尤正奇
(甘肅省公路交通建設(shè)集團有限公司,甘肅 蘭州 730000)
從很多橋梁病害研究結(jié)果來看,我國相當(dāng)多的簡支梁橋處于損傷狀態(tài),有的甚至處于危險狀態(tài)。雖然國家每年都會下?lián)艽罅康馁Y金用于橋梁的檢修與加固,以及對橋梁的病害進行修補,但由于我國經(jīng)濟發(fā)展迅猛,而經(jīng)濟的快速發(fā)展就必然會造成公路交通流量快速增長,而且還會存在很多非法改裝的超重車輛,這種情況就對橋梁運輸極限能力造成很大的考驗[1-4]。此外荷載等級較低的橋梁在總橋梁數(shù)目中占比較大,特別是農(nóng)村橋梁實際情況可能更差[5-7]。在這些背景下,橋梁結(jié)構(gòu)性病害出現(xiàn),并且不斷發(fā)展,給通行造成一定阻礙,因而對于這些橋梁就必須采取積極有效的加固措施,保證交通運輸安全暢通。
近些年,橋梁評定標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)檢測、健康監(jiān)測、承載能力評定等技術(shù)不斷快速發(fā)展,并逐步趨向量化、標(biāo)準(zhǔn)化方向[8-11]。但是總體看來,在特殊橋梁典型病害質(zhì)量控制方面研究尚不完善,在鋼筋材料特性和施工工藝方面還存在一些不足,因此,鋼筋設(shè)計規(guī)范化、設(shè)計計算理論和特殊加固方法、施工工藝等方面研究有待加強。
橋梁的基本資料可幫助了解橋梁現(xiàn)實狀況,是進行橋梁鑒定工作的重要前提。橋梁結(jié)構(gòu)可靠安全性能主要由設(shè)計、施工和所用材料質(zhì)量而定。設(shè)計、施工和材料的不足使結(jié)構(gòu)必然存在安全隱患。另外,橋梁在運營時,會經(jīng)受不同程度的自然損壞和人為破壞,這些因素疊加在一起,促使橋梁產(chǎn)生病害。再加上橋梁病害的連鎖破壞,橋梁會出現(xiàn)大量的病害,導(dǎo)致橋梁處于危險狀態(tài)。橋梁現(xiàn)場病害勘察是最常用的檢查手段,能夠直觀地發(fā)現(xiàn)橋梁現(xiàn)存的部分缺陷和損傷情況。同時也要復(fù)核橋梁重要構(gòu)件的尺寸,對于公路簡支梁橋,一般為鋼筋混凝土橋梁,同時也要對混凝土和鋼筋進行試驗檢測。
某跨線橋位于汕昆高速公路上,上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁,單跨7片梁,孔跨布置為左幅8×30 m,右幅20 m +7×30 m +3×20 m。該公路橋設(shè)計為Ⅰ級,橋墩采用鋼筋混凝土柱墩和樁基礎(chǔ),支座為板式橡膠支座,橋臺采用帶肋板式橋臺、立柱橋臺和樁基礎(chǔ),伸縮縫采用XLF80C伸縮縫。本次檢測中發(fā)現(xiàn)混凝土破損1處,尺寸為0.10 m×0.08 m,L3-1-1#橫隔板濕接縫與預(yù)制板間裂縫,長度為1.7 m,典型裂縫寬度為0.20 mm;L3-1-4#橫隔板底部混凝土破損露筋,尺寸為0.10 m×0.10 m;L5-5-2#橫隔板底部1處混凝土剝離。2#橋臺護坡處0.2 m,1條橫向裂縫,修補后重新開裂。發(fā)現(xiàn)蓋梁存在水跡1處,蓋梁存在垃圾堆積3處,墩頂存在垃圾堆積1處。蓋梁存在豎向裂縫16條,分布于6片蓋梁上,長度介于0.3~0.75 m之間,典型裂縫寬度介于0.08~0.15 m之間。蓋梁銹脹露筋8處,分布于2片蓋梁上,面積為0.05 m×0.03 m和0.05 m×0.30 m。蓋梁露筋2處,分布于2片蓋梁,面積分別為0.05 m×0.22 m、0.05 m×0.10 m。