桥梁现场常见病害检查及防治
2009-09-10张艳丽
张艳丽
摘要:建于上世纪六、七十年代的公路桥梁,现在大多带病服务于现代交通运输中,因此,对这些桥梁进行病害检查就显得十分重要。桥面系、上部构造、支座、墩台及基础是病害检查的重要部位。文中指出了这些部位的常见病害,并分析了产生这些病害的原因,为桥梁的养护决策提供依据。
关键词:桥梁;病害;检查;养护
随着交通运输事业的发展,交通运输量大幅度增长,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是拖挂运输、集装箱运输、个体户载重货物运输等重型车辆日益巨增,特种工程车如矿山运载车、大型平板车亦不时出现。现有公路桥梁中相当一部分,特别是年代较远的低等级载荷桥,已远远不能满足使用上的要求。
1 桥梁检查种类
桥梁检查的种类分为经常性检查、定期检查和特殊检查三种。经常性检查由路段检查人或桥梁养护人员进行巡视检查。目的是确保桥梁结构功能正常,使结构能得到及时的养护和紧急处治,对一些重大问题作出报告。该项检查的特点是检查人员有机会在各种天气情况下对桥梁进行观察。定期检查是对桥梁结构的质量状况进行定期跟踪的全面检查。通常是依靠富有经验专职桥梁检查工程师,以目视观察为主,辅以必要的工具、常规测量仪器、照相机和其他器材等手段,实地判断病害原因,作出质量状况评分,并估计需要维修的范围及方法,或提出限制交通的建议。特殊检查是因各种特殊原因由专家们依据一定的物理、化学无破损检验手段对桥梁进行的全面察看、测强和测缺,旨在找出损坏的明确原因、程度和范围,分析损坏所造成的后果以及潜在缺陷可能给结构带来的危险。
2 桥梁现场病害的检查
旧桥现场的外观调查是通过桥梁检查人员的目测及有关量测仪器对桥梁进行全面细致的检查,以便发现桥梁的缺陷或损伤的外部迹象,并分析其产生的原因。同时要测量桥梁主要承重结构构件的实际几何尺寸。对于钢筋混凝土桥梁,还要检查钢筋布置情况以及混凝土材料的有关性能。尽管道路桥梁的结构形式较多,但是对旧桥现场的外观调查工作的主要内容仍能归纳成几个方面。
2.1 桥面系的外观检查
桥面系的外观调查,可以按桥面系组成的四部分依次检查。
2.2 桥面铺装的检查
桥面铺装的功能是使车辆安全而舒适地行驶。当桥面铺装产生病害后,会产生如下后果:铺装粗糙度不足或铺装层脱落,容易引起大的交通事故;由于桥面铺装不平整等引起汽车车辆对桥梁的冲击效应增大,使桥面板等结构的耐久性降低;在伸缩缝的前后,桥梁铺装层与伸缩缝装置之间的高低差不仅促使铺装本身的破坏,而且会促使伸缩缝装置的破坏。作为桥面铺装的外观检查首先是调查桥面铺装的类型,然后调查铺装层存在的主要缺陷。
沥青桥面铺装的主要病害有:轻微裂缝(发状或条状)、严重裂缝(龟裂、纵、横裂缝)、坑槽、车辙、拥包、磨光和起皮等。此外,沥青桥面铺装应保证足够的平整而粗糙,过分光滑雨天易使车辆打滑。
水泥混凝土桥面铺装的主要病害有:裂缝、剥落、坑洞、磨光等。
2.3 伸缩缝装置的检查
伸缩缝设置于梁端构造较弱部位,因直接承受车辆的反复荷载,故最易遭受破坏。随着交通量的增大,重车增多,这些老的伸缩缝装置的破坏逐渐增多。这不仅妨碍行驶性能,而且会发展到引起结构本身的破坏,如桥面伸缩缝的损坏,使水向下渗漏从而影响梁体端部结构和造成支座锈蚀等破坏。
各种伸缩缝装置一般具有的缺陷往往表现在伸缩缝本身的破坏损伤、锚固件损坏、接头周围部位后铺筑料的剥落、凹凸不平等等,这些缺陷也成为伸缩缝处漏水的原因,从而加速支座和结构本身的恶化。
2.4 桥面排水设施的检查
桥面排水设施及桥面铺装的缺陷,往往导致桥面积水,引起车辆滑移,导致交通事故。桥面排水设施的缺陷,在降雨和化雪时表现得最显著,因而对桥面排水设施缺陷的检查最好在此时进行。桥面排水设施不良,除设计上可能考虑不周外,主要是排水设施本身被破坏以及尘土、树叶、淤泥等堵塞排水设施,以致不能正常排水。桥面积水往往会通过桥面铺装的裂缝等缺陷影响桥梁主要承重结构构件的耐久性能。
2.5 栏杆、扶手及人行道的检查
