典型病害范文（精选8篇）
典型病害 第1篇
关键词：吊索,病害,锈蚀,轴套,更换
1 概述
随着我国经济的发展, 设计施工水平的提高, 大跨径缆索支撑桥梁得到了飞速发展, 其中悬索桥由于造型优美、跨越能力强, 成为了建设大跨径桥梁的首选。悬索桥的荷载由吊索传递给主缆, 再由主缆通过索塔传递到锚碇和基础, 吊索在荷载的传递过程中有着举足轻重的作用, 是悬索桥的主要受力构件之一。目前吊索主要是由高强钢丝组成, 尽管强度高, 但是在环境的侵蚀下容易发生锈蚀, 特别是在交通量越来越大, 交变荷载的频率和幅度急剧增长的情况下, 更容易产生锈蚀、疲劳等病害, 严重的甚至发生断裂, 目前我国已经出现了多座桥梁进行吊索更换的实例。
2 江阴大桥吊索构造[1]
江阴大桥的吊索采用竖向布置销接的结构形式, 上、下游主跨各布置85个吊点, 每个吊点连接两根吊索, 共安装340根。采用了平行钢丝束和钢丝绳两种形式, 对于索长大于10米的长吊索采用平行钢丝索股 (PWS) , 对于索长小于10米的短吊索, 由于弯折角度大, 在吊索和主缆的连接处容易产生疲劳, 故采用粗直径的钢丝绳, 吊索间距为16米。长吊索的索股由109根准5镀锌高强钢丝构成, 短吊索采用准80的钢丝绳, 吊索上、下锚头均为叉形热铸锚, 由锚杯与叉形耳板构成, 锚杯内浇筑铸锌铜合金, 叉形耳板与锚杯用螺纹连接。
江阴大桥为半漂浮体系, 在荷载作用下, 纵横向位移较大, 吊索容易产生弯折疲劳, 尤其是短吊索, 为了减小锚固区的疲劳, 除了采用柔性的钢丝绳外, 还在短吊索锚口处安装了氯丁橡胶浇制的缓冲器, 利用缓冲器直径由大变小的特点, 改善锚口处的弯折疲劳, 对长度大于20米的长吊索, 中部设置减震器, 将同一吊点的两根吊索连接起来, 减小吊索的风致振动。为了防止钢丝锈蚀, 所有吊索均采用双层PE护套防护, PE材料具有优良的耐低温性能, 化学稳定性好, 能耐大多数酸碱的侵蚀, 并且可以根据美观要求选择外观颜色, 对索夹和锚头采用镀锌防护。
3 江阴大桥吊索典型病害及其成因
尽管吊索在安装时采取了严密的防护措施, 以防止索体钢丝受到损伤, 但是由于振动和环境的侵蚀会不可避免的引起防护失效, 使吊索在实际的使用过程中产生各种病害。从2001年检查开始发现病害, 吊索已经进行了不同程度的修补和更换, 吊索各部分由于构造和荷载作用的不同, 呈现不同的损伤形式, 根据历年的检查历史, 江阴大桥吊索的主要病害包括防护层开裂、构件锈蚀、钢丝锈蚀、索体渗水和轴套磨损。
3.1 PE防护层开裂
PE防护层稳定性好, 密封性好, 抗氧化能力强, 是目前吊索采用的主要防护材料, 对索体钢丝有很好的保护作用, 一般的设计使用年限为20年, 但是在实际使用很短的时间内检查发现PE防护层就存在开裂现象, 具体表现形式包括划痕、纵向开裂、横向开裂等, 如图1所示。PE防护层产生开裂的主要原因包括[2]: (1) 应力的影响:当索体工作时, PE防护层随钢丝的伸长而始终处于较高应力状态下, 在动载作用下产生交变拉应力。PE防护层的分子与分子的结合力逐步下降, 造成PE开裂。 (2) 使用环境的影响:紫外线的照射、雨水冲淋及有害气体的腐蚀, 均影响到PE的开裂。 (3) 运输、施工、运营过程的影响:在制作过程中受初始损伤开裂;在卷盘运输过程中, 由于卷绕直径过小, 防护层产生弯曲应力, 产生应力开裂。 (4) 吊索检修过程的影响:在对吊索进行检查时, 检查车沿吊索移动时会与吊索发生接触挤压, 导致防护层损伤。
3.2 构件锈蚀
吊索系统的构件包括了锚头、索夹、叉耳、销轴、减振架等, 保证了吊索同主缆和钢箱梁可靠的连接, 这些构件的防护层主要依靠涂刷防锈涂层, 共4道, 依次为环氧富锌底漆、云铁中涂、醇酸中涂和醇酸面涂, 干膜厚度保持在185μm。在检查的过程中主要发现存在锈蚀现象。构件锈蚀的原因包括: (1) 环境的影响:涂层在环境中容易老化、开裂和脱落。 (2) 施工、检查作业的影响:检测车等设备同吊索产生碰撞, 损伤了涂层。 (3) 索体振动的影响:在桥梁纵向和横向的振动位移作用下, 吊索两端连接处产生相对位移, 涂层受到刮伤。
3.3 钢丝锈蚀
钢丝的锈蚀主要是由高强钢丝同周围介质发生电化学反应引起的[3], 钢丝锈蚀降低了吊索的承载力, 且不可修复。钢丝锈蚀的主要原因包括: (1) PE护套开裂:检查表明, 锈蚀主要发生在PE护套开裂的位置处, 雨水沿着吊索索体向下流淌, 遇到开裂就会渗入吊索内部, 在振动的作用下, 雨水沿着空隙向下, 最终流到下锚头。 (2) 索体与锚固系统之间的间隙:索体同锚固护筒之间存在微小的间隙, 尽管在外面覆盖了一层密封胶, 并缠绕了玻璃布, 但雨水不可避免地会由这些间隙进入索体内。
3.4 索体渗水
索体渗水是引起钢丝锈蚀的直接原因, 由于PE护套的开裂、密封不严等原因, 使雨水进入索体内部, 沿着钢丝间隙积聚在下锚头处。
3.5 轴套磨损
江阴大桥吊索采用销接方式, 吊索锚具和主缆上索夹耳板及钢箱梁耳板之间均通过销轴进行连接, 为了避免销轴和耳板的相对滑动引起磨损导致销轴和耳板失效, 在销轴外面都装有轴套, 利用轴套的自由滑动减小磨损。大桥在2008年发现部分吊索存在异响, 经过声发射检测及拉索更换后的检查发现, 由于长时间的挤压和磨损, 轴套已经磨损严重, 从耳板中挤出, 失去了耐磨和润滑功能, 导致了销轴直接同耳板发生碾压, 甚至卡死, 造成对耳板的损伤, 如图2所示。
4 江阴大桥吊索更换施工工艺[4]
吊索是一个可更换的构件, 我国《城市桥梁养护技术规范》规定:如果索内钢丝的断丝率超过2%, 或钢丝锈蚀削弱截面超过10%, 就需要考虑吊索的更换。江阴大桥吊索钢丝锈蚀和断丝情况良好, 并没有达到需要进行更换的标准, 但是由于耳板和销轴之间的轴套磨损严重, 造成销轴和耳板直接接触碾压, 随着受荷时间的增长, 会造成耳板的损伤, 耳板为不可更换构件, 一旦承载力受到影响, 后果会非常严重, 为消除耳板磨损的隐患, 江阴大桥于2009年进行了第一次吊索的更换。吊索更换一般采用临时吊索的办法, 即将被换吊索的索力转移到临时吊索上, 安装新索后, 再将临时吊索的索力转移到新索。
4.1 换索前的准备工作
(1) 封闭换索侧 (应急车道) 交通, 并设立警示标志。 (2) 准备好电热修补工具和相应PE护套材料, 在吊索更换的过程中, 如发生主缆或其他吊索碰伤时可以及时进行修补。 (3) 测量主缆与钢箱梁在需要更换吊索处的标高。 (4) 测量旧索上下耳板的距离, 确定新索的长度。 (5) 搭设脚手架至主缆高度位置, 便于索夹等安装操作方便。
