简支梁桥上部结构病害成因加固对策及维护质量控制

尤正奇

（甘肃省公路交通建设集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

引言

从很多桥梁病害研究结果来看，我国相当多的简支梁桥处于损伤状态，有的甚至处于危险状态。虽然国家每年都会下拨大量的资金用于桥梁的检修与加固，以及对桥梁的病害进行修补，但由于我国经济发展迅猛，而经济的快速发展就必然会造成公路交通流量快速增长，而且还会存在很多非法改装的超重车辆，这种情况就对桥梁运输极限能力造成很大的考验[1-4]。此外荷载等级较低的桥梁在总桥梁数目中占比较大，特别是农村桥梁实际情况可能更差[5-7]。在这些背景下，桥梁结构性病害出现，并且不断发展，给通行造成一定阻碍，因而对于这些桥梁就必须采取积极有效的加固措施，保证交通运输安全畅通。

近些年，桥梁评定标准、结构检测、健康监测、承载能力评定等技术不断快速发展，并逐步趋向量化、标准化方向[8-11]。但是总体看来，在特殊桥梁典型病害质量控制方面研究尚不完善，在钢筋材料特性和施工工艺方面还存在一些不足，因此，钢筋设计规范化、设计计算理论和特殊加固方法、施工工艺等方面研究有待加强。

1 工程概况与施工特点

桥梁的基本资料可帮助了解桥梁现实状况，是进行桥梁鉴定工作的重要前提。桥梁结构可靠安全性能主要由设计、施工和所用材料质量而定。设计、施工和材料的不足使结构必然存在安全隐患。另外，桥梁在运营时，会经受不同程度的自然损坏和人为破坏，这些因素叠加在一起，促使桥梁产生病害。再加上桥梁病害的连锁破坏，桥梁会出现大量的病害，导致桥梁处于危险状态。桥梁现场病害勘察是最常用的检查手段，能够直观地发现桥梁现存的部分缺陷和损伤情况。同时也要复核桥梁重要构件的尺寸，对于公路简支梁桥，一般为钢筋混凝土桥梁，同时也要对混凝土和钢筋进行试验检测。

某跨线桥位于汕昆高速公路上，上部结构为预制预应力混凝土简支T梁，单跨7片梁，孔跨布置为左幅8×30 m，右幅20 m +7×30 m +3×20 m。该公路桥设计为Ⅰ级，桥墩采用钢筋混凝土柱墩和桩基础，支座为板式橡胶支座，桥台采用带肋板式桥台、立柱桥台和桩基础，伸缩缝采用XLF80C伸缩缝。本次检测中发现混凝土破损1处，尺寸为0.10 m×0.08 m，L3-1-1#横隔板湿接缝与预制板间裂缝，长度为1.7 m，典型裂缝宽度为0.20 mm；L3-1-4#横隔板底部混凝土破损露筋，尺寸为0.10 m×0.10 m；L5-5-2#横隔板底部1处混凝土剥离。2#桥台护坡处0.2 m，1条横向裂缝，修补后重新开裂。发现盖梁存在水迹1处，盖梁存在垃圾堆积3处，墩顶存在垃圾堆积1处。盖梁存在竖向裂缝16条，分布于6片盖梁上，长度介于0.3～0.75 m之间，典型裂缝宽度介于0.08～0.15 m之间。盖梁锈胀露筋8处，分布于2片盖梁上，面积为0.05 m×0.03 m和0.05 m×0.30 m。盖梁露筋2处，分布于2片盖梁，面积分别为0.05 m×0.22 m、0.05 m×0.10 m。0#桥台背墙与右翼板转角处水迹泛白，长度为0.4 m，19#桥台X=5 m处露筋1处，面积为0.05 m×0.20 m。从常规外观质量检查来看，基本未见显见性冲刷掏空、破损、沉降、位移等病害现象。发现全桥防撞墙存在局部锈胀露筋现象499处，锈胀露筋面积在0.02 m×0.02 m和0.04 m×0.40 m 之间，防抛网固定螺栓严重锈蚀，防抛网起皮脱落1处。

2 简支 T 梁桥上部结构的病害及成因

2.1 主要典型病害

（1）混凝土表面剥落、混凝土破损、湿接缝渗水，钢筋锈蚀、钢筋外露等。（2）腹板下缘部分出现很多竖向裂缝，多发生在跨中附近，裂缝向上可到翼缘板；腹板中有时会出现网状无规律的细小裂缝；支座附近的腹板通常出现斜裂缝。（3）梁底出现横向裂缝，集中在跨中，由下往上，到中和轴减少。（4）横隔板以及与梁连接处易出现裂缝，裂缝由下向上。典型病害照片见图1～图2。

