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        高速公路橋涵定期檢查常見病害特點及原因分析

        2021-06-20 07:25:56張超
        運輸經(jīng)理世界 2021年32期
        關(guān)鍵詞:橋涵橋梁混凝土

        張超

        (廣州誠安路橋檢測有限公司,廣東廣州510420)

        0 引言

        高速公路橋涵是道路交通運輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點,其運營狀況直接影響道路交通運輸安全。隨著國民經(jīng)濟水平的飛速發(fā)展,高速公路交通量日益增長,大重型車輛通行需求逐步上升,橋涵運營安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。

        定期檢查是橋涵養(yǎng)護工作的重要內(nèi)容,相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定頻率對橋涵進行定期檢查,掌握其常見病害的表現(xiàn)特征,對病害產(chǎn)生的原因和后果進行合理分析,通過對高速公路橋涵進行有效的養(yǎng)護維修,保證交通運輸暢通、安全。

        1 高速公路橋涵工程概況

        某高速公路是廣東省“十一五”期間重點建設(shè)項目,是廣州市路網(wǎng)規(guī)劃“五環(huán)十八射”的重要組成部分,是廣州市城市空間發(fā)展規(guī)劃中“北優(yōu)”戰(zhàn)略和溝通廣佛都市圈與粵東北的重要交通樞紐。高速公路路線全長70.80km,路基寬34.50m,公路全程為雙向六車道,起點至前段立交采用100km/h 的設(shè)計速度,前段立交至終點采用120km/h 的設(shè)計速度,主線全線采用瀝青混凝土路面,設(shè)計荷載等級為公路Ⅰ級,于2011年通車。

        全線共設(shè)互通立交6 個,服務(wù)區(qū)一處。全線橋梁共115 座,共計47305.58m(左右幅分計),其中主線橋87 座,橋長41292.58m,匝道橋28 座,共計6013m,包含特大橋2 座、大橋65 座、中橋37 座、小橋11 座;全線涵洞共計151 座,其中蓋板涵49 座,蓋板通道37 座,拱涵19 座,箱型通道2 座,圓管涵44 座。

        2 橋涵定期檢查情況分析

        根據(jù)國家公路橋梁相關(guān)養(yǎng)護規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),于近兩年對該條高速公路全線橋涵進行了全面定期檢查,通過比對兩年的檢查數(shù)據(jù)結(jié)果,對橋涵的技術(shù)狀況進行綜合分析,為高速公路養(yǎng)護決策提供數(shù)據(jù)支撐。

        2.1 橋梁定期檢查情況分析

        115 座橋梁定期檢查結(jié)果中,橋梁技術(shù)狀況等級評定為1 類的橋梁有1 座,評定為2 類的橋梁有114座。其中,第一年檢查的61 座橋梁中,均評定為2 類橋,技術(shù)狀況評分較上一次檢查升高的橋梁有12 座,降低的有48 座,評分不變的有1 座,評分介于[80,85)分的橋梁22 座,介于[85,90)分的橋梁30 座,介于[90,95)分的橋梁9 座,存在3 類構(gòu)件的橋梁10 座;第二年檢查的56 座橋梁中,1 座評定為1 類橋,55 座評定為2類橋,技術(shù)狀況評分較上一次檢查升高的橋梁有14座,降低的有42 座,評分介于[80,85)分的橋梁17 座,[85,90)分的橋梁21 座,[90,95)分的橋梁18 座,存在3類構(gòu)件的橋梁9 座。近兩年橋梁定期檢查結(jié)果對比詳見表1,橋梁定期檢查結(jié)果對比詳見圖1。

