楊永剛

(貴州大學明德學院，貴州貴陽550003)

貴州省在20世紀末修建的一些高速公路既有簡支空心板橋，隨著經濟的發(fā)展，交通量的逐漸增加，尤其是超重車輛的增加，導致橋梁出現(xiàn)了各種病害，使其舒適性及服務水平急劇下降，嚴重影響道路的運營安全。為了確保運營及結構安全，力求充分利用，對其病害成因進行正確的分析，進而采取相應的加固維修處治顯得尤為緊迫。

1 工程概況

某橋于2000年12月建成，橋梁全長1 949.0 m，橋面寬度為:0.5 m(護欄)+9.5 m(左幅行車道)+1.5 m(中央分隔帶)+9.5 m(右幅行車道)+0.5 m(護欄)。上部結構為鋼筋混凝土整體現(xiàn)澆空心板;下部為雙柱式橋墩、樁基礎，重力式U型橋臺。橋梁設計荷載:汽車－超20級、掛車－120。隨著本地區(qū)交通量的急劇增加，重車、超重車輛比例迅速增大，使得該橋出現(xiàn)了不同類型的裂縫、坑槽、水蝕等病害，使其橋面服務水平明顯下降，交通事故時有發(fā)生，嚴重影響了公路的正常運營，需要維修處治。

2 病害調查

本次橋梁病害現(xiàn)狀調查主要以人工調查為主，輔以相機、鋼尺、皮尺、裂縫觀測儀等工具，對各類病害進行了詳細的記錄。

3 橋面鋪裝病害及成因分析

3.1 病害

全橋橋面鋪裝開裂、破損相當嚴重，局部存在坑槽，鋼筋外露，所有墩頂位置的橋面連續(xù)均出現(xiàn)橫向開裂現(xiàn)象，個別裂縫已經貫通鋪裝層，病害見圖1。

圖1 橋面病害

3.2 成因分析

本橋面鋪裝主要病害為橋面連續(xù)處鋪裝破損，原因包括如下三個方面:

(1)橋面連續(xù)構造位于主梁變形(梁端轉動和梁體伸縮)最大的部位，加之相鄰橋跨可能出現(xiàn)的橡膠支座彈性壓縮不同步而引起的錯動變形影響，使橋面連續(xù)構造受力十分復雜，從而導致橋面鋪裝的破壞。

(2)該橋設計時采用的是《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTJ 021－89)，結構計算時沒有考慮溫度梯度荷載，溫度應力計算值偏小，從而導致橋面連續(xù)局部因溫度應力過大而開裂。如按《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTGD 60－2004)取值計算，升降溫梯度按1 cm瀝青混凝土對應溫度梯度取值，計算結果表明橋面連續(xù)構造在承載能力極限狀態(tài)下，抗彎承載能力安全系數(shù)在0.405～0.551之間，抗剪承載能力安全系數(shù)0.924，正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度在0.715～0.253 mm之間，橋面連續(xù)構造處的抗彎、抗剪、裂縫計算均不滿足要求［1］，因而導致產生開裂。

(3)橋面連續(xù)構造長期處于彎拉或彎壓的受力狀態(tài)，隨著超重車輛的逐年增加，使橋面連續(xù)結構承受過大的彎拉應力，在荷載達到某一程度時，導致橋面連續(xù)結構超過容許應力而發(fā)生破壞。同時在重車的反復作用下，引起開裂的橋面連續(xù)結構周圍混凝土剝離破損，加速了橋面鋪裝層的破壞。

4 上部結構病害及成因分析

4.1 板底

(1)橫向裂縫:全橋各跨現(xiàn)澆整體板跨中底板4～8 m范圍內均有橫向裂縫，縫寬0.05～0.15 mm，裂縫橫向成斷續(xù)分布，長度10～150 cm，個別裂縫橫向斷續(xù)貫通，裂縫間距20～40 cm。

成因分析:按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJ 023－85)進行結構計算表明，該橋各跨整體板縱向抗彎承載力均滿足要求，最大裂縫寬度在0.145～0.226 mm之間，鋼筋混凝土結構通常帶裂縫工作，而規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土梁板允許的裂縫寬度最大值為0.25 mm［2］，本橋板底橫向裂縫寬度沒有超過規(guī)范限制。

(2)縱向裂縫:個別橋跨現(xiàn)澆整體板底板存在縱向裂縫，縫寬0.05～0.15 mm，大部分縱向裂縫分布在靠近蓋梁的板端位置，長度在30～300 cm之間，個別裂縫縱向斷續(xù)貫通。

成因分析:依據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJ 023－85)進行結構計算表明，該橋各跨整體板橫向抗彎承載力均滿足要求，最大裂縫寬度在0.078～0.170 mm之間，鋼筋混凝土結構通常帶裂縫工作，而規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土梁板允許的裂縫寬度最大值為0.25 mm［3］，板底縱向裂縫寬度沒有超過規(guī)范限制。

(3)板底滲水病害:個別橋跨現(xiàn)澆板底受水腐蝕較為嚴重，存在縱向、橫向裂縫滲水現(xiàn)象，個別裂縫滲水縱向貫通，且有游離鈣析出，局部區(qū)域的結晶物析出呈鐘乳石狀。