主要检查栏杆、扶手本身破坏情况以及相互连接处是否脱落,钢制构件是否锈蚀、脱漆,对于人行道,检查路缘石是否有破碎,人行道与桥面板连接的牢固程度,等等。桥梁的桥面系状况直接与行车、行人的安全和适用性能有关,同时桥面系中存在的缺陷也会促使桥梁主要结构构件工作性能的恶化。因而对它的外观检查还得与桥下的检查紧密结合起来,才能取得较好的效果。
2.6 桥梁上部结构的检查
桥梁上部结构是桥梁的主要承重结构,它往往由许多基本构件组成,例如梁、板、拱肋(片)等。因此对桥梁上部结构的检查,就是对这些基本受力构件的工作状况进行检查。具体检查工作内容如下。基本受力构件缺陷及损伤检查。根据桥梁结构形式、构件种类、建桥环境、施工质量以及使用情况等不同,在基本构件上缺陷产生的部位、种类和程度也不同。对于混凝土公路桥上部结构的基本构件,缺陷通常有混凝土开裂、剥离、断面破损、钢筋外漏及锈蚀、混凝土本身质量不足、异常变形等。其表现为表面裂缝、蜂窝、麻面、空洞、露筋、剥落、游离石灰、缝隙夹层等现象。
以钢筋混凝土桥面板损伤破坏为例,说明其损害原因。
桥面板断裂。大多因为:作用的车辆荷载过大。随着近年来汽车的大型化,载重增加以及超载违章车辆的增加,对桥面板有很大影响的单车重力或轮荷载已超过了现有桥梁的设计荷载等级;冲击影响。由于桥台下沉致使路桥接合处或由于伸缩缝的损坏等原因而出现高差,车轮经过时产生较大冲击力。
桥面板碎裂。大多因为混凝土级配和施工质量不好而造成强度不足、蜂窝麻面等缺陷,从而致使荷载作用下产生破坏。
由钢筋锈蚀而引起的抗弯强度不足遭到的破坏。桥面板裂缝,雨水下渗,从而钢筋再次锈蚀,加剧其损害,形成恶性循环。桥面板刚度不够而引起的裂缝。由于桥面板较薄,因此在车轮荷载作用下容易引起较大的变形以致产生较大的裂缝。
由主梁的影响而引的破坏。连续梁桥、悬臂梁桥、桁架拱的桥面板由于主梁上部在荷载作用下(或基础沉降)产生负弯矩或拉力,从而会出现裂缝,此类裂缝往往会反射到桥面;主梁的不均匀沉降。由于基础的不均匀沉降导致主梁沉降,由此影响到桥面,多出现纵向裂缝。拱桥或箱梁(槽形梁)桥梁结构中采用小拱板或空心板做桥面板时,由于小拱板或预制的空心板强度不足或施工不良,与主梁连接不好,而引起板的折裂、破损、甚至掉落,形成空洞。
2.7 支座的检查
梁式桥支座的作用,主要是将上部结构重量及车辆荷载传递给墩台,并完成梁体所需要的变形。支座上存在的缺陷往往会造成桥梁上部结构和墩台的工作不良,造成较弱部位的某些损伤。
支座的病害大体有:
支座本身:止浮装置的损害;限制移动装置的损害;辊轴的偏移和下降;销子和辊轴的破坏;支座构件裂痕;螺母松动;带头螺栓固定螺栓的脱落;滑动面、滚动面锈死;下底板的破裂;各构件的腐蚀;插座相互间接触。
支座底板:锚栓切断;填充砂浆裂缝;支座底板混凝土碎裂;支座垫石压坏、剥离。
2.8 桥梁墩台的检查
桥梁墩台的检查主要是墩台身缺陷及裂缝检查,墩台变位(沉降、位移、倾斜)的检查。对于钢筋混凝土的墩台身来讲,比较常见的缺陷是混凝土的冻涨引起剥离、混凝土的风化、掉角及船只碰撞造成的表面混凝土擦痕、露筋、支座下混凝土局部承压而造成损坏;比较常见的裂缝形态是墩台身沿主筋方向的裂缝或沿箍筋的方向的裂缝(这些裂缝一般数量不多)、盖梁上与主筋方向垂直的竖向裂缝。对于砖、石及混凝土的墩台身来讲,比较常见的缺陷是砌体的砌缝砂浆风化、大体积混凝土内部的空洞引起的破损等;比较常见的裂缝形态是墩台身的网状裂缝及竖向裂缝(沿墩台身高度方向发展延伸)。
桥梁墩台身缺陷及裂缝检查,可以采用目测或借助于一些工具(例如用小锤轻敲以检查表面风化程度、剥落情况及内部空洞,用读数显微镜检查裂缝最大宽度等)来完成。桥梁墩台的沉降量详细检验用精密水准仪测量,严格按国家一、二等水准测量规定进行,并应闭合在两岸的永久水准点上。观测点一般选在墩台顶面的两端,其观测标志可用在墩台上埋置的铆钉头作为水准观测点。桥梁墩台的倾斜情况详细检查可以在墩台上设置固定的铅垂线测点,用全站仪或吊垂球测定墩台倾斜度。中小跨度桥梁墩台水平位移的观测可用特制的钢线尺固定拉力作悬空丈量,直接将丈量结果与竣工资料比较。钢线尺最好是铟钢制成,以免气温变化的影响。