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1 廣東省公路橋梁基本狀況

    廣東省在國(guó)、省、縣道干線公路網(wǎng)上,共有公路橋梁10877座,共長(zhǎng)69萬延米。這些橋梁是經(jīng)過幾十年的建設(shè)及改造積累而成。


   雖然從90年代開始,我省加快了橋梁建設(shè)及改造的步伐,但目前在干線公路網(wǎng)上還有2080座(約占20%)荷載標(biāo)準(zhǔn)在汽-10以下的低標(biāo)準(zhǔn)橋梁,以及存在1240座(約占11%)橋面寬度在6m以下的窄橋,這些橋梁是目前公路網(wǎng)交通運(yùn)輸?shù)?quot;瓶頸"隨著重型交通運(yùn)輸及重型車輛的大量增加,這些低標(biāo)準(zhǔn)舊老橋梁的承載能力日益不堪負(fù)荷,橋梁損傷、損壞情況不斷產(chǎn)生。另一方面,隨著自然環(huán)境的變化,建筑材料耐久性能的衰退,以及橋梁建設(shè)過程中人為錯(cuò)誤的不斷暴露,病危橋梁數(shù)量不斷增加"雖然從90年代開始,我省投入 

    大量的人力、物力進(jìn)行了危橋的加固及改造,但目前還存在三、四類橋梁1100座,約占橋梁總數(shù)的10%。廣東省計(jì)劃在“十五”期間,對(duì)全省干線公路上2420座低標(biāo)準(zhǔn)橋梁及危橋進(jìn)行改造、加固,需投入資金約11億元。因此,很有必要在詳細(xì)調(diào)查我省公路橋梁病害情況基礎(chǔ)上,分析病害產(chǎn)生原因,使橋梁的加固及改造更加具有針對(duì)性。

    2 主要橋型及其常見病害分析 

    2.1 主要橋型分析 

    根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),約占90.7%的干線公路橋梁為中小橋梁,其中10m以下跨徑的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)橋梁約占60%,跨徑在10~20m間的約占31%。若將橋梁按上部結(jié)構(gòu)受力型式分類,約占63.5%橋梁為簡(jiǎn)支式梁、板結(jié)構(gòu),約占32.5%為拱式結(jié)構(gòu)橋梁。若再詳細(xì)分類,簡(jiǎn)支板橋、石拱橋、簡(jiǎn)支空心板、簡(jiǎn)支T型梁橋、砼拱橋、雙曲拱橋等為我省的主要橋型。 

   這些型式的橋梁,反映了我省公路橋梁的建設(shè)發(fā)展過程及目前橋梁的基本技術(shù)狀況。從六十年代前期開始,我省進(jìn)行了大規(guī)模的木危橋改建。當(dāng)時(shí)缺乏鋼材,大量的木危橋改建都以石拱橋?yàn)橹鳌Ｓ捎谑墚?dāng)時(shí)地基與基礎(chǔ)較難施工等條件的限制,造成了這類橋梁普遍存在基礎(chǔ)下沉的后遺癥——石拱圈開裂,尤其是淤泥地基及輕臺(tái)坦拱情況更甚。六十年代后期至七十年代,盛行建設(shè)、輕型裝配,節(jié)約木材為主的雙曲拱橋。這種輕型拱式橋梁,在大規(guī)模建設(shè)時(shí)其設(shè)計(jì)還處于摸索完善階段,存在如斷面尺寸、型式、材料組成、配筋率等諸多技術(shù)問題,導(dǎo)致建成及使用后,出現(xiàn)了拱圈下沉變形和開裂脫離等問題。這時(shí)期建設(shè)的雙曲拱橋梁,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低!技術(shù)狀況差,是八十年代后橋梁改造的重點(diǎn)橋型。八十年代以后,廣東省公路建設(shè)進(jìn)入了高峰時(shí)期,這時(shí)期建設(shè)的橋梁,大多數(shù)是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。上部結(jié)構(gòu)多采用簡(jiǎn)支式的梁!板結(jié)構(gòu),下部結(jié)構(gòu)多采用鉆孔灌注樁基及柱式墩臺(tái)。這些橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較高,整體技術(shù)狀況也較好,但不斷出現(xiàn)鉆孔灌注樁基損壞,橋面系損壞等問題。


    從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,雙曲拱橋、圬工拱及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的T梁、空心板等橋梁其壞橋率較高。