成因分析:由于本橋橋面鋪裝破損嚴重，有較多的坑槽，局部破損至橋面板，橋面防水失效導致雨水從橋面流入板內腔圓孔中，雨水再由板底縱縫下滲至板底。同時由于在該檢測前，本地區(qū)已有較長時間未下雨，但在檢測中發(fā)現(xiàn)個別板底縱縫仍有滴水現(xiàn)象，可以推斷板內圓孔中有積水。

4.2 腹板

豎向裂縫:右幅橋第34跨整體板外側腹板靠近跨中位置出現(xiàn)8條豎向裂縫，裂縫延伸至板底與板底橫向裂縫貫通，裂縫間距30～40 cm，裂縫寬度0.05～0.10 mm。

成因分析:為板底橫向裂縫的延續(xù)。

5 下部結構病害及成因分析

5.1 蓋梁

(1)豎向裂縫:部分蓋梁柱頂位置出現(xiàn)豎向裂縫，縫寬0.05～0.2 mm，裂縫上寬下窄，長度在10～80 cm之間，個別裂縫豎向貫通，外側墩頂處蓋梁裂縫較內側嚴重。

成因分析:經結構驗算分析可知，支點負彎矩區(qū)抗彎承載能力不足，導致裂縫的產生，同時計算最大裂縫寬度為0.256 mm，已超過規(guī)范限制。由于橋面重車通常靠外側通行，導致外側墩頂處蓋梁裂縫較內側更為嚴重。

(2)蓋梁水蝕:全橋多數(shù)蓋梁水蝕嚴重。

成因分析:由于墩頂橋面鋪裝破損嚴重，橋面均發(fā)生橫向開裂，雨水下滲經裂縫流至蓋梁上，導致蓋梁水蝕嚴重。

(3)蓋梁混凝土劈裂、鋼筋銹脹病害:全橋多數(shù)蓋梁局部出現(xiàn)混凝土劈裂、鋼筋銹脹現(xiàn)象。

成因分析:蓋梁長期處于潮濕狀態(tài)，雨水沿微裂縫或破損部位滲入混凝土內與鋼筋接觸，導致鋼筋發(fā)生銹蝕。鋼筋銹蝕體積膨脹，導致混凝土保護層發(fā)生劈裂并脫落，從而加劇了病害的發(fā)展，蓋梁病害見圖2。

6 附屬構造物病害及成因

(1)伸縮縫病害及成因:由于橋梁的日常養(yǎng)護未重視，造成全橋伸縮縫內均被碎石、砂土塞實，導致伸縮縫失去伸縮功能。

(2)支座病害及成因:部分支座存在塌陷、脫空現(xiàn)象，根據現(xiàn)場檢測推斷，主要是原橋施工中施工管理及控制不當所致。

圖2 蓋梁病害

7 加固處治措施

(1)主梁:將原有簡支體系變?yōu)檫B續(xù)構造，從根源上解決橋梁連續(xù)處開裂的問題，同時跨中截面荷載彎矩減少有利于提高結構安全儲備。對于存在滴水現(xiàn)象的主梁，通過在梁底打孔將梁內積水排出，減少主梁荷載及對梁體的污染。

(2)橋面鋪裝:將原有鋪裝層鑿除，種植鋼筋及設置橋面鋪裝層鋼筋網，澆筑12 cm厚的聚丙烯纖維混凝土，以增強混凝土的彈性和抗疲勞性，加強橋面整體性，利于鋪裝層參與受力。同時在該鋪裝層上加鋪1 cm厚的MS－3改性瀝青微表處［4］，以增強橋面的抗滑能力。

(3)蓋梁:對于支點處存在豎向裂縫的蓋梁，主要是由于蓋梁的抗彎和抗剪能力不足造成，主要是先對裂縫進行處治后通過黏貼鋼板進行加固補強。

(4)混凝土裂縫及缺陷:對外露鋼筋采用鋼筋保護劑和阻銹劑進行涂裝;對混凝土破損采用改性聚合物水泥砂漿進行修補;而對于結構裂縫寬度＜0.15 mm的裂縫，采取封閉處理，寬度≥0.15 mm的裂縫，采取灌漿處理。

(5)伸縮縫及支座:為了恢復伸縮縫功能，對全橋伸縮縫進行了全部更換，同時根據結構體系變化情況在非連續(xù)墩處設置SSFB－80型伸縮縫;本橋支座均為板式橡膠支座，至今使用已達10年，部分支座除出現(xiàn)塌陷、脫空現(xiàn)象外，同時出現(xiàn)老化現(xiàn)象，由于更換支座需要頂升梁體，工程造價高，而且隨著時間的推移，支座將進一步老化，更換已將成為必然。為了保證大橋的耐久性，所以在本次維修中，采取將全部支座進行了更換。

8 結束語

根據全橋病害現(xiàn)狀，管養(yǎng)單位采取了相應的措施對該橋進行了加固維修處治，極大提高了橋面行車的舒適性，阻止了原橋面的進一步損壞?，F(xiàn)該橋已維修完畢近一年，交通事故較維修前明顯減少，產生了良好的社會效益及經濟效益。

［1］JTG D60－2004公路橋涵設計通用規(guī)范［S］

［2］JTJ 023－85公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范［S］

［3］JTG H11－2004公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范［S］

［4］交通部公路科學研究院.微表處和稀漿封層技術指南［M］.北京:人民交通出版社，2006