4.2 吊索更换的主要程序
4.2.1 架设临时吊索
(1) 利用汽吊安装临时索夹, 用千斤顶拧紧螺栓, 导入轴力, 使索夹加紧主缆, 保证足够的承载力, 避免索夹滑移。索夹内设橡胶板, 以防止临时索夹损伤主缆防护层。 (2) 架设两根临时吊索, 临时吊索中心点位于临时索夹索槽最上方, 临时吊索用紧固件临时固定, 以防滑脱。 (3) 两根临时吊索的四个端头穿过垫板的孔位, 通过细拉杆与垫板连接, 并安装螺栓拉拔器。 (4) 在耳板的预留吊装孔上安装主拉杆, 并将垫板套入拉杆中, 同四根细拉杆一起固定住垫板, 安装时尽量保持垫板水平。 (5) 张拉临时吊索, 保持垫板水平, 拧紧主拉杆与垫块连接的螺母, 逐步的将原吊索的索力转换到临时吊索上, 逐级将旧吊索卸载。
4.2.2 安装新吊索
(1) 在旧索的索力完全转移到临时吊索上, 直到可以取出销轴, 卸下旧索。销轴可能由于生锈或长期受载导致销轴变形而无法取出, 此时可以采取以下措施:加工反顶装置, 同时喷润滑剂使销轴松动。 (2) 对上下耳板的预留孔进行清洗除锈, 采用直接起吊法, 将新索用汽吊运输到安装的位置下方。新索的安装同旧索的卸除工序相反, 逐级将四个细拉杆上的螺栓拉拔器松开, 并将主拉杆上的螺母拧掉, 将索力转移到新索上。 (3) 测量新吊索上下耳板的距离, 与旧吊索相同, 说明索力已完全转移。
4.3 施工注意事项
(1) 发现在换索过程中有对主缆防护层有损坏, 则根据要求必须对主缆进行维护。 (2) 换索成功后对耳板销轴部位, 用专用密封胶进行密封处理。 (3) 销轴卸出后, 若发现耳板孔位有锈蚀情况, 应立即进行防锈处理。 (4) 当发生索夹严重腐蚀、夹壁或耳板开裂时则应更换索夹。索夹更换应在限载限速下逐只进行。新索夹的材料性能应满足设计要求, 安装螺杆夹紧力以及安装精度应符合设计和技术规范规定。
5 结束语
文章通过十余年江阴大桥的检查资料, 统计分析了吊索的典型病害及其成因, 主要包括了PE护套开裂、构件锈蚀、钢丝锈蚀、索体渗水以及轴套磨损, 并对已进行吊索更换的施工工艺进行了总结, 通过工程实践证明, 此工艺是安全的, 能够满足实际工程的需要, 为后续悬索桥吊索的更换提供借鉴。
参考文献
[1]江苏扬子大桥股份有限公司.江阴长江公路大桥维护手册 (第三版) [Z]:[内部资料].南京:江苏扬子大桥股份有限公司, 2008.
[2]龙跃, 左毅, 吴秋凡, 等.拱桥拉索病害研究与对策[J].桥梁建设, 2005 (03) .
[3]杨文静.斜拉桥拉索结构中钢绞线腐蚀行为初探[D].重庆大学硕士学位论文, 2006.
典型病害 第2篇
作者: 李君
随着国民经济的快速发展，京石高速公路交通量日益增大，各种超重车辆增多，桥梁的实际荷载远远大于设计荷载，在重车荷载的反复作用下，桥梁出现了一定程度的受力和疲劳破坏，其病害的类型主要为：单板受力、桥梁裂缝、桥面板塌陷、空心板底板孔洞等。
一、单板受力
单板受力是由于桥面铺装破坏，板间铰缝被剪断，梁板间横向连接失效所致，当重车通过单板受力梁板时，使其与两侧梁板上下错动，形成“台阶现象”。
单板受力病害的主要成因为：设计铰缝的形式不够合理，铰缝混凝土的浇注质量难以保障，其抗剪效率不高；设计没有虑及铰缝混凝土自身的收缩作用，没有足够重视新旧混凝土间粘结力的弱化作用；铰缝钢筋布置太少，顶板连接钢板抗力不足，使得桥梁横向抗剪能力弱；水泥混凝土桥面铺装层偏薄（京石高速公路混凝土桥面铺装设计厚度为5～8cm），横向传递荷载能力较差；运营中，重车荷载反复作用于行车道部位，致使梁板间铰缝受力过大，引起铰缝病害的出现；雨水和除雪盐对混凝土的腐蚀，尤其是混凝土的冻融，使得铰缝更易破坏。
另外，对于中小跨径桥梁梁高小，致使铰缝受剪面积小，受剪应力大，剪切效应更为显著，因此单板受力病害发生在中小跨径桥梁的几率最高。
二、裂缝
1.桥台裂缝
桥台竖向裂缝，一般出现在扩大基础的重力式桥台上，在设计阶段由于地质勘察精度不够，试验资料不准确，没有充分掌握地质，就设计、施工，在运营过程中，由于结构荷载差异较大，引起台身不均匀沉降产生的；桥台横向裂缝，一般为荷载裂缝，它主要是由台背主动土压力过大、荷载以及温度作用效应产生的。另外钢筋锈蚀膨胀、混凝土收缩也是产生桥台裂缝的主要原因。
2.盖梁裂缝
盖梁(墩顶及悬臂处)产生的裂缝(缝宽约0.04mm～0.2mm)，是结构正应力即盖梁顶面负弯矩区受力钢筋不足引起的。盖梁其它类型裂缝主要是由于钢筋锈蚀膨胀以及混凝土收缩产生的裂缝。
3.横隔梁裂缝
就京石高速公路而言，此类裂缝主要存在于连续预应力T梁桥中，病害最主要的原因是：设计方面，由于横隔梁间距过大，自身刚度偏小，致使桥梁横向联系较弱，横隔梁在拉剪应力下开裂；施工方面，横隔梁一般采取湿接缝施工，后浇混凝土未考虑收缩补偿，造成新旧混凝土收缩速率差而产生混凝土收缩裂缝；养管方面，由于超载重车反复作用，使桥梁的横隔梁承受远大于设计的荷载，导致横隔梁混凝土竖向开裂。另外雨水及融雪盐水沿横隔板接缝下渗，致使连接钢板锈蚀，将混凝土保护层胀开。
4.空心板裂缝
空心板横向裂缝一般包括荷载裂缝、温差产生的混凝土干缩裂缝、空心板板底钢筋锈胀裂缝等几种形式。其成因主要为：设计荷载等级小于目前超载车辆的荷载等级，较大荷载作用下板底混凝土开裂形成横向裂缝；施工时由于水泥用量过大、温差过大或养生不及时等出现的干缩裂缝；模板底座不牢，沉降不均匀出现的横向开裂；空心板吊装或堆码，受力支点不当出现的开裂；施工时板底厚度偏小，容易造成板底横向开裂。
空心板板底纵向裂缝位置，一般在空心板空心最薄处，部分裂缝伴有渗水，表明裂缝已
贯通板底。其成因主要为：设计中空心板结构纵向设置较强受力钢筋，而横向设置箍筋较弱（京石路一般为φ8钢筋），板底混凝土在横向应力的作用下开裂；部分13～16m空心板采用薄壁板，底板过薄（部分底板仅厚8cm），在薄壁板畸变影响下产生纵向裂缝；施工时芯膜发生偏移，底板的厚度控制不佳，混凝土收缩开裂下产生纵向裂缝；在运营过程中，桥面排水不良，空心板空腔进水，钢筋锈蚀、混凝土胀裂均可能产生纵向裂缝。
空心板竖向裂缝，一般为混凝土收缩、碳化裂缝，以及钢筋锈蚀混凝土胀裂，产生裂缝。
三、空心板顶板塌陷
主要表现为空心板顶板厚度较薄，配筋薄弱，在荷载作用下桥面混凝土破碎塌陷。病害原因有三方面：一是空心板顶板设计配筋较弱，顶板混凝土与桥面混凝土铺装层较薄（5～8cm），桥面铺装仅一层φ8钢筋网，造成桥梁局部承压能力较差；二是施工的时候芯膜发生偏移，顶板的混凝土厚度降低，及桥面标高控制误差较大，导致桥面铺装较薄；三是超载重车反复碾压及桥面排水不畅，空心板进水，都加速了桥梁的破坏周期。