   2.2 常見病害 

    2.2.1 石拱橋及砼圬工板拱橋的常見病害 

    (1)主拱圈拱頂橫向開裂。在主拱圈的拱頂處有一道貫穿拱寬的主裂縫,縫兩側(cè)有明顯的高差及錯(cuò)位,主要由于墩臺(tái)下沉所致。

    (2)主拱圈拱頂段橫向開裂。在主拱圈的拱頂段出現(xiàn)1~2條貫穿橋?qū)挼牧芽p,縫兩側(cè)無明顯的高差,主拱頂有輕微的下沉,主要由于墩臺(tái)滑移或轉(zhuǎn)動(dòng)所致。

    (3)主拱圈縱向開裂。裂縫從拱腳處開始向拱頂及向外斜向發(fā)展,主要由于墩臺(tái)橫向不均勻下沉所致。若屬橋臺(tái)側(cè)沉,一般還會(huì)伴隨臺(tái)側(cè)墻的豎斜向開裂。 

    (4)主拱圈斜向開裂。裂縫從拱腳及墩臺(tái)外側(cè)處開始,向斜對(duì)角方向發(fā)展,主要由于對(duì)向墩臺(tái)同側(cè)橫向下沉所致。

    (5)主拱圈縱向開裂。裂縫從拱頂處開始向兩拱腳方向發(fā)展,主要由于同跨兩墩臺(tái)同側(cè)下沉 所致。

    (6)橋面破損、拱上填料積水,引起拱上側(cè)墻鼓脹或脫離開裂。或在車輛作用下,因拱圈受力不均勻,引起拱圈的局部損壞。

    2.2.2 雙曲拱橋的常見病害 

    (1)拱肋跨中徑向開裂,多條裂縫主要分布在拱肋跨中部分,約在1/4~3/4L(L為跨徑)范圍內(nèi),裂縫從肋兩側(cè)面下緣向上延伸發(fā)展。主要原因是:拱肋截面太薄弱,強(qiáng)度不足,在正彎矩作用下,導(dǎo)致肋下緣開裂;或由于墩臺(tái)產(chǎn)生水平位移,使拱頂區(qū)的正彎矩加大,使肋下緣開裂。這種情況一般還會(huì)伴隨主拱圈拱頂?shù)拿黠@下沉變形(見圖1)。

    (2)拱腳處拱肋徑向開裂。在拱座與拱腳交接處產(chǎn)生1~2道較寬的橫向裂縫,或在拱腳區(qū)附近產(chǎn)生數(shù)條由肋上緣向下發(fā)展的徑向裂縫。主要原因是截面強(qiáng)度不足,在負(fù)彎矩作用下開裂,或因墩臺(tái)下沉!水平位移所致。


    (3)拱頂處拱波頂縱向開裂。裂縫一般沿跨徑方向延伸發(fā)展,裂縫寬度一般較寬。主要原因是主拱圈橫向聯(lián)系剛度不足,主拱肋產(chǎn)生移動(dòng)或
轉(zhuǎn)動(dòng)所致。一般情況下,橋越寬!拱波的矢跨比越小,以及橫向聯(lián)系越弱,這類裂縫越易產(chǎn)生。

    (4)拱肋與拱波結(jié)合面的脫離開裂。裂縫一般分布在拱頂區(qū)段和拱腳區(qū)段,主要是由于墩臺(tái)出現(xiàn)移動(dòng),肋波結(jié)合面拱頂段拉應(yīng)力增大及拱腳
段剪應(yīng)力增大所致。

    (5)主拱圈的過量變形。主要表現(xiàn)在拱頂下沉以及1/4拱處的過大上凸,使拱軸線呈“M”型。一般是由于主拱圈剛度不足;橋面鋪裝層增厚,恒載增大;以及墩臺(tái)的下沉!移動(dòng)等諸多原因所引起。一般情況下,主拱圈變形過大,伴隨著會(huì)產(chǎn)生拱上側(cè)墻鼓脹、開裂,腹拱結(jié)構(gòu)開裂損壞,乃至主拱肋開裂等病害。

   2.2.3 其它砼拱式橋梁的常見病害 

    (1)空腹式鋼筋混凝土拱橋,在拱腳段的拱上立柱及拱上結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂損壞,主要是由于主拱過大撓度或變形所致。

    (2)鋼筋混凝土剛架拱橋的上弦桿及大、小節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)豎向或斜向裂縫,主要是由于構(gòu)件配筋錯(cuò)誤或超載所致。