        圖1 近兩年橋梁定期檢查結(jié)果對比柱狀圖

        表1 近兩年橋梁定期檢查結(jié)果對比表

        根據(jù)以上橋梁定期檢查結(jié)果對比表和對比柱狀圖可以得出:該高速公路橋梁技術(shù)狀況等級評定大多為2 類橋,橋梁總體技術(shù)狀況較好,結(jié)構(gòu)安全可靠,處于正常運營狀態(tài),但仍有部分橋梁存在影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性病害的3 類構(gòu)件,表明長期大的交通運營對橋梁技術(shù)狀況造成了一定程度的影響,在接下來的橋梁日常巡查和養(yǎng)護維修工作中,應(yīng)繼續(xù)加強對常規(guī)病害的維修保養(yǎng),針對3 類構(gòu)件的重點病害,應(yīng)制定專項維修或加固方案,有針對性地完善和修復(fù),并在日后的橋梁巡查和經(jīng)常性檢查中,密切關(guān)注病害的發(fā)展?fàn)顩r和病害的新增情況。對比發(fā)現(xiàn),橋梁評分升高的座數(shù)有所增長,評分降低的座數(shù)有所減少,評分介于[80,85)分和[85,90)分的橋梁座數(shù)明顯減少,評分介于[90,95)分的橋梁座數(shù)顯著增加,表明近兩年的日常養(yǎng)護和專項維修對改善橋梁技術(shù)狀況起到了一定的積極作用,應(yīng)繼續(xù)加強養(yǎng)護工作水平。

        2.2 涵洞定期檢查情況分析

        151 座涵洞定期檢查結(jié)果中,第一年涵洞技術(shù)狀況評定為“好”的涵洞有60 座,占涵洞總數(shù)的39.7%,“較好”的涵洞有87 座,占涵洞總數(shù)的57.6%,“較差”的涵洞有4 座,占涵洞總數(shù)的2.7%;第二年涵洞技術(shù)狀況評定為“好”的涵洞有53 座,占涵洞總數(shù)的35.1%,“較好”的涵洞有98 座,占涵洞總數(shù)的64.9%。對比兩年的檢查結(jié)果,涵洞狀況等級存在變化的共7 座。

        根據(jù)以上涵洞定期檢查結(jié)果可以得出:該高速公路涵洞技術(shù)狀況等級大多為“好”和“較好”,涵洞總體技術(shù)狀況處于較好水平,但仍有部分涵洞存在影響結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的病害。第二次檢查時評定等級為“好”的涵洞數(shù)量和占比略低于第一次檢查,表明日益增加的交通運輸量對涵洞的技術(shù)狀況造成了一定的影響,在日常巡查養(yǎng)護工作中應(yīng)對此加以重視,對常規(guī)病害進行針對性修復(fù)和定期巡查,重點關(guān)注病害的發(fā)展和新增情況;個別涵洞第一次檢查時評定為“較差”等級,第二次檢查時已修復(fù),評定等級為“較好”的涵洞數(shù)量和占比略高于第一次檢查,表明近兩年涵洞的日常養(yǎng)護和維修工作對改善涵洞技術(shù)狀況等級起到了一定的積極作用;7 座涵洞的技術(shù)狀況等級由“好”變化為“較好”,表明存在新增病害,應(yīng)特別引起重視并及時采取病害修復(fù)措施,后期應(yīng)重點關(guān)注發(fā)展?fàn)顩r。

        3 高速公路橋涵常見病害特點及原因分析

        3.1 橋梁常見病害特點及原因分析

        高速公路橋梁的上部結(jié)構(gòu)形式主要有預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁、預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁、預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁等。接下來對高速公路橋梁主要結(jié)構(gòu)形式梁體的常見病害特點及原因進行分析[2]。

        3.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁

        (1)跨中彎曲裂縫(側(cè)面豎向、底面橫向)

        特點:裂縫主要存在于梁跨的L/4~3L/4 處,側(cè)面從受拉區(qū)邊緣沿與主鋼筋垂直方向豎向延伸至底面,一般數(shù)條同時出現(xiàn),裂縫長度、寬度均較小。

        原因分析:主要是梁體受到的彎曲應(yīng)力超出混凝土的極限抗拉強度,荷載效應(yīng)超出設(shè)計承載能力導(dǎo)致的。

        (2)底板縱向裂縫

        特點:裂縫沿梁底縱筋方向單條或數(shù)條出現(xiàn),存在于梁底左右邊緣或中間,長度在梁跨的L/4~3L/4之間,裂縫寬度偶有超限。

        原因分析:預(yù)應(yīng)力管道保護層偏薄,鋼絞線放張時在薄弱位置產(chǎn)生了較大的橫向拉應(yīng)力導(dǎo)致的,也可能是縱向主筋保護層厚度不足鋼筋銹蝕引起的開裂。

        (3)鉸縫連接破壞(空心板單板受力)