四、空心板板底孔洞
空心板板底孔洞病害经常伴有不规则纵、横裂缝病害，京石路出现的13座板底孔洞病害中，有12座伴有空心板底板纵横不规则裂缝。病害主要原因为：施工时芯膜发生偏移，底板的混凝土厚度降低；梁板预制混凝土原材料质量较差、振捣不密实、养生不良等原因造成混凝土质量较差；空心板空心进水，并沿底板裂缝进入混凝土内部，侵蚀钢筋，导致钢筋锈蚀，混凝土脱落，形成孔洞；较小部分板底孔洞由于超高车辆撞击产生。
典型病害 第3篇
摘要：双曲拱桥是二十世纪六七十年代较为流行的桥型，对当时的交通发展起到了良好的推动作用。但该类拱桥结构整体性差以及当时设计手段的局限性，随着交通量以及重载车辆的增长，部分此类桥梁结构存在不同程度的病害，本文针对双曲拱桥的结构特点，结合具体工程实例，对其典型病害的产生机理进行了分析，并在此基础上提出了相应的加固方法。
关键词：双曲拱桥；病害机理；承载能力；加固方法
1 工程概况
本桥位于国道321线，为加宽桥梁，旧桥部分为双曲拱桥，加宽部分为钢筋混凝土简支板梁结构。旧桥部分全长64米，跨径布置为3×15.6m，全宽7m，建成于1975年4月，设计荷载等级为汽车-15级、挂车-80级，跨径布置如图1所示。
图1 旧桥跨径布置示意图（单位：cm）
2 病害情况及成因分析
2.1 典型病害
根据本桥的病害检测结果，目前本桥上部主要承重结构存在以下几方面的病害：
1）1-3#跨1#腹拱顶部各存在1处横桥向开裂，裂缝长度介于1.2-4.6m之间，裂缝宽度最大处约为1mm，如图2所示。
图2 腹拱顶部横向开裂
2）第1跨的1-2#拱肋、第1-3跨的2-3#拱肋和3-4#拱肋之间拱波均存在沿拱轴线方向的裂缝，其中4条通长贯穿全跨，并且伴有白析现象，最大裂缝宽度约为0.3mm，如图3所示。
照片3 拱波裂缝
3）第1-3跨各条拱肋L/4-3L/4区域内均存在U型贯通裂缝，裂缝间距介于25-40cm之间，裂缝宽度均小于0.2mm，全桥共发现此种裂缝254条，如图4所示。
图4 拱腹表面横桥向裂缝
4）拱肋横系梁上存在竖向裂缝，个别裂缝为贯通的U型裂缝。其中第1跨2-3#拱肋间2#横系梁存在3条竖向贯通U型裂缝；第1跨3-4#拱肋间2#横系梁上存在2条竖向贯通U型裂缝；第2跨2-3#拱肋间2#横系梁存在4条竖向裂缝，并延伸至贯通底面；第2跨2-3#拱肋间1#横系梁中部存在1条竖向裂缝，此类裂缝宽度均小于0.2mm，如图5所示。
图5 拱肋系梁竖向裂缝
2.2 病害成因分析
1）双曲拱桥结构主拱圈部分作为装配式结构其整体性较差。本桥建成于1975年4月，此时期建造的此类结构在设计和施工不重视横向联系的构造，造成作为双曲拱桥横向联系的横系梁和拱波发生开裂现象。在横向联系被削弱后，主拱肋在活载作用下的横向分布系数发生改变，个别拱肋承载能力不满足要求，主拱肋产生结构性受力裂缝。
2）主拱圈截面不足。由于其建设年代的关系在设计时过于强调经济性，造成此类结构在设计时过于精巧，主拱圈截面偏小，造成其承载能力不能适应目前的交通量。
3）设计理论的局限性。在此类双曲拱桥设计时，多将主拱圈作为组合结构考虑，忽略了在实际施工过程中拱肋作为拱波、拱板的施工模板而引起的应力路径问题，致使拱肋由于应力过大造成其开裂现象。
4）施工问题。在施工过程中过分强调施工速度，在拱波安装过程中，拱脚处未固结时即铺设上部填料，造成拱波产生施工阶段裂缝。
3 主要加固方式
针对双曲拱桥典型病害的主要产生机理，目前双曲拱桥的加固方式主要有以下几种：
1）针对主拱圈构件的加固。
针对双曲拱桥的整体性较差、承载能力较低的特点，目前主要采用增强主拱肋、拱波以及横系梁截面的方式进行加固，具体如下：
（1）由于双曲拱桥在其设计建造期间，其所承担的交通量较小，主拱肋截面在设计时截面高度和宽度不足，导致截面的刚度和强度不能满足现有荷载量的要求，目前一般采取喷锚混凝土加大截面、粘贴钢板的方式提高其强度和刚度的方式进行补强。此类方法可以较为有效地增加主拱肋截面的强度，但是在加固过程中可能会对原结构造成一定的破坏。
（2）双曲拱桥作为装配式结构，其自身存在整体性不强的缺陷，在设计时由于当时建设条件的局限，作为双曲拱桥横向联系的拱肋间横系梁和拱波一般截面尺寸较小，在活载作用下发生破坏，横向联系破坏后进一步削弱了此类结构的横向联系，造成各个拱肋见横向分配系数的不均匀性，因此在加固时针对横向联系的补强对改善结构受力性能有着非常重要的意义。
此类方法可以较为有效地增加主拱肋以及横向联系的强度和刚度，但是在加固过程中可能会对原结构造成一定的破坏，此外增大截面会使主拱圈拱轴线偏离设计值，改变其恒载作用下的内力，应予以重视。此类加固方法如图6、7所示。
图6 某双曲拱桥加固前主拱截面形式及尺寸（单位：cm）
图7 某双曲拱桥加固后主拱截面形式及尺寸（单位：cm）
2）针对拱上填料的换填。
（1）对拱上填料进行换填处理，采用合理的拱上填料可以有效的改善双曲拱桥主拱圈在活载作用下的横向分布系数，使各拱肋在活载作用下均匀受力，达到改善主拱肋整体受力性能的目的。
（2）由于双曲拱桥一般建设年代较早，其上桥面系在线路时的加铺或挖出将会造成恒载的增大或减小，造成主拱圈压力线与拱轴线的偏离，造成主拱肋在恒载作用下即存在较大的弯矩，更换拱上填料可以在保证现有桥面标高的前提下，有效的改善主拱圈的受力性能，降低其恒载内力。
采用此类方法进行加固前，应根据实测主拱圈几何参数，进行计算分析，使换填后的主拱圈恒载压力线与拱轴线尽量重合。
3）更改结构形式
在双曲拱桥加固时，也可采用在拱波内填实混凝土等方式，将双曲拱桥改变为板拱等其他结构形式，从根本上解决其整体性较差的缺陷。但此类方法一般会提高加固成本，且新加截面多位于原主拱圈截面形心轴附近，对提高其承载能力帮助不大。
4 结语
以上介绍了双曲拱桥的主要病害形式、产生机理及相应的加固方式，在针对双曲拱桥维修加固的工程实践中，应综合考虑现有结构具体的结构型式、病害机理、现有荷载等级等方面的因素后，采取适当、有效地方法对现有结构进行加固。
参考文献：
[1]交通部科学研究院.公路双曲拱桥：上部构造设计计算[M].北京：人民交通出版社，1983.
[2]张俊平.橋梁检测[M].北京：人民交通出版社，2002.
[3]王序森.桥梁工程[M].北京：中国铁道出版社，1995.
[4]续书平，高瑞.锚喷法加固双曲拱桥应用[J].山西交通科技，2003（3）.
[5]钟勇.双曲拱桥的加固设计与施工[J].公路与汽运，2007（1）.
[6]谢巨波.在役双曲拱桥加固改造研究[J].公路与汽运，2009（6）.
