混凝土桥梁下部结构病害及其加固

(四川路航建设工程有限责任公司 四川成都 610000)

混凝土桥梁下部结构病害及其加固

钟明宇

(四川路航建设工程有限责任公司 四川成都 610000)

本文针对混凝土下部结构桥梁易产生的几种问题进行了详细的探讨，即桥梁基础类型设计不合理、桥梁基础埋置的深度恰当、桥梁施工时留下的隐患、桥梁的超负荷疲劳运行。并对其产生原因做了深入的探讨，同时对如何对桥梁进行安全加固提出了具有现实性意义的意见，可以作为当前阶段改善桥梁的参考意见。

混凝土桥梁；下部结构；病害原因；加固

0 引言

自古以来，桥梁一直作为人民生产生活所必需的交通枢纽之一。伴随着我国经济的蓬勃发展，新时代对桥梁的作用又赋予了新的意义，桥梁在交通中的地位愈加明显。桥梁从施工完成到其不能使用有其设定的年限，如果每一座桥梁都能出色地完成它们的使命对于我们生产生活将有巨大的帮助。然而由于外界各种因素对桥梁的干扰，导致其产生各种病害，以致其使用寿命大大缩短。为此，我们要对桥梁病害进行恰当分析，弄清楚其产生原因，做好桥梁的养护、运营、加固等工作。这样才能让桥梁更好的完成自己的使命，保障人民财产生命安全，为全人类事业的发展和经济进步做出最大的贡献。

1 混凝土桥梁下部结构的主要类型

1.1桥墩类型

根据桥梁受力大小可以分为轻型桥墩和重型桥墩，按照桥梁结构构造可以分为柱式墩、框架墩、重力式墩、空心墩、薄壁墩、柔性墩、排架墩等。按照平面形状可分为矩形墩、尖端形墩、圆形墩等。建筑桥墩的材料可用木料、石料、混凝土、钢筋混凝土、钢材等。

1.2桥台类型

轻型桥台又可细分为埋置性桥台、支撑性桥台、可加筋土桥台等。这种桥台主要是使用了较强刚度的材料以及整体可被外部钢筋等支撑物荷载，因此轻型桥台对地基要求较低，具有灵活性，成本较低等优点。

组合式桥台本身要承受桥跨结构传来的水平力和竖向力，而台后的土压力则由其它桥跨结构来承受，这样就形成了组合式桥台。

框架式桥台是一种在横桥向呈框架式结构的桩基础轻型桥台，它所承受的土压力较小，可充分发挥材料的力学性能，以框架结构本身的抗弯能力来达到减少自重，适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的桥梁。

重力式桥台的主要特点是靠自身重量来平衡外力保持其稳定，因此台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石取料方便的地区，小桥也往往采用。主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。主要组成有台帽、墩身、基础、背墙、锥坡等几部分。U型桥台是最为常见的重力式桥台。

1.3桥梁基础类型

依据桥梁工程学的概念，参考桥梁下部结构的类型，可以将桥梁基础类型分为地下连续墙和刚性桥梁扩大基础、桥梁桩基础等。刚性扩大基础是指由砖，毛石，混凝土，灰土和三合土等材料组成的墙下基础或柱下独立基础。无筋扩展基础的抗压强度高而抗拉强度和抗剪强度较低，因此必须控制基础内的拉应力和剪应力，时期不超过材料的强度。基桩和桩顶的承台二者搭配组合成桩基础。低承台桩基是指桩身置于土中，土壤和承台下部接触；高承台基桩是指桩身和承台下部都处于地面之上。一般情况下，建筑桩基是低承台桩基。而在地面开采出一种挖槽，并且按照痕迹开挖产生一条狭长的槽就是地下连续墙。我们需要对墙进行清理，并制作成一个个的单元槽段，从而达到防水、防腐蚀的目的。

2 常见的下部结构病害形式及原因

2.1桥梁基础不均匀下沉

由于地基所在土壤质量层次不齐、桥梁结构材料不符合、施工尚未完全达标等因素，致使施工完成后，桥梁上通过的汽车等大型运输工具的移动带来恶性的影响。如排水不畅、地基压缩，轻则导致基础下沉和桥面开裂，重则导致桥梁坍塌，对桥梁造成不可逆的损伤。