0#橋臺背墻與右翼板轉(zhuǎn)角處水跡泛白,長度為0.4 m,19#橋臺X=5 m處露筋1處,面積為0.05 m×0.20 m。從常規(guī)外觀質(zhì)量檢查來看,基本未見顯見性沖刷掏空、破損、沉降、位移等病害現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)全橋防撞墻存在局部銹脹露筋現(xiàn)象499處,銹脹露筋面積在0.02 m×0.02 m和0.04 m×0.40 m 之間,防拋網(wǎng)固定螺栓嚴重銹蝕,防拋網(wǎng)起皮脫落1處。
(1)混凝土表面剝落、混凝土破損、濕接縫滲水,鋼筋銹蝕、鋼筋外露等。(2)腹板下緣部分出現(xiàn)很多豎向裂縫,多發(fā)生在跨中附近,裂縫向上可到翼緣板;腹板中有時會出現(xiàn)網(wǎng)狀無規(guī)律的細小裂縫;支座附近的腹板通常出現(xiàn)斜裂縫。(3)梁底出現(xiàn)橫向裂縫,集中在跨中,由下往上,到中和軸減少。(4)橫隔板以及與梁連接處易出現(xiàn)裂縫,裂縫由下向上。典型病害照片見圖1~圖2。
圖1 梁端混凝土破損露筋
圖2 橫隔板連接鋼板斷裂
(1)施工期問題導(dǎo)致病害的成因
①梁端支座預(yù)埋鋼板縱坡調(diào)平采用砂礫定位,混凝土澆筑振搗時砂礫擠出致使鋼板調(diào)平失效,引起T梁安裝時支座局部脫空,支座受力不均、變形不一致,最終容易出現(xiàn)橋面開裂同時縮短支座壽命,見圖3。②主梁鋼筋連接不符合規(guī)范要求,鋼筋保護層墊塊形同虛設(shè)。③ 底模端部不能適應(yīng)角變位,預(yù)應(yīng)力束張拉后梁端底部混凝土壓裂。④T梁模板加工制作不當(dāng),導(dǎo)致翼緣板鋼筋被截斷;T翼緣板鋼筋不按設(shè)計制作,長短不一。⑤ 梁封錨混凝土施工質(zhì)量差,混凝土澆筑不密實、收縮大,降低結(jié)構(gòu)耐久性。⑥彎道上或互通內(nèi)變寬橋梁T梁預(yù)制時,沒有控制好每片梁的長度或端部沒有按設(shè)計角度預(yù)制,導(dǎo)致安裝時相鄰跨抵緊或間歇過大,梁體不能安放到設(shè)計位置,從而引起橫橋向各片T梁間橫隔板錯位。⑦混凝土澆筑時發(fā)生管道移位、波紋管漏漿堵管、波紋管附近混凝土或錨下混凝土振搗不密實,導(dǎo)致T梁出現(xiàn)開裂,錨下開裂、底板開裂、T梁腹板開裂等。⑧濕接縫混凝土澆筑質(zhì)量差。⑨T梁預(yù)制外觀普遍不好,氣孔、漏漿、蜂窩、麻面、翻砂現(xiàn)象呈常態(tài),混凝土水灰比、塌落度控制不嚴,養(yǎng)護不及時或沒有覆蓋,導(dǎo)致翼緣板上面裂縫多,影響結(jié)構(gòu)耐久性。⑩T梁翼緣板及橫隔板精度控制差,導(dǎo)致濕接縫鋼筋彎折,傳力不利;翼緣板橋面橫坡控制差,通過濕接縫折線連接,橋面鋪裝厚薄不一,易使橋面過早破壞。某個項目一跨梁安裝好后發(fā)現(xiàn)翼緣板超高橫坡預(yù)制相反。
圖3 轉(zhuǎn)向架設(shè)計與測量荷載對比
圖3 梁端預(yù)埋縱坡調(diào)平鋼板
(2)運營及養(yǎng)護期問題導(dǎo)致病害的成因
