简支梁桥上部结构加固对策及质量控制策略研究

尤正奇

(甘肃省公路交通建设集团有限公司 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，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会必然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存在，这种情况就对桥梁的极限承载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，特别是农村桥梁的实际情况可能更差[5-7]。在这些背景下，大量的桥梁的结构性病害开始出现，并且不断的发展，给交通的通行造成一定的阻碍，因而对于这些桥梁需采取积极有效的加固措施，以满足运营的需求，保证交通运输安全畅通。

近些年，桥梁的评定标准，结构检测、健康监测、承载能力评定等技术不断的快速发展，并逐步趋向量化、标准化方向[8-11]。但是总的看来，在特殊桥梁典型病害的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的研究还存在一些不足，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的研究有待加强。

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，桥梁在运营时又会经受不同程度的自然损坏和人为破坏。这些因素往往会叠加在一起，促使桥梁的病害的产生。再加上桥梁的病害连锁破坏，桥梁会出现大量的病害，就会导致桥梁处于危险状态。桥梁的现场病害勘察是最常用的检查手段，能够直观的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实验检测。

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8×30m，右幅20+7×30+3×20m；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，面积为0.10×0.08m2，L3-1-1#横隔板湿接缝与预制板间裂缝，长度为1.7m，典型裂缝宽度为0.20mm；L3-1-4#横隔板底部混凝土破损露筋，面积为0.10×0.10m2；L5-5-2#横隔板底部1处混凝土剥离。2#桥台护坡X=0.2m，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0.30～0.75m之间，典型裂缝宽度介于0.08～0.15m之间；盖梁锈胀露筋8处，分布于2片盖梁上，面积介于0.05m×0.03m～0.05m×0.30m；盖梁露筋2处，分布于2片盖梁，面积分别为0.05m×0.22m、0.05m×0.10m。0#桥台背墙与右翼板转角处水迹泛白，长度为0.4m，19#桥台X=5m处露筋1处，面积为0.05m×0.20m。从常规外观质量检查来看，基础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，锈胀露筋面积介于0.02m×0.02m～0.04m×0.40m之间，防抛网固定螺栓严重锈蚀，防抛网起皮脱落1处。

2 路桥桥梁常见病害维修控制养护方法

2.1 桥梁常见病害的养护维修方法

对于混凝土的的剥落、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的混凝土可以利用机具将劣化的混凝土层铲除，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。检查时应该详细的记录裂缝的部位、长度以及走向，为制定进一步的检查方案提供依据，在维修中处理裂缝的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做出维修计划(可能造成严重伤害的情况下，应及时采取补救措施)。对于桥梁的安全构成威胁，对于较宽的裂缝应立即进行限载、维修，对于细小的裂缝，可继续进行密切的观察；记录劈裂的部位，初测裂缝的宽度、描述裂缝的新旧程度及形态。在温度骤变、地震过后或发生其他异常情况后，该部位就属于重点的检查对象了，一旦发生此类病害，应立即汇报，并进行详细调查，同时评估桥梁承载能力并采取加固措施。梁上部的滞水，通常在日常检查的很多情况下检查不出。因此，在桥墩盖梁墩柱确认有漏水的情况下，有必要对上部结构的漏水及盖梁上部的滞水情况、支撑的腐蚀状况进行调查。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；另应观察耳墙裂缝的形态，以判明开裂的原因，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，造成这些病害的原因是多方面的，对于此就应该通过目测并记录裂缝开裂的位置、范围以及裂缝的走向。损坏面积小时，进行局部的修补；损坏面积大时，就需要将整跨的铺装层凿除之后重新的进行铺设。桥梁伸缩缝内杂物堆积，造成堵塞，造成该情况的原因肯能是垃圾物在雨水的冲刷作用下堆积于此，为此应用手或者是铁夹清理伸缩缝中的垃圾物，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，会导致内部配筋易腐蚀。大面积成片的缺损往往是选用的涂装材料或工艺的问题，局部小面积的缺损多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，注意是大面积成片的缺损，还是局部的缺损，可拍摄照片以进行说明。钢筋混凝土护栏柱混凝土严重老化、露筋、钢护栏柱锈蚀。

2.2 简支 T 梁桥上部结构的病害及成因

2.2.1 主要典型病害

根据调研，T梁主要病害有：

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。

2.2.2 病害成因

(1)施工期问题导致病害的成因

a.梁端支座预埋钢板纵坡调平采用砂砾定位，砼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。

b.主梁钢筋连接不符合规范要求，钢筋保护层垫块形同虚设。

c.底模端部不能适应角变位，预应力束张拉后梁端底部砼压裂。

d.T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。

e.梁封锚砼施工质量差，砼浇筑不密实、收缩大，降低结构耐久性。

f.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。

g.砼浇筑时发生管道移位、波纹管漏浆堵管、波纹管附近砼或锚下砼振捣不密实，导致T梁出现开裂：锚下开裂、底板开裂、T梁腹板开裂等。

h.湿接缝砼浇筑质量差。

i.T梁预制外观普遍不好，气孔、漏浆、蜂窝、麻面、翻砂现象呈常态，砼水灰比、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。

j.T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。

(2)运营及养护期问题导致病害的成因

a.T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。

b.老标准图的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。

c.老标准图的非预应力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 路桥施工技术质量安全保障体系

3.1 质量管理体系

对路桥工程项目的施工质量保证体系，需要做到“横向到边、纵向到底、控制有效”。质量检验处监督，工地自检组控制相结合的管理体制，严格进行“自检、互检、交接检”，坚决杜绝不合格工序或有质量隐患的工序被放行。落实工程施工的三级质量保证体系，以确保工程质量目标的实现。项目质量的保证措施由项目经理部严格按质量体系中的要求进行，严把工序关，由工作质量保证工序质量，由工序质量保证工程质量。质量保证体系图如图1所示。

图1 质量保证体系图

3.2 安全保证体系

为保障工程施工人员的安全，预防事故发生，路桥施工中需要贯彻执行“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，坚持“一岗双责”和“管生产必须管安全”的原则，根据《安全生产法》和《建设工程安全生产管理条例》及其它相关法律法规的规定，结合项目特点，建立合适的安全保证体系。

3.3 安全生产教育学习及预防措施

任何进场的个人或施工队伍，首先要经过三级安全生立培训教育，即项目级安全教育、工区级安全教育和施工队级安全教育和新工序安全技术交底。在日常安全生产管理工作中，要进行经常性教育和班前教育，以提高项目员工的安全防范意识，预防伤亡事故和职业危害，促进项目生产的安全发展。建立健全项目安全生产管理制度和各类机械设备安全操作规程。由项目安全环保部，具体履行监督、检查、管理各专业施工队的安全工作。职业健康安全生产保证体系框见图2。

图2 职业健康安全生产保证体系图

4 结论

随着我国城镇化的不断发展，城市的人口越来越多，同时城市中各类基础设施正呈多样化、复杂化、密集化的发展趋势。城市居民对桥梁、道路、建筑物等基础设施的依赖程度越来越高，由于常年累月的环境荷载作用会使这些处于使用中的工程设施出现各种各样的病害，特别是当遭遇暴雨、飓风、地震、泥石流等自然灾害时，往往会对工程结构造成严重的破坏，最终会导致巨大的人员伤亡事故和巨额的财产损失。通过对桥梁的病害描述总结出梁式桥普遍存在的病害类型，并对病害产生的可能原因进行简单的解释然后针对这些病害的养护维修方法进行阐述。研究内容可为桥梁养护管理人员在其以后的养护维修工作中提供参考。