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桥面铺装典型病害成因及其防治措施 第4篇
高速公路桥梁的桥面铺装直接承受行车荷载、连体变形环境因素的作用,伴随着高速公路运营年限的增加、一些施工设计因素、超载车辆的行驶等因素也加快了桥涵病害的产生和发展,以至于桥面铺装出现了裂缝、车辙等病害,对发现的病害应该尽早进行控制,及时的根据工作具体情况进行相应的治理与防护,这样才能更好保证高速公路服务水平。
1 桥面铺装病害成因分析
1.1 裂缝成因
桥面铺装裂缝产生的原因较为复杂,一般有以下几种形式:第一种是干缩裂缝,其产生原因由于混凝土相对湿度引起,这种裂缝随着相对湿度的增加而减小;第二种是温度裂缝,其产生原因主要是低温缩裂,面层降温而收缩的趋势会受到下部桥面板约束而产生拉力,随着温度降低,收缩趋势进一步增强,导致拉应力超过了沥青混凝的抗拉强度,便产生了开裂,一般为横向裂缝,严重时发展为纵向裂缝;第三种是疲劳裂缝,其产生原因是桥面铺装在正常使用情况下,由于荷载的多次反复作用引起的铺装层开裂,这也是桥面铺装的主要破损类型。
1.2 车辙成因车辙的产生原因可归纳为重载交通的作用、渠化交通、和铺装材料的性质等等,高温更是产生车辙的重要因素。
1.3 坑槽成因
坑槽产生原因是多方面的,首先铺装层沥青混合料设计孔隙率偏大或者施工时出现离析、压实不足,导致孔隙率更大,铺装层在水或者冰冻作用下,沥青逐渐失去,与矿料的粘合力,从矿料表面脱落,在车辆的作用下沥青混凝土铺装层出现松散状态,以骨料从铺装层脱落形成坑槽;其次由于施工中沥青混合料加热温度过高,致使沥青老化失去粘结力,造成沥青从矿料表面脱落所致;其次桥面不平整,在行车和温度荷载的作用下,造成这些地方铺装层内产生局部应力集中,出现结构性的点损失,然后逐渐四周扩散,而形成坑槽。
2 桥面铺装病害处置对策
2.1 灌缝法
(1)当前受设计水平、铺装材料和经济条件的制约,桥面铺装开裂具有不可避免性,针对裂缝修复一般采用灌缝法,缝宽在6mm以内的,宜将缝隙刷扫干净,并用压缩空气除去尘土后在用热沥青或者乳化沥青封堵;缝宽6mm以上的,应剔缝隙内杂物和松动的缝隙边缘,或者裂缝开槽后用压缩空气吹静,采用沙粒式或者细粒式热拌沥青混合料填充、捣实,并用烙铁封口,随即撒沙,扫匀,也可用乳化沥青混合料填封。(2)灌缝注意事项:一定要将缝隙清理干净,封灌饱满,一般选择末冬初气温降低后集中封灌一遍,其它季节发现一道处理一道,不允许裂缝存在。
2.2 铺装层改造法
(1)对于由于单板受力引起的纵向裂缝,一般宜采用桥面铺装层改造法,凿除铺装层,全部用钢筋混凝土铺筑重新做铺装层的方法处理,从根本上改善桥梁整体受力功能,灌缝不能从根本上消除此类裂缝。(2)施工过程注意事项:将桥面凿除干净,避免桥面板凿坏,桥面植筋时注意间距控制,浇注前桥面碎块要彻底清除,养生期间注意洒水,不允许外荷载施加桥面,采取控制交通。
2.3 坑槽修补法
(1)坑槽修补法按照“圆洞方补,斜洞正补”的原则,划出大致与路中心线平行或垂直的挖槽修补轮廓线,基坑底部与四周涂抹粘层油,控制好沥青混合料的用量,分两层填筑压实,采取平板夯、气夯配合压路机压实,边角处要用工具捣实,保证碾压密实平整,保证修补后坑槽与周围路面衔接良好、平直。若基层存在问题、缺陷应处理后在铺筑沥青路面。(2)施工过程注意事项:开槽应到稳定部位,槽壁要垂直,并将槽底清干净,新填补部分应略高于原路面,待行车压实后保持与原路面相平。
2.4 车辙处理法
(1)属于表面磨损过度出现的车辙,应该采用下列方法修复:1)采用路面铣刨机或风镐翻松车辙表面一定深度,并清除干净;2)铺筑前先喷洒0.3~0.5kg/平方米的粘层沥青;3)采用与原路面结构相同的沥青混合料铺筑,恢复路面横坡;4)周围接茬处要烙平密实,碾压密实。(2)属于路面横向推挤形成的横向波形车辙,且已经稳定的宜按照上述步骤铣高补低恢复路面横坡,如因路面不稳定夹层引起,则应清除不稳定层,重铺面层。(3)施工过程注意事项:控制好处理车辙的深度,注意周围接茬处要烙平密实,碾压密实。
3 加强管理、确保道路安全畅通
3.1 加强施工过程中材料、级配的选择,注意施工程序的控制和施工过程中细节事项的控制。
3.2 加强养护管理与巡查的频次和细度,在巡查中发现一处病害及时处理一处。
3.3 加强路政管理,加强对超限超载车辆的控制,确保公路畅通。
4 结束语
考虑到时间、费用、安全、综合效益几方面的因素,高速公路应从长远利益出发,对产生的各类桥面铺装病害要及时修复,对不影响行车的裂缝坑槽等类病害,提倡预防性养护,确保路面的使用寿命,为行驶车辆提供安全可靠的环境。
参考文献
[1]冯正霖,李华,张春岩等.公路养护技术规范(JTJ 073-96).人民交通出版社,1997.2.
[2]王英才,黄平明,金泰丽,许爽等.公路桥涵养护规范(JTG H11-2004).人民交通出版社,2004.9.
青海高原典型红层滑坡病害特性分析 第5篇
青海西久公路河北乡—红土山段, 地处青藏高原东北部, 沿线断裂、褶皱较发育, 构造复杂。龙穆尔沟滑坡群位于路线K 337+300～K 340+700段, 路线沿龙穆尔沟两岸斜坡展线通过, 龙穆尔沟沟谷走向SW 10°, 其上游发育有东西两条支沟, 东支沟走向为SW 35°, 西支沟走向为SE 60°。
DH 6#滑坡, 如图1所示。位于龙穆尔沟西岸路线里程K 339+820～K 341+000处, 根据勘察资料分析, DH 6#滑坡为一特大型基岩切层滑坡, 滑坡体平面形状呈向东散开的“扇形”形状, 滑坡体上发育四级台阶, 地形坡度为15°～28°, 滑体台阶地段坡度5°～15°, 台阶前缘坡度较缓, 一般为11°～25°, 滑动后壁坡度为31°～53°。滑坡后缘位于山脊处, 后缘高15～80m, 后壁基岩裸露, 冲沟发育, 碎落现象严重。滑坡沿路线宽度1180m, 垂直路线长410～780m, 主滑方向为SE 78°, 滑体最大厚度53.2m, 滑体主要由强～中风化紫红色泥岩、泥质粉砂岩夹少量砂岩组成。
该滑坡已产生多次滑动, 滑坡体具多条、多级、多层的变形特征。在滑坡的滑动过程中, 各滑坡块体的滑动次序、滑动速度和滑动距离等不完全相同, 因此形成了复杂的地貌形态。滑坡沿路线方向由北向南可分为三条, 沿滑动方向分为前后两级, 其中第二条块后级滑坡分为两层:第一层滑面最大埋深10.50m, 为强风化泥岩沿泥质粉砂岩顶面产生的滑动, 主滑带倾角13°;第二层滑面埋深39.50m, 为泥岩、泥质粉砂岩沿NW 10°～NE 5°/E 15°的压性结构面产生的滑动, 主滑带倾角13°, 滑坡具两级出口, 分别位于一级、二级平台处。第三条块后级滑坡出口位于二级平台附近, 分为两层:第一层滑面最大埋深31.20m, 为强风化泥岩沿泥质粉砂岩顶面产生滑动, 主滑带倾角15°;第二层滑面埋深53.20m, 为泥岩、泥质粉砂岩沿NW 10°～NE 5°/E 15°的压性结构面产生的滑动, 主滑带倾角15°。前级滑坡后缘位于路线东侧二级平台后缘, 出口位于一级平台处, 主滑带倾角18°。
2 工程地质概况
地形地貌:龙穆尔沟滑坡群位于河北乡～军功盆地, 该盆地北起赛欠沟中下游 (桩号K 258+700) , 南至西哈垄沟下游 (桩号K 369+500) 地段, 海拔3084.90～4100m, 盆地周边为中等起伏中高山。滑坡群海拔3260～3600m, 地势总体特征为东西高、中间低、两山夹一谷的地形, 为深切河谷边坡地貌, 剥蚀切割作用强烈, 故多发育“V”字形河谷, 两侧边坡地形较陡冲沟发育
