浅谈山区高速公路桥梁养护技术.pdf

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1、浅谈山区高速公路桥梁养护技术 沪渝高速公路宜恩段是迄今国内工程规模最大、建设周期最长、地质最为复杂、施工最为艰难的山区高速公路之一，也是世界最难的高速公路建设项目之一，全长 320公里，东起湖北宜昌，西止于利川，与重庆石柱相接。现为国家高速公路网 G50沪渝高速公路组成部分，已于 2009年建成通车，是我国东西中部地区连接重庆、成都等西南大城市的重要快速通道。地处鄂西高原的沪渝高速公路宜恩段穿越 14 座高山，跨越 13 道深谷。沿途地形地质极其复杂，存在滑坡、岩堆、危岩体、地下暗河、崩塌、顺层滑坡、断裂带与冲积扇等各种不良地质情况，被称为“集中国地质病害之大成”、“地质病害百科全书”。沪渝高

2、速公路宜恩段工程技术复杂，桥隧里程占总长的一半以上，尤其是高墩大跨桥梁和特长隧道群众多，创下多个世界之最。其中，龙潭河特大桥墩高 178米，位列同类桥型世界第一；四渡河特大桥跨径 900米，桥面与地面高差 560米，为世界第一高桥；魏家洲特大桥、支井河特大桥等工程难度属世界罕见。全线共设主线桥 325座，其中特大桥 47 座。由于这些先天的自然条件和地理环境，必然给运营期的养护管理带来极大困难和挑战。桥梁类型众多，结构和技术特点各异，无疑也对运营期养护提出更高的技术要求。一、养护管理的基本思路和对桥梁的基本认知 我们对桥梁进行养护管理，就是通过日常检查和定期检测，及时发现组成桥梁的基本构件是否

3、有缺陷、病害或破坏征兆，进而分析原因，采取正确养护或加固措施，阻止缺陷、病害和破坏继续扩展，保证桥梁的安全工作状态，延长桥梁的使用寿命，满足交通运输的通行能力。目前，养护站桥梁养护管理工作人员相对较少，专业水平较低。要做好桥梁养护管理工作，首先要对桥梁有个专业认识，普及、提高养护站养护工作人员专业知识。桥梁是由许多基本构件组合而成的受力体系。只有每一个基本构件都能正常、安全工作，才能保证整个桥梁正常、安全工作。反之，任何一个构件发生破坏，都可能引起相邻构件因承载能力不足而发生破坏，继而整个桥梁都可能有垮塌的危险。由于在设计时，对结构的承载能力都有一定的安全储备，所以构件在发生破坏之前都会产生一

4、些征兆，这为防止重大事故发生和采取养护加固措施争取了时间。为适应地形地质的需要，山区高速公路桥梁结构类型众多，有斜拉桥、悬索桥、钢管拱桥、连续刚构桥、T 型梁、空心板梁、箱型梁等各种类型。桥梁结构无论如何复杂，都是由基本构件组成的。从力学角度分析，基本构件有受压、受拉、受弯、受剪、受扭几种受力形式或几种受力的组合。如梁式桥靠主梁的抗弯性能承受荷载，拱桥以拱肋的抗压性能承受荷载，悬索桥充分发挥缆索的抗拉性能承受荷载，斜拉桥结合了斜拉索的抗拉性能和梁的抗弯性能共同承受荷载等。只要了解了各种基本构件的力学性能和发挥的作用，就能在复杂的桥梁结构中掌握关键受力部位，在多样各异的缺陷、病害中抓住主要矛盾，

5、掌握桥梁的健康安全状况，采取正确养护措施，确保桥梁的安全性能。二、桥梁经常检查的重点部位 （一）沪渝高速宜恩段内梁式桥众多，多为连续梁桥、刚构桥、装配式空心板桥等。一般梁式桥，主要靠主梁的抗弯、抗剪能力承受桥上车辆荷载。梁式桥上部结构一般由主梁、桥面铺装、伸缩缝、排水设施、护栏等组成。下部结构由支座、桥墩、桥台、墩台基础等组成。对于梁式桥日常养护可从以下几个方面进行检查。1、对主梁结构进行检查。重点检查主梁跨中、1/4和 3/4跨处、支座处及变截面处、悬臂端牛腿部位、墩顶钢构固结处等结构受力控制部位，查看是否有混凝土裂缝、缺损或钢筋外露锈蚀等。对于装配式梁式桥，还要注意检查主梁之间的湿接缝处有