        特點:重車通行時,梁體撓度較大或鉸縫處嚴(yán)重滲水結(jié)晶和破損,橋面鋪裝可能存在反射性縱向裂縫。

        原因分析:鉸縫抗剪強度不足,空心板間橫向聯(lián)結(jié)能力不足以抵抗行車荷載產(chǎn)生的豎向剪力,導(dǎo)致板間填料混凝土開裂。

        3.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土T 形梁

        (1)腹板豎向裂縫

        特點:裂縫多位于腹板的中間位置處,在跨中附近大致垂直于主筋,也可能全跨位置分布,靠近支點或四分點位置呈斜向分布,一般裂縫兩端寬度較小。

        原因分析:主要是混凝土在澆筑過程中收縮或截面抗剪能力不足導(dǎo)致。

        (2)底板橫向裂縫

        特點:裂縫主要分布于梁跨徑的L/4~3L/4 之間,時而延伸至側(cè)面。

        原因分析:梁底混凝土所受拉應(yīng)力超出混凝土極限抗拉強度,在跨中區(qū)域由于抗彎承載能力不足,出現(xiàn)橫向的彎曲裂縫。

        (3)支點附近腹板斜向裂縫

        特點:裂縫一般位于四分點梁跨徑或支點附近處,裂縫延伸方向與梁體縱向成45o左右夾角,通常多條同時出現(xiàn)。

        原因分析:靠近支點部位的彎矩和剪力較大,梁體所受彎拉應(yīng)力超出混凝土極限抗拉強度導(dǎo)致。

        3.1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁

        (1)底板縱向裂縫、腹板水平裂縫

        特點:底板裂縫一般分布在梁底左右邊緣或中間,沿梁底面縱筋方向出現(xiàn),腹板裂縫一般分布在半高處以下,接近受拉區(qū)邊緣,單條或數(shù)條出現(xiàn),長度范圍在梁跨的L/4~3L/4 之間,裂縫寬度偶有超限。

        原因分析:預(yù)應(yīng)力管道保護層偏薄,鋼絞線放張時在薄弱位置產(chǎn)生了較大的橫向拉應(yīng)力導(dǎo)致的,也可能是縱向主筋保護層厚度不足鋼筋銹蝕引起的開裂。

        (2)腹板豎向裂縫、底板橫向裂縫

        特點:腹板裂縫一般存在于跨中半高位置,部分可延伸至底板,呈橫向裂縫。

        原因分析:腹板裂縫多是施工養(yǎng)生不當(dāng)或混凝土收縮變形導(dǎo)致,底板裂縫也可能是正常受力導(dǎo)致的彎曲裂縫。

        (3)濕接縫縱向裂縫

        特點:裂縫多存在于濕接縫的左右邊緣,偶有出現(xiàn)在中間,長度或長或短,縫寬一般不超限。

        原因分析:可能是橋面板局部受力過大或橋梁結(jié)構(gòu)整體變形過大,導(dǎo)致接縫處局部受力集中。

        3.1.4 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁

        (1)底板橫向裂縫、腹板豎向裂縫

        特點:底板橫裂一般存在于梁的跨中附近位置,部分伴有腹板的豎向彎曲裂縫,部分在預(yù)應(yīng)力節(jié)段之間的接縫附近。

        原因分析:混凝土收縮徐變造成預(yù)應(yīng)力損失導(dǎo)致或荷載作用下產(chǎn)生的彎曲裂縫,接縫附近裂縫是由于波紋管管道安裝不直導(dǎo)致的。

        (2)底板縱向裂縫

        特點:底板縱裂一般出現(xiàn)在懸臂施工箱梁節(jié)段的兩個四分點位置間,多集中于底板中間及其附近,數(shù)條同時出現(xiàn),個別裂縫跨節(jié)段貫通。

        原因分析:主要是底板橫向彎矩和拉應(yīng)力過大導(dǎo)致的,也可能箱梁底板橫向配筋不足導(dǎo)致橫向剛度不夠,底板在預(yù)應(yīng)力作用下橫向彎曲效應(yīng)導(dǎo)致的。

        (3)內(nèi)頂板縱向裂縫

        特點:箱內(nèi)頂板縱裂多存在于懸臂施工節(jié)段的兩個四分點位置間,沿縱筋方向均勻分布,一般裂縫數(shù)量較多,裂縫長度多在單節(jié)段內(nèi),個別裂縫長度跨節(jié)段,偶有寬度超限。