2.2桥梁基础出现裂缝

桥梁墩台是桥梁的主要承重处，若是建设不规范或是设计没有经过科学考究，会使得基础受力不均匀，同时由于桥面经过车辆等重型运输工具的碾压，容易是桥面产生裂纹。另外在自然等不可抗拒力的影响下，如地震、洪水、泥石流、滑坡等，以致基础承力过重产生裂缝。

2.3桥梁基础磨损

桥梁在设计桥墩以及地基埋置深度时一般需要进行详细的考究调查，主要是考虑桥梁整体质量以及能行径多少重量的运输工具，对于水流的冲刷力也会纳入考察之中。但是，施工过程中地基埋置是不可移动的，而桥梁所在河流容易变迁河床或是人工采掘河流砂石都会对地基冲刷影响。轻则降低地基承受力，使得桥梁下沉；重则导致地基空虚，引发严重的桥梁灾害。

3 桥梁桩基础病害

以软土地作为地基的深基础类型越来越普遍。桥梁桩基础病害的类型和原因与其他基础有一定的类似之处，只有深入探究桩基础的结构形式和考察土壤差异后才能全方位了解桩基础的病害特点。

3.1桩基础材料被腐蚀

由于桩基础中的钢筋与水和空气直接接触发生氧化作用引发腐蚀，导致钢筋锈蚀，厚度变薄甚至出现钢筋弯曲；桩基础中的混凝土也是其重要组成部分，而混凝土与水直接接触会发生化学反应，水中氯离子会不断侵蚀混凝土的最外层，致使混凝土膨胀剥落，这种恶性结果会不断持续下去，直至桩基础倒塌。

3.2桩基础的挠曲

由于土地的流动性较强，桩基础与土地地基会产生复杂的作用力。桥梁桩基础会与地基向水平方向位移，在其过程中会遇到桩基础的挠曲，强化与软土地基的作用。桥梁桩基础的挠曲也会表现在侧向作用力，竖向作用力以及附加合力上，它们会对桩基承受造成极大影响，如果超出桩基极限时，桩基就会断裂甚至崩塌。

3.3桥梁桩基础的不均匀下沉和桩基不稳定

桥梁桩基础在与软土层固定结合的物理作用中会被降低摩擦力，从而引发桩基的不均匀下沉，甚至导致桥墩塌陷或是桩基础破裂和转曲。在经过长年累月的水土冲刷和车辆碾压的情况下，桩基础的稳定性会日渐下降。在工程力学观点看来，是土被流水作用减弱了其横向抗拒力，致使桩基础与地面作用力降低，降低了地面附着力，容易产生竖向桩基础不稳定。

4 桥梁下部结构的加固举措

桥梁的下部结构在日常生活中极易出现桥梁病害等问题，需要对其进行及时的养护和加固，以提高桥梁的耐久性和实用性。我们要专项问题专项对待，根据桥梁病害的根本原因和影响因素进行切实考察，然后在提出相关治理举措。以加固目的作为指向，从加固工艺和施工过程的流程分析探讨能否实现最终目标，再进行方案评选，选出最适合的加固建议。

首先要做好前期审计规划的工作，对前期工作高度重视，仔细斟酌，防止出现漏洞，因为这是进行一切加固工作的基础；同时需要考虑到桥梁所在地的实时情况，如天气好坏、水流量的大小、地质土壤的种类等等。然后要坚持各种材料数据的最大化利用的原则，综合桥梁加固的各项数据并对其进行科学性的检验测评。另一方面也要坚持对桥梁相关的全面勘探工作，做好桥梁工程的实时考察，重视桥梁建设的目的和意义，使得桥梁加固与周边环境协调适应。最后要注意的是，不能只是为了加固桥梁而加固桥梁，我们要知道了解桥梁对周边的环境影响，即关注桥梁的整体效应，要使用整体与局部关系的观点去看待加固工程的影响效应。

5 结束语

桥梁是现代城市建设的重要合成部分，它需要有相当的承载能力并且不可或缺。但是桥梁的结构性病害愈加明显，为此我们需要对桥梁病害做到防患于未然。综上可知，控制车辆超载对于降低桥梁下部结构的风险，缓解桥梁病害有着重大意义，有力桥梁维持其耐久性；在桥梁下部结构的众多影响因素中，软土塑流现象是导致桥梁病害的根本原因；对于出现问题病害的桥梁，我们应及时地采取相应的养护加固举措，维持维护桥梁安全，以保障人民群众财产安全，促进国家经济繁荣发展。

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