6、无混凝土开裂、脱落、渗水等，横向连接构件是否开裂、钢板外露锈蚀等。2、对桥面系进行检查。重点检查桥面铺装是否平整，有无裂缝、局部坑槽、积水、沉陷、波浪、碎边；水泥混凝土桥面是否有剥离、渗漏，钢筋是否外露、锈蚀，缝料是否老化和损坏；桥头有无跳车；伸缩缝是否堵塞卡死，连接部件有无破损、松动、脱落；桥面排水设施是否完好，桥面泄水管和集中排水管是否堵塞和破损；人行道、缘石、栏杆、扶手、防撞护栏和引道护栏(柱)有无撞坏、断裂、松动、错位、缺件、剥落、锈蚀；交通信号、标志、标线、照明设施以及桥梁其它附属设施是否完好等。3、对支座进行检查。支座是否有明显缺陷，组件是否完好，有无破损、老化、倾斜、脱空等；支撑

7、垫石是否有裂缝出现；固定支座锚栓是否紧固，销钉是否完好；活动支座是否灵活，位移量是否正常。4、对墩台、基础进行检查。主要检查盖梁有无开裂、剥落、露筋锈蚀，墩台是否受到船只或漂浮物或外物撞击而受损，墩台有无倾斜、沉降，墩台护坡是否破坏、水毁等；墩台基础是否受到冲刷损坏、外露、悬空、下沉，桩基是否受到生物腐蚀或溶蚀剥落，导致钢筋外露、锈蚀等。5、对附属结构物进行检查。重点检查桥位区段河床冲淤变化情况；翼墙(侧墙、耳墙)有无开裂、倾斜、滑移、沉降、风化剥落和异常变形；锥坡、护坡、调治构造物有无塌陷、铺砌面有无缺损、勾缝脱落、灌木杂草丛生等。（二）沪渝高速宜恩段内有一座特大悬索桥是四渡河特大桥，被誉为

8、世界第一高悬索桥。悬索桥，是以通过索塔悬挂并锚固于两岸的缆索作为上部结构主要承重构件。桥面荷载经主梁或加劲梁、吊杆传给主缆索，再由主缆索传至索塔和两端的锚碇。悬索桥由索塔、主缆索、吊杆、锚碇、加劲梁和桥面系等构件组成。对悬索桥的日常养护可以从下面几个方面进行检查。1、对锚碇进行检查。检查锚碇及锚杆有无异常的拔动，锚头、散索鞍和散索段缆索有无锈蚀破损，锚室(锚洞)内有无开裂、变形、积水，除湿机设备是否运行良好，温湿度是否符合要求等。2、对主缆索、吊杆进行检查。检查主缆、吊杆表面封闭、防护是否完好，有无破损、老化等，吊杆上下端与主缆索、梁的连接部件及索夹和螺栓有无松动、移位、破损、变形等。3、对索

9、鞍进行检查。检查索鞍是否有异常的错位、卡死、滚轴歪斜，构件是否有锈蚀、破损，主缆索跨过索鞍部分是否有挤扁变形等。4、对主梁或加劲梁进行检查。加劲梁主要起支承和传递荷载的作用，大都采用钢桁架结构。重点检查钢桁架节点部位铆钉和螺栓有无松动、脱落或断裂，节点是否滑动、错裂，焊缝边缘有无裂纹或脱开，防腐油漆层有无裂纹、起皮、脱落，构件有无锈蚀、扭曲变形、局部损伤等。（三）沪渝高速宜恩段内有两座斜拉桥，分别是铁罗坪特大桥和清江特大桥。斜拉桥，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种组合受力结构体系。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索、上锚头、下锚头等构件组成。对斜拉桥的日常养护可从下面几个方面进行。1、

10、对索塔及桥面进行检查。利用水准仪、经纬仪或全站仪等仪器，检查索塔高程、塔柱倾斜度、桥面高程及梁体纵向位移是否有异常变位。检查索塔爬梯、检查门、工作电梯是否安全可靠，塔内的照明系统是否完好。2、对斜拉索进行检查。检查索体振动频率、索力有无异常变化，逐束检测索体是否开裂、鼓胀及变形，逐个检查索端部出索处钢护筒、索套管连接处是否有松动脱落、锈蚀、渗水，抽查钢护筒内防水垫圈是否老化失效，筒内是否潮湿积水。必要时可剥开护套检查索内干湿情况和钢索的锈蚀情况等。3、对锚头进行检查。逐个检查锚具及周围混凝土的情况，锚具是否渗水、锈蚀，是否有锈水流出的痕迹，周围混凝土是否开裂。必要时打开锚具后盖抽查锚杯内是否积