地层岩性:根据钻孔资料及地质调查, 龙穆尔沟滑坡群地段发育的地层主要为第四系 (Q 4) 堆积层、第三系 (N) 紫红色泥岩、泥质粉砂岩和白垩系 (K 1) 红色砂岩、砂砾岩, 如图2所示。
地质构造:龙穆尔沟滑坡群所在路段北临断陷盆地边界拉家寺断裂 (F2) , 并与南北向、北北西向断裂F6、F7在此交汇。拉家寺断裂 (F2) 呈北东东向展布于塘乃兰-那休玛垭口-赛若来一线, 在拉家寺以西缺失那休玛垭口断裂及河口群地层, 在拉家寺、那休玛垭口等地被近南北向断裂错断。断层北为河口群, 南为贵德群。断层产状NE 55°～80°/NW 70°～85°, 为一活动性逆冲断裂, 并与那休玛垭口断裂一起构成断陷盆地边缘断裂系。断裂组 (F6、F7) 分布于拉家寺、那休玛垭口等地, 走向近南北向, 断带宽0.5～1.0m, 带内充填有两侧岩体岩屑、角砾及断层泥。断层切割所涉及第三系以下地层及北东东向断裂, 断面陡立。受这些因素的影响, 滑坡区岩体中结构面比较发育。龙穆尔沟西岸 (DH 5#和DH 6#滑坡) 岩体中发育有两组结构面:压性结构面NW 10°～NE 5°/E 15°, NW 10°～NE 5°/E 40°和扭性结构面SN/E 70°。其中NW 10°～NE 5°/E 15°～40°的结构面可构成滑坡底界, 近SN/E 70°可生成后缘陡壁。
3 深部位移监测孔的布设
根据DH 6#滑坡的分级和分块、以及勘探孔的位置, 在滑坡两个断面的关键部位共布设监测孔5个, 各孔的安装和观测细部安排见表1。其中在滑坡P6-3断面共布设深部位移监测孔3个, 公路内侧两个编号为DH 6303、DH 6304, 外侧编号为DH 6300;P6-5断面共布设深部位移监测孔2个, 公路内侧编号为DH 6507, 外侧为DH 6506, 如图3所示。
4 深部位移监测成果分析
主要针对变化较大的DH 6303、DH 6507的测深-位移曲线进行探讨, 并对各孔的时间-位移曲线进行讨论。
DH 6303监测孔位于后级滑坡中部, 孔口标高3463.30m, 有效测深50.6m, 定向槽方位角125°, 如图所示观测期年月到年月内结果显示, 浅层滑动带没有发生大的变形, 在18～22m段和29～31m段多层滑动带位移较大。对比监测数据和勘察钻孔资料, 很容易发现在变形较大的18～31m段与其他区段的主要区别在于这里以黏粒为主并且夹有石膏, 可以认为这种物质组成上的差异是导致该段出现较大变形的主要原因。
DH 6507监测孔位于后级滑坡中部, 孔口标高3431.02m, 有效测深59.3m, 定向槽方位角105°图5的观测结果显示在孔口以下20.0～25.0m段可见多层变形现象, 其中, 以20m处的变形最为明显;另在深度32.5m、37.5m、54.0m附近有多层蠕动变形, 位移量累计约7～10mm。对比勘察钻孔资料和监测结果, 可知初见地下水位深度附近的变形相当明显, 充分说明了水在滑动带的变形中起着非常重要的作用, 它一方面通过物理化学作用降低了岩土体的强度, 同时也改变了坡体滑动带的受力体系, 促成了坡体蠕滑失稳。
据5个监测孔的时间位移曲线 (图6-10) 可以看出, DH 6300监测孔的浅层和深层滑动带在整个监测期内的变形总体上都维持在一个较小的水平上, 这说明坡体中前部相对稳定。DH 6303监测孔的浅层滑动带变形比较明显, 截至2007年11月最后一次观测, 累计位移量约32mm;在距孔口27m深处的滑动带累计位移量超过30mm, 出现了很大的变形;深层滑动带有略微的蠕动迹象。从位移时间曲线来看, 孔口和各层滑动带在监测期间总体上呈上升趋势, 特别是在2006年5～9月和2007年5～9月, 这种上升趋势愈发明显, 充分说明坡体稳定性受降水因素影响很大。DH 6304监测孔的浅层和深层滑动带变形都出现了较大的变形, 2006年5～7月和2007年5～7月, 孔口和各层滑动带的变形量均呈上升趋势, 因而坡体稳定性受降水因素影响较大。DH 6506监测孔的滑动带有蠕动迹象, 截至2007年11月最后一次观测, 累计位移量约10mm, 在2006年7月和2007年7月雨季来临时, 滑动带均产生了较为明显的蠕动变形, 因而坡体稳定性受降水因素影响较大, 但从曲线的总体趋势来看, 坡体变形并无大的发展趋势。由此推测坡体目前仍处于相对稳定状态, 但应做好相应的防排水措施。DH 6507监测孔的浅层滑动带变形比较明显, 截至2007年11月最后一次观测, 累计位移量约13mm;深层滑动带基本无蠕动迹象;另外, 在距孔口20m深处的滑动带累计位移量超过30mm, 出现了很大的变形。从位移时间曲线来看, 2007年5～7月, 孔口和各层滑动带的变形量均呈上升趋势, 因而坡体稳定性受降水因素影响较大, 但从曲线的总体趋势来看, 坡体各层滑动带的变形量均保持在一个相对稳定的状态。
5 结论
根据上述DH 6#滑坡P6-3断面和P6-5断面的5个深部位移监测孔的测深-位移曲线和位移-时间曲线及相应的分析, 得到以下几点认识:
1) 从几个监测孔的曲线来看, 大多在每年的5～9月这段时间各孔的位移呈上升趋势, 同时在各孔初见地下水的部位均有较大的变化, 因而坡体的变形特征受气候变化和地下水等因素的影响比较大。
2) 滑坡体由多个块体组成, 具多条、多级、多层的变形特征。P6-3断面DH 6303和DH 6304孔位于公路内侧局部滑塌体上而且滑体前部临空面较高, 有可能为坡体前缘的松弛变形所致, 若这种松弛变形的范围进一步扩大, 势必会对整个滑坡体的稳定带来不利影响, 给公路的正常运营造成极大的威胁。P6-5断面两孔并不产生于同一个变形带, DH 6506孔所处公路外侧坡体为一个变形体, 目前基本上处于缓慢蠕动阶段。而DH 6507所处坡体为另一块滑体, 变形相对比较明显, 从所处位置上看, 此块滑体对公路的威胁更大。
3) 从总体比较来看, P6-3断面DH 6303监测孔的变形远大于DH 6300和DH 6304的变形量, P6-5断面DH 6507监测孔的远大于DH 6506。显然, 两个监测断面均是坡体后部变形大于前部变形, 主要滑动原因为后部滑坡体的滑动在前部滑坡体上产生了推力, 从而在坡脚支撑减弱等不利因素的影响下推动前部坡体蠕动变形, 因而可以认为该坡体的滑动机制属于典型的推移式
参考文献
[1]章勇武, 马惠民.山区高速公路滑坡与高边坡病害防治技术实践[M].北京:人民交通出版社, 2007.
[2]王恭先, 徐峻龄, 刘光代, 等.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京:中国铁道出版社, 2004.
[3]韩贝传, 王思敬.边坡倾倒变形的形成机制与影响因素分析[J].工程地质学报, 1999, 7 (3) :213-217.
[4]李迪.三峡工程库岸重点滑坡稳定性监测及分析[J].长江科学院院报, 1992, 29 (增) :83-91.
[5]丁晓唐, 顾冲时, 王健.水口水电站变形监测资料分析[J].长江科学院院报, 2002, 9 (4) :36-38.
[6]蒋洪胜, 王国富, 曹怀武.基坑支护形式与边坡位移的相关性分析[J].岩土力学, 2004, 25 (2) :297-300.
[7]高华喜, 殷坤龙.降雨与滑坡灾害相关性分析及预警预报阀值之探讨[J].岩土力学, 2007, 28 (5) :1055-1060.
[8]陈开圣, 彭小平.测斜仪在滑坡变形监测中的应用[J].岩土工程技术, 2006, 20 (1) :38-41.
[9]靳晓光, 李晓红, 王兰生.滑坡钻孔倾斜量测及数据处理[J].成都理工学院学报, 2002, 29 (2) :217-220.
