位,以及其他变截面处等,应采用措施进行补强。
在桥梁结构中的薄弱处,一般处于承受拉力范围内,受压区里则比较少。对于薄弱处的处理方法,往往采用喷射砼,粘贴钢板或钢筋,加大主梁或主拱圈的截面,以达到增加主梁或主拱圈的强度,以及采用高标号砼,或环氧砼砂浆封填裂缝;增设预应力钢筋或粘贴附加构件的办法进行处理。
3.2减轻恒载
减轻桥梁上部构件的恒载,可以改善原桥梁的受力状态,提高桥梁的承载能力,特别是在桥梁基础承载力受到限制,不能满足加固上部结构和提高活载承载能力时,以减轻桥梁恒载的办法来提高承载活载的能力是一种经济有效的措施。例如更换拱上填料的办法,提高拱桥承载力的效果十分显著。
3.3增加铺助构件
由于桥梁承载力不足,或因为某种原因致使桥梁遭受破损时,可以在原有的结构上增加新的受力构件。例如:拱桥中采用梁式结构来代替拱桥中的回填料的桥面系部分等。特别注意的是在更换原有结构上的有严重缺陷又不能修复的构件,必须设置足够的临时支撑或可靠的措施,保证整个结构在施工中的安全。
3.4改变结构体系
主要体现在根据桥梁的实际状况,采用梁式结构改为拱式结构;拱式结构改为梁式结构;简支梁改为连续梁;单跨结构改为多跨结构;增加支点;铰接支撑改为刚性连接等,通过这些手段达到改善结构薄弱处的受力状态,提高桥梁整体承载能力的目的。
3.5加固桥墩、台及基础
有相当一批桥梁的缺陷是由桥梁的墩台和基础问题所引起的,因此需要处理。通常采用的办法是对桥梁的墩、台采用钢筋砼套箍技术,用钢筋砼杆和钢筋拉杆措施加外部预应力来调整;还可结合桥梁结构的调整采用顶推法措施进行处理。对基础常采用加桩法和扩大基础法进行处理。
4结束语
总之,随着交通运输事业的迅速发展,公路运输对桥梁的通过能力和承载能力要求越来越高,原有的公路桥梁负荷日趋加重,随之桥梁病害发展加剧,另外,要新建一座桥梁一般情况下要比加固、改造原有旧桥的投资大得多,并且会对原有公路上繁忙的交通运输产生很大影响。为此,我们应结合桥梁的技术状况,既要重视对不适应的桥梁进行加固或改建,提高其承载能力和通行能力,又要加强对桥梁的日常养护,使之处于正常使用状态,以促进当地经济发展和社会和谐。
参考文献
[1]蒙云.桥梁加固与改造[M].重庆:重庆大学出版社,1989,1.
[2]刘月莲,林友贵等.公路桥梁养护管理与维修加固[M].北京:人民交通出版社,2009,2.
[3]中华人民共和国交通部.公路桥涵养护规范[S].北京:人民交通出版社,2004,8.
作者简介
张凯,男,广西钦州市人,助理工程师,现在广西壮族自治区钦州钦北公路管理局从事桥梁工程师工作。