①T梁間濕接縫薄弱,橫隔板損壞嚴重,長期荷載作用下,導(dǎo)致橫向聯(lián)系失效,相鄰梁上下錯動明顯,橋面鋪裝出現(xiàn)縱橋向反射裂縫。②老標(biāo)準(zhǔn)的T梁間無濕接縫,預(yù)制結(jié)構(gòu)直接對接,且連接比較薄弱;或采用預(yù)埋鋼板焊接,在豎向荷載和橋面滲水的作用下,鋼板焊縫銹蝕開裂,導(dǎo)致橫向聯(lián)系減弱在長期動載作用下較為薄弱的聯(lián)結(jié)容易出現(xiàn)裂紋,T梁間整體性被破壞,降低了梁的橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。T梁趨于單梁受力狀態(tài)。③老標(biāo)準(zhǔn)的非預(yù)應(yīng)力T梁上往往出現(xiàn)底板和腹板裂縫;該類T梁腹板較薄,且構(gòu)造筋配置率偏低。大部分T梁1/4跨與3/4跨之間普遍存在腹板中部的豎向裂縫,此類裂縫既不始于梁底,也未延伸至梁頂部,呈現(xiàn)為“棗核型”,此類裂縫主要是由于溫度變化時混凝土不均勻收縮。
混凝土剝落、蜂窩麻面及鋼筋的銹脹原因可能是混凝土保護層厚度不夠,混凝土質(zhì)量差或者鹽害所致,這樣在檢查中就應(yīng)該確定混凝土劣化的原因和范圍,制定維修方案。對于一般較小面積的劣化,混凝土可以利用機具將劣化混凝土層鏟除,然后配合高一強度的混凝土進行修復(fù)。對于大面積的劣化,要對所有混凝土層進行置換。檢查時應(yīng)詳細記錄裂縫部位、長度以及走向,為進一步制定檢查方案提供依據(jù)。維修處理裂縫方案應(yīng)根據(jù)其嚴重性而確定,而一些對結(jié)構(gòu)安全威脅不大的裂縫,可只采取封閉裂縫的措施。
針對劣化原因及范圍要做出維修計劃,在可能造成嚴重傷害的情況下,應(yīng)及時采取補救措施。對于橋梁安全構(gòu)成威脅的較寬裂縫應(yīng)立即進行限載、維修,對于細小裂縫,可繼續(xù)進行密切觀察。記錄劈裂部位、初測裂縫寬度、描述裂縫新舊程度及形態(tài)。在溫度驟變、地震過后或發(fā)生其他異常情況后,該部位屬于重點檢查對象,一旦發(fā)生此類病害,進行詳細調(diào)查,同時評估橋梁承載能力并采取加固措施。梁上部的滯水,通常在日常檢查情況下檢查不出。因此,在橋墩蓋梁墩柱確認有漏水的情況下,有必要對上部結(jié)構(gòu)漏水及蓋梁上部的滯水情況、支撐腐蝕狀況進行調(diào)查。可通過輕敲擊混凝土,檢查是否有剝離或者空洞聲,嚴重者應(yīng)立即修補。另外,應(yīng)觀察耳墻裂縫形態(tài),以判明開裂原因,并注意觀察是否有側(cè)向突出現(xiàn)象。
橋面鋪裝層產(chǎn)生的裂縫、坑槽、不平整,應(yīng)通過目測并記錄裂縫開裂的位置、范圍以及裂縫走向。損壞面積小時,進行局部的補;損壞面積大時,需要將整跨的鋪裝層鑿除之后重新進行鋪設(shè)。橋梁伸縮縫內(nèi)雜物堆積,造成堵塞,造成該情況的原因可能是垃圾物在雨水的沖刷作用下堆積于此,為此應(yīng)清理伸縮縫中的垃圾,以免長期堆積影響伸縮縫的性能。欄桿、護欄的涂裝層及混凝土發(fā)生缺損時,會導(dǎo)致內(nèi)部配筋腐蝕。大面積成片的缺損往往是選用的涂裝材料或工藝問題,局部小面積缺損是涂裝時的基面局部處理不當(dāng),對此應(yīng)通過目測并記錄缺損的位置、程度,注意是大面積成片缺損,還是局部缺損,可拍攝照片進行說明。鋼筋混凝土護欄柱混凝土嚴重老化、露筋、鋼護欄柱銹蝕。
橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測與安全加固處理是橋梁建筑工作中的重要內(nèi)容,同時也是保障橋梁工程安全的重要屏障。為此,施工管理單位要重視橋梁工程維護工作,定期派遣專業(yè)的檢測人員進行觀察和分析,加強對道路橋梁養(yǎng)護人員的培訓(xùn)力度,有效提高橋梁維護人員專業(yè)素養(yǎng),更好地維護橋梁工程的安全??偨Y(jié)了簡支梁橋普遍存在的病害類型,并對病害產(chǎn)生的可能原因進行了分析,有利于橋梁病害的養(yǎng)護和維修,本鋼筋混凝土簡支梁橋的加固取得了良好的運用效果。