典型病害 第6篇
上海市地处长江三角洲下游, 河湖众多, 水网密布, 桥梁密度极高。截止2010年底, 上海市公路总里程12 030 km, 公路桥梁总计9 725座;城市道路长度共计4 400 km, 桥梁1 973座。另有大量的水利部门和铁路部门管养的桥梁。
这些桥梁按跨径及长度分类, 中小桥梁占全部桥梁总数的95%左右。按桥梁结构体系划分, 梁式桥结构占全部桥梁总数的97%, 而空心板梁占梁式桥总数的96%, 在新建中小跨径桥梁中, 空心板梁结构仍是首要选择。
板梁的结构病害、损伤往往具有相似性, 掌握这类桥梁的病害特点, 能有效提高桥梁管养的效率。鉴于篇幅的限制, 本文仅对上部结构空心板梁的病害进行分析。
2 空心板梁典型病害分析及对策
混凝土空心板梁结构的典型病害包括:混凝土蜂窝或麻面、空洞或孔洞、缺损或剥落、钢筋锈蚀、结构裂缝、结构挠度或变位超限等。病害产生的原因来自设计、施工及运营各方面, 比如设计保护层较低导致结构钢筋较早锈蚀, 设计承载力不足导致运营时出现基础沉降并引起梁体开裂, 抗剪设计考虑不足造成梁体腹板出现斜向裂缝;因施工浇筑质量不高导致混凝土蜂窝或麻面、空洞及孔洞, 因施工机械碰撞导致混凝土局部缺损或剥落;运营中车辆超载导致混凝土结构开裂、挠度过大, 日常养护不足导致伸缩缝阻塞引起主梁端部挤压开裂, 桥面伸缩缝或连续缝防水失效引起主梁端部锈蚀等。
空心板梁包括预应力混凝土空心板梁和钢筋混凝土空心板梁, 通常以13 m为分界。根据调查, 其典型病害主要有如下几种。
2.1 铰缝损伤
上海目前采用板梁结构的铰缝是所谓的“小铰缝”构造, 以0.9 m高板梁为例, 如图1所示。铰缝构造很小, 需要桥面铺装协调受力, 提高结构的整体性能。
铰缝损伤最直观的表现是桥面铺装沿铰缝位置出现纵向裂缝, 板梁底面对应铰缝处出现局部或通长渗水, 病害严重时在汽车荷载 (尤其是重车荷载) 作用下相邻主梁之间产生明显的不协调变形。铰缝损伤导致桥梁结构的整体性能降低, 板梁的横向分布系数增大, 使得结构的承载能力降低。
对铰缝损伤程度的定量判断比较复杂。众所周知, 板梁结构的横向联系计算通常采用铰接板法, 即认为铰缝只传递剪力而无弯矩, 当铰缝混凝土损伤、开裂后, 剪力传递能力削弱程度很难定量进行判断。
文献[1]提出利用多次冲击实验下各板加速度幅值比之差值作为铰缝损伤的评定依据。文献[2]提出采用在开放交通条件下, 通过测试板梁的相对位移来判断铰缝的损伤程度, 但这种方法没有考虑荷载重量未知性及作用位置的不确定性, 尚不能对铰缝损伤程度进行准确评价。文献[3]提出通过折减铰缝弹性模量的方法模拟铰缝破坏程度, 指出在铰缝弹性模量折减到千分之一时, 正应力变化不大;而当铰缝弹性模量继续减小时, 正应力则迅速增大。
对损伤铰缝的定量评价, 目前尚无较为便捷而可靠的实用方法。确定铰缝损伤程度最可行的手段仍是通过静载试验, 而静载试验持续时间较长, 对城市快速路或高速公路的交通影响较大。
铰缝损伤维修的通常做法是对应桥面铺装凿除, 重新浇筑铰缝混凝土, 必要时可植入加强钢筋, 也可在损伤铰缝对应的主梁底面纵向布置通长钢板, 采用螺栓锚固于主梁之上 (见图2) , 从而提高结构的横向联系。
最近某公司开发采用环氧灌封胶注入铰缝下方板梁之间空隙的加固方法, 通过结构胶将铰缝处相邻的梁体紧密地粘合起来构成整体, 提高结构的横向整体性能, 并在部分桥梁工程中尝试使用, 但这种加固方法在桥梁长期运营后的可靠性及耐久性方面还需要验证[4]。
增加混凝土桥面铺装的设计厚度, 提高铰缝的施工质量可有效地延缓铰缝的损伤。在我国其他地区的空心板梁开始使用“大铰缝”的构造 (见图3) 。
同“小铰缝”板梁相比, “大铰缝”板梁采用深铰缝构造, 加强连接钢筋并加厚桥面铺装, 提高预制板的黏结性能, 改进铰缝材料并改善铰缝施工工序, 明显提高了结构的整体性能。可以作为本市板梁铰缝构造优化的借鉴。
2.2 梁内积水
空心板梁端部通常设置6 cm厚的封头板, 由于施工原因, 封头板砂浆因收缩与板梁主体之间形成裂缝, 当桥面伸缩缝或连续缝防水失效后, 水沿梁端封头板进入气囊内形成积水 (见图4) 。
部分钢筋混凝土板梁在荷载作用下, 底板出现横向裂缝, 积水从裂缝处不断渗出、结晶;还有部分板梁因底板局部存在空洞 (或孔洞) , 在空洞处会出现局部渗水或滴水现象, 这2种情况比较容易判断梁内积水。对于预应力混凝土板梁及多数钢筋混凝土板梁结构, 由于板梁底板无裂缝及空洞病害, 积水无法从梁内渗出, 因此从外观上难以判断梁内是否积水。
板梁内积水既增加结构的自重, 又易引起混凝土内部钢筋锈蚀, 对结构的安全性和耐久性都很不利。当发现板梁内积水时, 可在板梁低坡处的端部底面进行钻孔排水处理, 并定期检查排水孔的通畅性, 做好梁端伸缩缝或桥面连续缝的防水。
通常中小跨径桥梁在墩台位置多采用型钢伸缩缝或桥面连续缝, 型钢伸缩缝通过设置橡胶止水带防水, 由于养护方法不当或材料老化, 止水带损坏较快而防水失效。当墩台处采用桥面连续缝构造时, 根据计算在车辆荷载作用下墩顶混凝土铺装负弯矩易超过其开裂弯矩出现铺装横向裂缝 (见图5和表1) 。桥面连续缝开裂导致铺装防水失效, 引起墩台顶部漏水。
此外, 基础的不均匀沉降也是引起桥面铺装连续缝开裂的重要因素。对桥面连续缝受力机制的研究表明, 采取如下措施可改善桥面连续缝的受力。
1) 适当减小桥面连续缝处铺装的刚度, 如采用连续缝处钢筋交叉设置和高弹性沥青混合料设置。
2) 采用倒T盖梁结构形式等增大桥面连续缝处的宽度 (但由于桥面连续缝受力的复杂性, 受活载、不均匀沉降、温度等多种因素影响, 且开裂弯矩很小, 以上手段的采用不足以解决其开裂问题, 使得桥面连续缝开裂成为一种不可避免的病害) 。
3) 连续缝处进行切缝, 使桥面连续缝开裂较为规整, 以便日常养护。
4) 将桥面连续缝改造成型钢伸缩缝或GTF无缝伸缩缝[5]。
鉴于伸缩缝及连续缝防水失效较普遍, 维修效果也不够理想, 建议在板梁的预制过程中, 在底板两端设置排水孔, 从构造上避免梁内积水 (见图6) 。
2.3 气囊上、下移位
板梁在施工过程中因气囊结构固定不当, 导致在混凝土浇筑过程中气囊结构产生上浮或下沉, 气囊上浮将导致顶部混凝土受压区面积明显减少, 降低结构的承载能力;而气囊的下沉将造成底板处主筋的混凝土保护层降低, 对结构的耐久性不利。严重的气囊下沉会在底板产生孔洞或空洞现象, 引起钢筋外露并发生锈蚀。笔者曾经对上海某区17座空心板梁桥的158片板梁进行了顶、底板厚度的测量, 结果见表2~表3。测量结果表明:顶板实测厚度多数小于设计厚度, 底板实测厚度多数大于设计厚度, 说明气囊上浮现象比较普遍。