    (3)鋼筋混凝土剛架拱橋的主拱肋與橋面板結(jié)合處開裂脫離,引起橋面的開裂損壞。

    2.2.4 簡(jiǎn)支式橋梁上部結(jié)構(gòu)常見病害 

    (1)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋主要的病害有: 預(yù)制拼裝T型梁的橫隔梁搭接縫處開裂損壞;預(yù) 制拼裝T型梁翼板搭接處的開裂損壞,引起橋面 
縱向開裂;L20mT梁跨中腹板下緣彎曲裂縫;T 梁支座附近腹板斜向裂縫。

    (2)空心板主要病害有:預(yù)應(yīng)力空心板拼裝后,各板下?lián)隙炔灰?板下支座不平、脫空,橋橫向聯(lián)系差,使橋面經(jīng)常開裂損壞。預(yù)應(yīng)力空心板的 
板下緣角處,混凝土開裂!脫落,出現(xiàn)崩角。

    (3)鋼筋混凝土板橋在橋較寬的情況下,出現(xiàn)板底縱向及斜向開裂,一般與墩臺(tái)下沉、板配筋錯(cuò)誤等原因有關(guān)。

   2.2.5 簡(jiǎn)支式橋梁下部結(jié)構(gòu)常見病害 


    簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)橋梁墩臺(tái)產(chǎn)生過量的下沉!側(cè)向沉降及轉(zhuǎn)動(dòng),不但會(huì)使墩臺(tái)結(jié)構(gòu)本身開裂,同時(shí)還會(huì)使上部結(jié)構(gòu)的支座出現(xiàn)異常或變形,使橋面伸縮縫損壞,以及引起橋面線型的變化,嚴(yán)重者還會(huì)使上部梁端產(chǎn)生擠壓破壞。

    (1)重力式墩臺(tái)帽在支座下處局部開裂,一般裂縫從支承墊石開始,從上向下發(fā)展。

   (2)U型橋臺(tái)側(cè)向豎斜向開裂,一般是側(cè)墻基礎(chǔ)不均勻下沉所引起。

    (3)雙柱式墩臺(tái)下地梁豎向開裂,或多柱式墩臺(tái)蓋梁產(chǎn)生自上向下的垂直裂縫,或在柱與蓋梁交接處樁產(chǎn)生環(huán)向裂縫"一般均是因樁基產(chǎn)生不均勻下沉所引起。

    2.2.6 鋼筋混凝土橋梁常見的鋼筋銹蝕病害 

    (1)鉆孔灌注樁基礎(chǔ),因河床沖刷下降,樁與地梁交接處混凝土剝落,鋼筋銹蝕"這種情況目前十分普遍。

    (2)空心板因施工原因,板內(nèi)露筋!鋼筋銹蝕特別是在橋面開裂漏水的情況下更甚。

    (3)經(jīng)常與水接觸的構(gòu)件,如邊梁!邊肋!欄桿以及臨水面的墩臺(tái)構(gòu)件,特別是截面尺寸小的小構(gòu)件和橋齡30年以上,鋼筋銹蝕情況更嚴(yán)重。

    (4)經(jīng)常與特殊環(huán)境如污水、工業(yè)廢水、海水等接觸的橋梁構(gòu)件,鋼筋較易銹蝕。

    2.2.7 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)及箱形橋梁常見病害 

    (1)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的錨固構(gòu)造開裂主要有:先張法預(yù)應(yīng)力梁端錨固處附近混凝土的局部劈裂,后張法預(yù)應(yīng)力錨固處的斜向裂縫,箱梁底板在連續(xù)力筋錨固齒板后面的橫向裂縫。

    (2)預(yù)應(yīng)力梁的腹板與下翼板交界處、腹板側(cè)面及梁的下翼緣等處的縱向開裂。

    (3)多次澆筑的箱梁腹板、頂板底部產(chǎn)生的豎向或橫向的收縮裂縫。

    (4)T構(gòu)連續(xù)梁等主跨負(fù)彎矩區(qū),以及箱梁懸翼板頂面的橋面開裂。

    (5)大跨度連續(xù)箱梁的大噸位點(diǎn)式支座工作性狀的不確定性、或損壞,引起箱梁相關(guān)的病害。

    3 主要病害的整治及其方法 

    3.1 橋梁受損基礎(chǔ)的加固及防護(hù) 


