浅谈钢管混凝土拱桥的损伤破坏与加固

李文秀

【摘 要】钢管混凝土拱桥属于钢—混凝土组合结构的一种，它根据钢管与混凝土的组合关系分为内填型钢—混凝土拱桥组合形式与内填外包型钢—混凝土拱桥组合形式。本文主要介绍以上两种钢—混凝土拱桥破坏的几种主要形式及这几种破坏形式的主要原应，以及这几种破坏的形式的主要预防与加固方法。

【关键词】钢管混凝土拱桥；破坏形式；破坏原因；加固方法

钢管混凝土拱桥在使用过程中，由于钢管混凝土拱肋脱空，管内混凝土不密实，焊缝出现裂缝，拱肋钢管锈蚀，吊杆破损等原因会使桥梁发生不同程度的损伤、开裂或老化，从而使桥的强度降低。所以我们在下面分别对于以上几种原因分别解释其产生的原因及如何预防与处理。

1 管内混凝土不密实

1.1 管内混凝土不密实的原因主要有两个

1）是混凝土微膨胀量不足。

2）是钢管内排气不良，钢管内存有空气，造成钢管混凝土存在空隙。它主要由三种原因造成：（1）钢管排气管堵塞，钢管内空气不能完全排出；（2）在混凝土泵送过程中，现场混凝土供应不及时，混凝土输送泵设备故障，泵送过程中出现混凝土间断的现象，混凝土泵送不能连续不断进行，造成钢管内空气排气不畅；（3）混凝土与钢管壁粘结不良，钢管壁与混凝土之间形成空隙。

1.2 提高钢管混凝土密实度的措施

1）设计合理的钢管混凝土配合比

钢管混凝土灌注质量与混凝土配合比设计是否合理有着直接的关系。混凝土配合比对砼的质量影响主要有以下几个方面：（1）水灰比，坍落度对砼的影响；（2）微膨胀剂掺量的控制；（3）混凝土初凝时间的控制。

2）严格控制钢管混凝土拌合质量

3）加强对混凝土泵送现场的施工

4）提高施工人员质量意识，编制科学的工艺流程

2 钢管混凝土拱肋脱空

钢管混凝土拱桥的拱肋脱空分为两种类型：一种是成桥后管内核心混凝土不密实或产生空洞，比较常见的有拱脚处混凝土密实度差，拱顶处混凝土产生空洞及拱肋处混凝土密实度不均匀，或者出现分层离析等。它是由于在施工过程中，在泵送管内混凝土时，由于泵送系统泵送混凝土不到位，或者混凝土搅拌量未达到要求。另一种是钢管与混凝土在交界面处产生裂隙，两个脱离，他是钢管混凝土主要脱空形式。这种形式的脱空分两种情况，一种是钢管与混凝土的径向脱空，另一种是纵向脱空（拱肋钢管分仓浇筑混凝土时，分仓隔板处易发生总想脱离）。它是由于桥梁在运营过程中，由于受到轴向压力，混凝土配合比不合适，温度变化（包括升温和降温），或者混凝土收缩，徐变及微膨胀剂失效。

3 焊缝处出现裂缝

焊缝在焊接当中开裂的原因为应力、拘束力、刚性、化学成分、焊缝予留的间隙、电流、焊道、母材清洁度等。这些因素都可能是造成焊缝开裂，因此，焊缝出的裂缝我们也应该十分注意。

焊缝处出现裂缝的预防方法：1）优先采用螺旋焊管，无螺旋焊接管时，也可以用滚床自行卷制钢管，但卷管的方向应与钢板压延方向垂直且对管的内径有一定的要求；2）对于小直径钢管应采用点焊定位，对于大直径钢管应另用附加钢筋焊于钢管外壁作临时固定联焊。在钢管对接焊过程中，如发现点焊定位处的焊缝出现微裂缝，则该微裂缝部位必须全部铲除重焊；3）为了确保联接处的焊缝质量，在现场拼接时，在管内接缝处必须设置附加衬管。

4 拱肋钢管锈蚀

4.1 影响钢管混凝土锈蚀的因素

影响钢管锈蚀的因素很多，主要是周围环境对钢管的作用。其中主要因素有大气、雨水成分，环境杂质，温度，湿度，冰冻等，对于钢管混凝土的锈蚀主要有环境中的大气引起的，大气腐蚀的快慢及主要控制因素在很大程度上取决于大气湿度及其组成成分。钢管混凝土结构工作环境的pH值对钢管锈蚀也有一定的影响，处于海水坏境的中的海工结构，以及常年处在撒盐除冰环境中的市政结构，钢管表面溶液中氯离子浓度较大，是钢管严重锈蚀。环境对钢管锈蚀的因素还有二氧化碳浓度，氧气浓度及侵蚀介质的浓度有关。

4.2 防治钢管混凝土锈蚀的方法

4.2.1 喷涂式

在钢管表面上喷涂相应的涂料，能够有效地将钢管与空气隔绝，从而使钢管免受大气的氧气，水汽和其他有腐饰性的离子的侵蚀。

4.2.2 外包玻璃钢

外包玻璃钢就是在钢管混凝土结构的外面包上玻璃钢。

5 吊杆破损

5.1 吊杆破损的原因

吊杆破损有分为三种：1）钢索破损，吊杆钢索破损的原因主要有强度问题，疲劳问题和腐蚀问题。2）锚具破损 锚具的破损主要由疲劳和腐蚀引起的。3）防护破损 防护破损的原因有防护材料自生收缩，吊杆钢索松弛引起防护材料变形，吊杆受交变荷载引起防护材料变形，温度变化引起防护材料变形，防护材料老化等。

5.2 吊杆破损的处理方法

1）对于边吊杆，将边吊杆下锚固点置于横梁底部，从而使边吊杆得到延长，使根部所受弯剪效应大为减少，从而可较好的改善边吊杆受力状态。

2）为保证索体与水汽完全隔离采用双层无粘结HDPE护套和锚头内灌入油脂。

6 小结与讨论

本文主要介绍了钢管混凝土拱桥在使用过程中，由于钢管混凝土拱肋脱空，管内混凝土不密实，焊缝出现裂缝，拱肋钢管锈蚀，吊杆发生破损等几种因素引起钢管混凝土损伤的原因及如何处理。除了这几种因素，还有很多其他的因素也会引起钢管混凝土损伤，例如横梁下吊杆锚固部位锚头部位锈蚀，吊杆套环，套筒锈蚀，吊杆与人行道接缝脱开，墩台开裂严重，墩台帽梁开裂，露筋且锈蚀较普遍，行车道板和人行道板之间链接处出现裂缝，梁上混凝土脱落，露筋等原因也可能会发生不同程度的损伤、开裂或老化。由于篇幅原因，就不再做介绍。

【参考文献】

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[2]系杆拱吊杆加固方法与研究[D].长安大学，2012.

[3]王弘，郭良友，王朝华.钢管混凝土拱桥吊杆索力的误差状况分析[J].2004.

[4]大跨度钢管混凝土拱桥受力性能分析[D].浙江大学，2003.

[责任编辑：杨玉洁]