板梁气囊的浮移是结构的先天病害, 运营后期发现该病害时可采用加固补强的方法, 必要时应更换梁体。避免气囊上浮可采用以下措施:采用坍落度较小的混凝土;控制气囊本身的几何尺寸;控制施工工艺, 尽量采取2次浇筑, 并应选用振动力小的振动棒;增加固定气囊的定位钢筋等。
2.4 钢筋锈蚀
钢筋锈蚀是板梁结构最常见的病害。从结构本身来说, 板梁的顶、底板及腹板厚度较薄, 当施工质量不高时, 容易出现钢筋保护层实际厚度偏低的情况, 钢筋因混凝土碳化而发生锈蚀。调查发现:边梁相对于中梁出现锈蚀的情况较多, 原因是边梁长期处于日晒及雨水侵蚀状态, 混凝土碳化较其他部位更深, 且结构在干湿反复作用下钢筋更易锈蚀。另外在墩台处桥面防水不佳时, 对应的梁端附近梁体出现锈蚀的比例也较高;此外当桥面防水失效时, 渗水铰缝附近板梁钢筋也易发生锈蚀。表层钢筋的锈蚀将引起保护层混凝土的开裂、剥落, 加速锈蚀的发展并引起内部主筋锈蚀, 降低结构的承载力。
从结构的耐久性角度考虑, 板梁受雨淋或可能积水的表面应设置可靠的防排水构造;对于板梁外侧翼缘及可能遭受雨水侵蚀的梁端部位, 应设置适当的排水檐和滴水槽。排水管应采用符合耐久性要求的塑料管道, 管道与梁体间采取可靠的防渗漏水措施, 管道出口防止排水回流至构件表面。从养护及维修的便捷性方面考虑, 最重要的就是做好桥面铺装及伸缩缝的防水。
钢筋锈蚀维修时, 除需凿除局部碳化、开裂的保护层混凝土外, 还应将钢筋彻底除锈并喷涂防腐漆, 如钢筋锈蚀严重需局部增设补强钢筋, 最后修复保护层混凝土, 必要时可在混凝土表面涂刷防腐油漆。通过对大量桥梁的维修调查发现, 日常养护对钢筋锈蚀的维修多限于表面混凝土的简单修补, 很少对钢筋进行除锈及防腐处理, 维修部位混凝土常在短期内再次开裂、破坏。因此, 加强对桥梁日常养护的监管, 在钢筋锈蚀的早期及时发现并处理, 将有助于桥梁持续保持较好的状况。
从设计阶段对板梁结构进行优化, 从材料、结构、防腐等多方面综合考虑, 确保施工质量并加强运营监管, 才能有效地提高板梁结构的安全性和耐久性。
3 结语
本文对上海市中小跨径空心板梁桥的典型病害进行归纳总结, 对产生的原因、影响做了分析。从结构的安全性和耐久性方面出发, 针对性地提出管养建议, 希望对桥梁的管理、维护有所帮助。
摘要：阐述上海市中小跨径空心板梁桥的典型病害, 分析各种病害的成因及影响, 并提出相应的处置对策, 希望对桥梁的管养提供帮助。
关键词：梁桥,病害,管理,养护
参考文献
[1]邹毅松, 袁波波, 王银辉, 等.基于瞬态动力分析的装配式板桥铰缝损伤识别[J].重庆交通大学学报:自然科学版, 2011 (01) , 1-3.
[2]林鑫.上海地区空心板梁桥铰缝的检测、修复与加固技术研究结题报告[R].上海:上海浦公建设工程质量检测有限公司, 2012.
[3]宋尧, 李国平.铰缝破坏对装配式空心板桥荷载横向分布影响的分析[J].上海公路, 2012 (03) , 40-45.
[4]石磊.不中断交通下的桥梁空心板铰缝渗水维修[J].中国建筑防水, 2012 (21) , 39-42.
典型病害 第7篇
先简支后连续体系则既兼顾了简支与连续体系的优点, 又很大程度上避免了两者的缺点, 该梁桥结构的主要特点是:结构受力性能好, 可大大减小构件的高度与尺寸;施工方法简单, 可实现桥梁施工的标准化和装配化, 质量容易控制, 工期短, 伸缩缝少, 行车舒适。因此, 先简支后连续结构体系是高等级公路多孔中等跨径桥梁较优的结构体系。
1 先简支后连续梁桥受力特点
简支结构连续梁桥结构受力性能好, 其跨中弯矩比同样跨径的简支梁减少很多;而后期恒载与可变荷载在内支座区域产生的负弯矩远比完全的连续梁内支座负弯矩要小得多。
简支结构连续梁桥在施工过程中存在体系转换, 故必须依据具体的施工过程来分析结构受力。施工大体可分为两个阶段:第一阶段是形成简支梁, 此阶段主梁承受一期恒载自重产生的内力及在简支梁上施加的预应力;第二阶段首先浇筑墩顶连续段混凝土, 待混凝土达到要求的强度后张拉墩顶负弯矩束, 最终形成连续梁。这一阶段主梁主要承受二期恒载、活载、温度作用、支座沉降等产生的内力以及负弯矩束的预加力、预加力的二次矩、徐变二次矩等。
2 先简支后连续梁桥破坏实例
2.1 简支桥面连续梁桥
即先预制架设简支梁, 后通过现浇墩顶主梁顶部部分混凝土湿接头跨缝结构, 形成具有连续桥面的多跨简支梁桥。
在某高速公路桥梁的定期检查中, 某桥为典型的简支桥面连续梁桥, 桥梁全长242.96m, 共7跨, 布跨为5×35+3×20m, 桥面全宽25.5m, 桥面净宽22.5m, 采用预应力混凝土空心板梁, 桥面铺装为10cm沥青混凝土+10cm C40混凝土。检查中发现, 桥梁在使用过程中出现了桥面板开裂的病害。
简支桥面连续梁桥属于简支结构, 基础不均匀沉降、不均匀温度变化等不会产生附加内力和次内力, 但是钢筋混凝土桥面连续构造处于结构相对变形最大的部位, 容易导致桥面铺装开裂, 对行车产生不利的影响。
2.2 简支结构连续梁桥
采用简支转连续结构的施工方法, 即先预制架设简支梁安装在临时支座上, 后通过现浇混凝土湿接头将相邻跨梁在桥墩顶部连为一体, 待混凝土达到设计强度要求后, 张拉内支座区域上缘设置的预应力钢筋, 拆除临时支座, 使梁支承在永久支座上, 形成多跨连续梁桥, 从而得到连续梁优越的使用效果。
某桥是结构连续的先简支后连续梁桥, 桥梁全长为64.04m, 布跨为2.02m+3×20m+2.02m, 桥面全宽25.5m, 桥面净宽22.5m, 采用预应力混凝土空心板梁。如图1所示。然而在桥梁检测中发现, 桥梁的后浇段出现了混凝土破损、开裂, 有些破损、开裂部位已经修补, 但是修补后又出现新的裂缝。图2为后浇段混凝土出现破损, 图3为修补后的后浇段又出现新的裂缝。
后浇段混凝土破损、开裂的主要原因是:连续梁是超静定结构, 基础的不均匀沉降;简支结构连续梁桥增加了临时支座和结构体系转换, 湿接缝处剪力较大。
3 结语
综上所述, 简支结构连续梁桥是一种结构受力合理, 较为实用的结构形式, 在使用过程中出现病害是由多种原因造成的。在对其进行检查时, 应根据其受力及施工特点, 对易出现问题的部位重点检查。
参考文献
[1]傅东阳, 房贞政, 上官萍.高等级公路桥梁先简支后连续结构体系研究[J].福州大学学报, 1997.
[2]孙军.简支连续梁桥设计与施工有关问题研究[D].重庆交通大学硕士学位论文, 2010.
[3]周如顺.简支转预应力连续结构受力特性分析[J].安徽建筑工业学院学报, 2005.
[4]杨勇.先简支后连续梁桥受力行为与施工技术研究[D].重庆交通大学硕士学位论文, 2008.