        原因分析:頂板構(gòu)造設(shè)計較薄,橫向配筋不足,箱內(nèi)頂板所受橫向彎矩過大導(dǎo)致的,也可能是頂板預(yù)應(yīng)力管道下方混凝土厚度偏薄導(dǎo)致的收縮裂縫。

        (4)腹板斜向裂縫

        特點:裂縫一般位于支點附近,與水平方向大致呈30~45 度角。

        原因分析:箱梁截面高度和腹板尺寸偏小,支座附近梁端剪力較大,彎剪應(yīng)力共同作用下導(dǎo)致的,也可能是豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉損失較大導(dǎo)致的。

        3.2 涵洞常見病害特點及原因分析

        高速公路涵洞的主要結(jié)構(gòu)形式有圓管涵、蓋板涵、箱涵和拱涵。加下來對上述結(jié)構(gòu)形式涵洞的常見病害特點及原因進行分析[3]。

        3.2.1 節(jié)段變形錯臺開裂

        特點:節(jié)段錯臺變形多存在于蓋板涵、圓管涵、拱涵中,多出現(xiàn)在兩端或中間節(jié)段處,一般多個節(jié)段連續(xù)存在,同時伴有縱向裂縫,縫寬偶有超限。

        原因分析:可能為涵洞上方填土施工碾壓不當(dāng)、節(jié)段頂部集中力過大或涵節(jié)段不均勻沉降導(dǎo)致的變形錯臺和開裂,也可能是施工時預(yù)制節(jié)段拼裝不當(dāng),后期運營長期荷載引起。

        3.2.2 節(jié)段環(huán)向、縱向裂縫

        特點:環(huán)向裂縫常存在于圓管涵節(jié)段頂部和沿行車方向的環(huán)部位置,一般斷續(xù)出現(xiàn),偶有連通,裂縫寬度一般較小??v向裂縫一般出現(xiàn)在蓋板涵、拱涵和圓管涵節(jié)段頂部中間或偏左右位置,裂縫少有貫通節(jié)段。

        原因分析:環(huán)向裂縫可能是混凝土不均勻收縮,溫度變化,施工工藝不當(dāng),基礎(chǔ)豎向不均勻沉降等原因引起;縱向裂縫主要是混凝土保護層厚度偏薄、配筋偏少、抗彎能力不足或混凝土收縮徐變、沉降縫位置設(shè)置不合理等原因?qū)е隆?/p>

        3.2.3 涵身豎向、水平裂縫

        特點:裂縫一般存在于蓋板涵、箱涵和拱涵涵身的大小樁號面,單條或數(shù)條出現(xiàn),多數(shù)連通偶有斷續(xù),多為無規(guī)則分布,裂縫長短不一,少數(shù)縫寬超限。

        原因分析:可能為混凝土材料收縮所致,施工過程中水泥水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也是大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的重要原因。

        3.2.4 施工縫滲漏水、結(jié)晶

        特點:主要表現(xiàn)為蓋板涵、拱涵節(jié)段間施工接縫處填料脫落滲水結(jié)晶,蓋板與涵臺接縫處滲水結(jié)晶。

        原因分析:涵洞節(jié)段間產(chǎn)生不均勻沉降導(dǎo)致涵節(jié)錯臺引起滲漏水或是施工縫設(shè)置過大、填料脫落導(dǎo)致滲水,也可能是涵頂路面防排水措施不當(dāng),涵周填土含水量較大導(dǎo)致的。

        4 結(jié)語

        總而言之,在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下,提升高速公路養(yǎng)護水平亦刻不容緩。通過對該高速公路橋涵近兩年檢查情況的簡單分析可知,技術(shù)狀況等級和分?jǐn)?shù)降低主要是由于原有病害一定程度的發(fā)展或類似病害出現(xiàn)新增。因此,對高速公路橋涵的常規(guī)病害因地制宜地開展養(yǎng)護維修格外重要。想要有的放矢地提升養(yǎng)護和管理水平,則必須全面了解橋涵常見病害的特點及產(chǎn)生原因,這樣才能制定出適宜的養(yǎng)護修復(fù)方案,事半功倍地做好養(yǎng)護管理工作。

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