图1 梁端混凝土破损露筋

图2 横隔板连接钢板断裂

2.2 病害成因

（1）施工期问题导致病害的成因

①梁端支座预埋钢板纵坡调平采用砂砾定位，混凝土浇筑振捣时砂砾挤出致使钢板调平失效，引起T梁安装时支座局部脱空，支座受力不均、变形不一致，最终容易出现桥面开裂同时缩短支座寿命，见图3。②主梁钢筋连接不符合规范要求，钢筋保护层垫块形同虚设。③ 底模端部不能适应角变位，预应力束张拉后梁端底部混凝土压裂。④T梁模板加工制作不当，导致翼缘板钢筋被截断；T翼缘板钢筋不按设计制作，长短不一。⑤ 梁封锚混凝土施工质量差，混凝土浇筑不密实、收缩大，降低结构耐久性。⑥弯道上或互通内变宽桥梁T梁预制时，没有控制好每片梁的长度或端部没有按设计角度预制，导致安装时相邻跨抵紧或间歇过大，梁体不能安放到设计位置，从而引起横桥向各片T梁间横隔板错位。⑦混凝土浇筑时发生管道移位、波纹管漏浆堵管、波纹管附近混凝土或锚下混凝土振捣不密实，导致T梁出现开裂，锚下开裂、底板开裂、T梁腹板开裂等。⑧湿接缝混凝土浇筑质量差。⑨T梁预制外观普遍不好，气孔、漏浆、蜂窝、麻面、翻砂现象呈常态，混凝土水灰比、塌落度控制不严，养护不及时或没有覆盖，导致翼缘板上面裂缝多，影响结构耐久性。⑩T梁翼缘板及横隔板精度控制差，导致湿接缝钢筋弯折，传力不利；翼缘板桥面横坡控制差，通过湿接缝折线连接，桥面铺装厚薄不一，易使桥面过早破坏。某个项目一跨梁安装好后发现翼缘板超高横坡预制相反。

图3 转向架设计与测量荷载对比

图3 梁端预埋纵坡调平钢板

（2）运营及养护期问题导致病害的成因

①T梁间湿接缝薄弱，横隔板损坏严重，长期荷载作用下，导致横向联系失效，相邻梁上下错动明显，桥面铺装出现纵桥向反射裂缝。②老标准的T梁间无湿接缝，预制结构直接对接，且连接比较薄弱；或采用预埋钢板焊接，在竖向荷载和桥面渗水的作用下，钢板焊缝锈蚀开裂，导致横向联系减弱在长期动载作用下较为薄弱的联结容易出现裂纹，T梁间整体性被破坏，降低了梁的横向刚度和扭转刚度。T梁趋于单梁受力状态。③老标准的非预应力T梁上往往出现底板和腹板裂缝；该类T梁腹板较薄，且构造筋配置率偏低。大部分T梁1/4跨与3/4跨之间普遍存在腹板中部的竖向裂缝，此类裂缝既不始于梁底，也未延伸至梁顶部，呈现为“枣核型”，此类裂缝主要是由于温度变化时混凝土不均匀收缩。

3 路桥病害维修控制养护方法

混凝土剥落、蜂窝麻面及钢筋的锈胀原因可能是混凝土保护层厚度不够，混凝土质量差或者盐害所致，这样在检查中就应该确定混凝土劣化的原因和范围，制定维修方案。对于一般较小面积的劣化，混凝土可以利用机具将劣化混凝土层铲除，然后配合高一强度的混凝土进行修复。对于大面积的劣化，要对所有混凝土层进行置换。检查时应详细记录裂缝部位、长度以及走向，为进一步制定检查方案提供依据。维修处理裂缝方案应根据其严重性而确定，而一些对结构安全威胁不大的裂缝，可只采取封闭裂缝的措施。

针对劣化原因及范围要做出维修计划，在可能造成严重伤害的情况下，应及时采取补救措施。对于桥梁安全构成威胁的较宽裂缝应立即进行限载、维修，对于细小裂缝，可继续进行密切观察。记录劈裂部位、初测裂缝宽度、描述裂缝新旧程度及形态。在温度骤变、地震过后或发生其他异常情况后，该部位属于重点检查对象，一旦发生此类病害，进行详细调查，同时评估桥梁承载能力并采取加固措施。梁上部的滞水，通常在日常检查情况下检查不出。因此，在桥墩盖梁墩柱确认有漏水的情况下，有必要对上部结构漏水及盖梁上部的滞水情况、支撑腐蚀状况进行调查。可通过轻敲击混凝土，检查是否有剥离或者空洞声，严重者应立即修补。另外，应观察耳墙裂缝形态，以判明开裂原因，并注意观察是否有侧向突出现象。

桥面铺装层产生的裂缝、坑槽、不平整，应通过目测并记录裂缝开裂的位置、范围以及裂缝走向。损坏面积小时，进行局部的补；损坏面积大时，需要将整跨的铺装层凿除之后重新进行铺设。桥梁伸缩缝内杂物堆积，造成堵塞，造成该情况的原因可能是垃圾物在雨水的冲刷作用下堆积于此，为此应清理伸缩缝中的垃圾，以免长期堆积影响伸缩缝的性能。栏杆、护栏的涂装层及混凝土发生缺损时，会导致内部配筋腐蚀。大面积成片的缺损往往是选用的涂装材料或工艺问题，局部小面积缺损是涂装时的基面局部处理不当，对此应通过目测并记录缺损的位置、程度，注意是大面积成片缺损，还是局部缺损，可拍摄照片进行说明。钢筋混凝土护栏柱混凝土严重老化、露筋、钢护栏柱锈蚀。

4 结语

桥梁结构健康检测与安全加固处理是桥梁建筑工作中的重要内容，同时也是保障桥梁工程安全的重要屏障。为此，施工管理单位要重视桥梁工程维护工作，定期派遣专业的检测人员进行观察和分析，加强对道路桥梁养护人员的培训力度，有效提高桥梁维护人员专业素养，更好地维护桥梁工程的安全。总结了简支梁桥普遍存在的病害类型，并对病害产生的可能原因进行了分析，有利于桥梁病害的养护和维修，本钢筋混凝土简支梁桥的加固取得了良好的运用效果。