    廣東省約占75%的橋梁是修建在江河之上, 最近十幾年由于自然環(huán)境的變化以及隨著土木工程大規(guī)模建設(shè),需大量地采挖河砂。目前各河流河床面(特別是中上游)均出現(xiàn)急劇的下降趨勢(shì), 多數(shù)下降達(dá)3~4m,甚至5~6m,導(dǎo)致了約占20% 的橋梁的基礎(chǔ)受到不同程度的損壞,同時(shí)也造成 了橋梁水毀情況的日益嚴(yán)重。對(duì)橋梁受損基礎(chǔ)的整治是目前我省橋梁養(yǎng)護(hù)工作的重點(diǎn)之一。多數(shù)受損情況較嚴(yán)重的明挖淺基礎(chǔ)橋梁,因橋梁建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低,橋齡較長(zhǎng),應(yīng)結(jié)合橋梁新改建進(jìn)行整治。對(duì)于八十年代后修建的橋梁,多數(shù)以樁基礎(chǔ)為主,整治時(shí)應(yīng)采取受損樁基加固及對(duì)河床進(jìn)行防治等綜合方法整治。

    3.2 對(duì)橋梁的橋面系損壞及時(shí)進(jìn)行維修 

    目前我省橋梁養(yǎng)護(hù)工作另一個(gè)重點(diǎn)是對(duì)損壞的橋面系及時(shí)進(jìn)行維修及整治。橋梁的橋面系損壞如橋面開裂、伸縮縫的損壞,以及人為增加橋面鋪裝層厚度,造成恒載大量超載等情況十分普遍, 原因也較復(fù)雜"橋面開裂損壞既有車輛軸載大量超載造成的損壞,又有建設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)、施工留下的隱患,也有后期養(yǎng)護(hù)上的不及時(shí)引起的損壞惡化。

    橋面伸縮縫損壞的主要原因有:伸縮縫造型不對(duì)、伸縮縫產(chǎn)品及安裝不良、橋梁上部結(jié)構(gòu)及支座異常、墩臺(tái)下沉移動(dòng)等。維修時(shí)應(yīng)找準(zhǔn)原因,及時(shí)治理。

    3.3 橋頭“跳車”現(xiàn)象的治理 

    橋梁與引道連接不平順,橋臺(tái)后填土過量下沉,引起行車在橋頭“跳車”,使橋梁交通功能受到影響。要解決“十橋九跳”的現(xiàn)象,是一項(xiàng)長(zhǎng)期及艱巨的任務(wù)。橋臺(tái)的作用除了承受上部結(jié)構(gòu)傳下的荷載外,更主要的功能是保證臺(tái)后填土的豎向及側(cè)向的穩(wěn)定,這是一個(gè)不論在設(shè)計(jì)!施工及后期養(yǎng)護(hù)上都容易被忽略的問題。臺(tái)后填土的穩(wěn)定, 主要與填土高度、橋臺(tái)造型、地基處理!施工時(shí)填土的選料及壓實(shí)、橋頭排水系統(tǒng)設(shè)置等有關(guān)。對(duì)橋頭跳車現(xiàn)象的后期整治,可采用增加臺(tái)后填土支擋,更換填料,地基加固等措施予以處理"。

    3.4 加固穩(wěn)定性差的橋梁地基基礎(chǔ) 

    廣東地處沿海,地基較為軟弱。橋梁地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性差,是引起橋梁結(jié)構(gòu)損壞的主要原因。

    通過調(diào)查,大多數(shù)恒載比重大的圬工拱式橋梁,其損壞原因較為單純,就是基礎(chǔ)的過量下沉移動(dòng),引起上部結(jié)構(gòu)開裂損壞。也有相當(dāng)數(shù)量的梁式結(jié)構(gòu)橋梁,因地基基礎(chǔ)沉降,出現(xiàn)支座異位,引起上部結(jié)構(gòu)開裂及橋面伸縮縫的常年損壞,同時(shí)嚴(yán)重者還會(huì)引起墩臺(tái)及墩臺(tái)框架本身的開裂。對(duì)此類橋 梁病害的處理,應(yīng)先“固”本,再治“標(biāo)”。