典型病害 第8篇
关键词：高速公路,养护,典型病害,成因,处治
0前言
沥青路面因具有地质条件适应性强、行车舒适、维护方便等优点而被广泛用于高速公路。在高速公路通车后, 因行车荷载作用、外界环境影响以及设计、施工中存在的不足, 沥青路面会逐步出现多种路面病害, 主要有裂缝 (纵向裂缝、横向裂缝、龟裂) 、变形 (车辙、波浪或搓板、沉陷、隆起) 、松散 (磨光、松散、剥落、坑槽) 及其它 (泛油) 四大类。高速公路一出现路面病害, 就应及时分析病害成因, 及时采取有效措施进行处治, 否则不仅会降低道路的使用性能、影响行车的安全、舒适、快捷、畅通, 而且会因处理不及时或措施不当导致道路结构性破坏。
1临长高速公路典型病害成因的初步分析
1.1 与路基填料使用了风化花岗岩有关
临长高速公路路面典型病害主要集中路段之一K100+000-K160+000正是风化花岗岩作路基填料的主要路段, 风化花岗岩路基填料的特点是液塑限大于规范要求, 粉沙含量高, 风化花岗岩强度指标不大, 部分材料CBR不符合规范要求, 回弹模量低, 抗变形稳定性及水稳定性差, 临长高速公路对该类土进行了掺石灰 (或水泥) 的方法进行改良处治, 路基95区分三层施工, 全部采用掺石灰 (或水泥) 改良, 路基90区和93区采用合理调配土方, 周围无适宜材料时, 采用掺配改良处理, 虽然其当时填筑指标满足要求, 但是在地下水位较高逐步大于施工期最佳含水量的情况下, 其强度可能衰减较大。
1.2 与中下面层采用了花岗岩有关
K101+000-K182+788 (原7-11标) 沥青路面中下层使用了酸性较强的花岗岩粗集料, 虽然加入了抗剥落剂, 但矿料与沥青的粘附性较碱性集料必然有较大差距, 造成中下面层易松散和抗拉强度不足, 容易产生路面坑槽。
1.3 与施工期半刚性基层开裂有关
从临长高速公路施工监理和质监资料来看, 临长高速公路出现过上基层开裂现象, 部分路段严重, 虽然对其进行了处理, 但并不能从根本上防止反射裂缝的产生, 从临长高速公路横向裂缝较多, 且多为半幅贯通 (行车道+超车道) 来看, 半刚性基层开裂时导致路面出现裂缝的重要原因。
1.4 与地下水位偏高有关
K25+000-K45+000段, 该段地质情况较好, 且没有使用风化花岗岩, 但是其也是典型病害集中路段之一, 从地质情况来看, 该段地下水位相对较高, 可能是病害集中地重要原因。
1.5 与上面层级配不良有关
临长高速公路表面层为AK-16I型沥青混合料, 从2003年度湖南大学检测中心出具的路面1标临长高速公路沥青路面上面层检测报告表明, 上面层级配普遍不良, 级配线偏出设计级配上限 (级配偏细) 。经比较混合料级配介入AC-16I型和AC-13I型之间。这可能造成高温稳定性不足而出现车辙。
1.6 可能与交通荷载有关
从对临长高速公路交通流量的资料分析表明, 临长高速公路自开通以来累计轴载作用次数均超过了设计标准轴载作用次数1.2倍以上。
2临长高速公路典型病害的处治对策
2.1 半刚性基层反射裂缝的处治
临长高速公路绝大多数病害产生的根源在于半刚性基层开裂和使用了花岗岩集料的中下面层, 基层开裂是面层开裂的外因, 花岗岩集料的中下面层造成抗裂能力差是路面裂缝、坑槽较多的内因。所以处治临长路病害的根本问题就是反射裂缝的处治问题。
在路面病害调查时, 笔者注意到临长高速公路SMA路面段与AK-16路面段相比, 几乎很少出现开裂和坑槽现象, 只有局部路段的车辙现象比较严重。从钻芯试验结果看, SMA路段的基层开裂现象并不比其他路段好, 甚至也出现裂缝发展种下面层的情况。这说明SMA路段具有优良的抗裂性能, 其主要原因是SMA的含油量高, 同时又属于骨架密实结构。在半刚性基层开裂情况下, 如果提高面层材料品质也能达到抑制反射裂缝的目的。中下面层没有使用花岗岩集料的路段路面病害少于花岗岩集料路段的这一特征也说明了此问题。半刚性基层开裂后, 在荷载的作用下, 裂缝处会产生相对竖向位移, 对路面面层产生较大的剪、拉作用。要防止基层裂缝对面的影响, 必须采取消除或减缓这种相对竖向位移的措施。
基于此, 通过铣刨全部上面层及中面层2.5 cm。中面层2.5 cm采用同步碎石封层, 上面层采用SMA摊铺。使用同步碎石封层的主要目的有两个, 一是作为防水层, 试验表明石屑封层的渗水系数几乎为0, 那么就能有效防止水对基层的破坏作用;二是作为应力吸收层, 因为2.5 cm的同步碎石封层因为含油量大, 且石屑之间有较大孔隙, 其允许来自基层的竖向变形。上面层采用SMA摊铺, 因为SMA在临长高速公路应用较为成功, 其具有较高的抗裂能力, 使用高品质的沥青混合料能够达到延长使用寿命的效果。
2.2 对单纯车辙病害的处治
临长高速公路车辙的主要原因是基层松散与面层层间结合不良及超重交通荷载作用所引起的, 属于典型的结构性车辙, 而不是因为高温稳定性不足引起的流变性车辙。车辙较严重的路段主要分布在1标, 及11标的SMA路段, 这些路段的特点是裂缝类病害相对较少, 而车辙严重。基于此, 采用微表处封层的办法来处理车辙病害, 虽然微表处抗疲劳裂缝能力差, 但是该裂缝不能损伤到路面结构层。微表处封层是在乳化沥青稀浆封层的基础上发展起来的, 由快裂慢凝的高分子聚合物改性乳化沥青、100%破碎的集合料、矿粉、水和添加剂组成的稀浆混合物。微表处的厚度可以达到10～15 mm, 因此可以用于处治车辙病害。
2.3 改善路面的排水
路基含水量丰富是临长高速公路沉陷和纵向裂缝病害的最主要原因, 因此在这些路段要加强路面结构的排水能力。可以采取加深边沟, 重新做渗沟和盲沟等排水设施。
2.4 对于纵向裂缝仍然发展的处治
纵向裂缝的原因主要是因为土基层横断面上含水量的差异引起的不均匀沉降。因此如果纵向裂缝两侧有错台或者裂缝宽度有扩大趋势, 应采用路基深层注浆补强路基。
2.5 对于翻浆部位的处治
翻浆其主要原因是由于层间结合存在薄弱带, 通过裂缝和较大空隙进入路面结构的水将停留在此部位, 在车辆荷载作用下产生较大动水压力, 不断冲刷半刚性基层, 从而带走半刚性基层材料中的细粉。传统方法是采用压水泥砂浆来补充被冲走的细粉和填充空隙, 但是水泥砂浆并不能起到防水的作用。鉴于乳化沥青胶浆具有封水和填充的双重效果, 可考虑采用乳化沥青压浆。
3对半刚性基层沥青混凝土路面设计的建议
半刚性基层沥青混凝土路面是我国应用最为普遍的路面结构形式, 其在许多地方取得了成功, 但是也存在一些问题。为提高半刚性基层沥青混凝土路面的使用性能, 提出以下设计建议:
3.1 在保证足够半刚性基层强度条件下尽量降低水泥用量
水泥用量越高, 半刚性基层的强度就越高, 但是也更容易发生温缩和干缩裂缝, 从而引起路面的反射裂缝。因此, 为了防止反射裂缝, 应该在保证提供足够的强度条件下, 尽量降低水泥用量, 且规范规定的7d无侧限抗压强度取值应有所降低, 建议取3～4 MPa。沥青路面损坏的主要原因大多数并非因为基层强度不足所引起, 而是由于半刚性基层的反射裂缝所致。
3.2 减少半刚性基层细料含量
要保证半刚性基层较好的收缩性和抗冲刷能力就必须减少基层混合料中的细粉含量, 增加粗集料的用量, 要求4.75 mm以上的集料不少于80%。而临长高速公路水稳碎石基层细料含量达到40%左右, 这必然导致基层成为一种悬浮密实结构, 密不透水但抗冲刷能力差, 一旦开裂就会发生较为严重的水损害。
3.3 半刚性基层顶面应设置防水、应力吸收层
半刚性基层的主要缺点就是容易出现反射裂缝, 因此为了防止基层裂缝向面层延伸, 应设置特殊的结构层 (应力吸引层) 阻断裂缝向面层的扩展。应力吸收层应有足够的柔性和抗裂能力。
3.4 在设计中要充分考虑地下水系的变化, 设置完善的排水设施
水是引起路面损坏的重要原因, 因此在设计中应充分考虑地下水系的变化, 设置完善的排水设施。否则当路面修建完工后, 将很难对路面结构排水设施做出较大的改进。
4结束语