    3.5 輕型拱式橋梁的損壞及加固 

    輕型拱式橋梁如雙曲拱、剛架拱、輕型肋拱等橋梁,因截面尺寸較小及恒載比重較小,對(duì)活載較敏感。在目前車輛嚴(yán)重超載運(yùn)輸及車輛荷載不確定性增大的狀況下,上部結(jié)構(gòu)如主拱圈、拱上立柱、排架、腹拱、橋面板、側(cè)墻等構(gòu)件出現(xiàn)開裂損壞。這些橋梁的損壞,除了超載原因外,還與主拱肋等主要承重構(gòu)件剛度不足,撓度變形過大,以及基礎(chǔ)的下沉位移等原因有關(guān)。對(duì)這類橋梁的病害進(jìn)行整治,應(yīng)先查清引起損壞的主要原因,再對(duì)“癥”處理。一般應(yīng)以加固地基基礎(chǔ),增強(qiáng)主要承重構(gòu)件的剛度以及加強(qiáng)整橋的橫向聯(lián)系為主要措施。


    3.6 橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)病害的處理 

    橋梁鉆孔樁基礎(chǔ),特別是軟基及摩擦樁基的過量下沉以及樁身的損壞,是我省目前主要的橋梁病害之一。橋梁樁基礎(chǔ)因受特定鉆孔灌注施工工藝的影響,無論其承載能力、樁基質(zhì)量及其耐久性均存在較大的不確定性。特別是在軟土層較厚處,采用摩擦樁計(jì)算模式,以及大孔徑、深樁基礎(chǔ)及施工過程操作不良等情況尤甚。成橋后主要表現(xiàn)在墩臺(tái)過量下沉,引起上部結(jié)構(gòu)的相關(guān)病害。

    樁基因河床下降而外露部分,出現(xiàn)樁基的“縮頸”及露筋銹蝕。對(duì)于樁基承載能力明顯不足,長(zhǎng)時(shí)間下沉不穩(wěn)定的橋梁,應(yīng)采用加樁、補(bǔ)樁等辦法予以加固。對(duì)樁基損壞!樁身截面減少者,可采用于損壞處增大截面的包樁加固方法處理。

    4 主要結(jié)論及建議 

    (1)通過對(duì)全省干線公路網(wǎng)橋梁病害的調(diào)查, 以及對(duì)主要橋梁結(jié)構(gòu)型式與相關(guān)病害的統(tǒng)計(jì)分析,可以看出橋梁病害與橋梁結(jié)構(gòu)形式、建材類型、修建年代及地域有很強(qiáng)的相關(guān)性。引起橋梁的損壞可以是單一原因,也可以是諸多原因綜合作用的結(jié)果。對(duì)受損橋梁的加固維修,應(yīng)找準(zhǔn)病因。

    (2)橋梁地基基礎(chǔ)的沉降與位移是引起橋梁上部結(jié)構(gòu)!特別是圬工拱橋損壞的主要原因。輕型拱式橋梁損壞原因有多個(gè)方面,既有地基下沉
又有主要承重構(gòu)件剛度不足，撓度變形過大,以及車輛荷載超載等原因。但基礎(chǔ)穩(wěn)定,提高主要承重構(gòu)件的抗變形能力是輕型拱式橋梁加固的重點(diǎn)。

    (3)鋼筋混凝土梁式橋梁損壞的原因,主要是橋梁地基基礎(chǔ)過量沉降,支座工作性狀異常,結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造不當(dāng),溫度變化及結(jié)構(gòu)內(nèi)力異常重分布材料耐久性能的衰退諸多原因所引起。調(diào)查發(fā)現(xiàn),橋梁因上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件整體強(qiáng)度不足而引起的損壞,這種情況較為少見。因此,結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)是橋梁加固的治標(biāo)方法,并不是治本的主要手段。

    (4)橋梁所在的河道及河床面穩(wěn)定與否,是橋梁本身穩(wěn)定及安全的基礎(chǔ)和保障。目前越來越多的橋梁因水道河床面急劇下降而損壞!毀壞,這是一個(gè)應(yīng)引起高度重視的問題。

    (5)橋梁的損壞及原因是多樣復(fù)雜的,對(duì)受損壞橋梁的加固及維修方法也是多方案的。對(duì)特定橋梁病害的整治處理,既要考慮結(jié)構(gòu)及力學(xué)特點(diǎn)、材料性能,又要考慮方便施工、方便社會(huì)交通,還要考慮經(jīng)濟(jì)等諸多條件的約束,因此,橋梁加固方法應(yīng)因地制宜。