11、水、潮湿，防锈油是否结块、乳化失效，锚杯是否锈蚀等。（四）沪渝高速宜恩段内典型拱桥有支井河钢管拱特大桥、小河钢管拱特大桥和花天河箱板拱大桥，均为上承式结构。钢管混凝土拱桥是一种钢混凝土组合结构，利用钢管的径向约束使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。钢管混凝土拱桥充分利用钢材和圬工混凝土的力学性能，技术先进，造型美观。对拱桥的日常养护可以从下面几个方面进行。1、对钢管拱进行检查。检查钢管是否扭曲变形、铆钉和螺栓部位有无松动、脱落，焊缝边缘有无裂纹裂缝，防护油漆是否起皮、脱落等。2、对拱上结构进行检查。检查拱上立柱上下端、盖梁和横系梁的混凝土有无开裂、剥落、露筋和锈蚀。检查钢立

12、柱或钢盖梁防腐油漆层有无裂纹、起皮、脱落，构件有无锈蚀、扭曲变形、局部损伤等。3、对拱座进行检查。检查拱肋或拱板与拱座交界处混凝土是否开裂，是否有裂纹或混凝土剥落。对拱座设永久观测点，定期进行沉降观测。4、对侧墙进行检查。检查侧墙有无鼓突变形、开裂。5、对拱轴线和桥面挠度进行线性观测。三、常见缺陷、病害及其产生原因分析 (一)梁体裂缝。裂缝是钢筋混凝土结构桥梁最常见的病害。由于混凝土自身会产生收缩徐变，收缩裂缝属于正常裂缝，不会影响结构安全。若是因设计荷载标准较低或车辆超载超出设计荷载，而产生的裂缝属结构性裂缝。随着交通荷载的反复作用，裂缝宽度、长度会不断增大，危及桥梁使用安全。腹板上的竖向裂

13、缝，一般出现在跨中范围内，其走向在一片梁内外两侧形成对裂或环裂，多数裂缝从梁肋往上越来越细。这种裂缝均为结构性裂缝，是最普遍也是较为严重的裂缝。多为设计存在缺陷，梁横截面尺寸不合理或底板钢筋、预应力钢筋配置不足；或为施工质量存在缺陷，施工时预应力筋张拉效果达不到设计要求。腹板上的斜裂缝，多出现在跨中两侧，裂缝多由梁下缘向上斜伸。因为梁端至跨中为受剪弯区段，主拉应力出现在斜截面，当箍筋配置不足时便会引起斜裂缝出现。梁底板跨中裂缝，多发生在梁跨中部，严重的延伸到腹板，自下向上展开，与腹板裂缝连在一起。多为设计存在缺陷，梁横截面尺寸不合理或底板钢筋、预应力钢筋配置不足；或为施工质量存在缺陷，施工时预

14、应力筋张拉效果达不到设计要求，致使梁抗弯能力不足，在荷载作用下，梁体产生较大挠度导致裂缝产生。梁底面纵向裂缝，沿梁底板主筋方向开裂。原因是由于预应力筋平曲线定位钢筋配置不足或没有发挥作用，在梁承受车辆荷载时，预应力筋局部应力过大导致沿纵向开裂。(二)混凝土破损。大多因为混凝土粗骨料粒径太大、振捣不实导致离析，混凝土强度不足，在车辆荷载反复作用下，混凝土产生脱落。冻融循环、钢筋锈蚀膨胀也会引起混凝土脱落。(三)钢筋锈蚀。一是钢筋保护层的碳化，使钢筋的碱性保护环境遭到破坏。碳化的原因是不密实的混凝土置于空气中时，由于二氧化碳的侵入，混凝土中的氢氧化钙与二氧化碳反应，生成碳酸钙等物质，称其为混凝土的

15、碳化。二是由于各种裂缝的产生，使空气和水分容易接触钢筋，从而产生锈蚀。(四)桥头跳车。所谓桥头跳车是由于公路桥头及伸缩缝（桥头引道）处的差异沉降或伸缩缝破坏而使路面纵坡出现台阶引起车辆通过时产生跳跃的现象。(五)伸缩缝损坏。由于安装误差、支座垫石碎裂等原因导致伸缩缝两侧出现高差形成跳车，较大的冲击荷载直接作用在伸缩缝附近混凝土，造成伸缩缝破损。由于车轮携带的沙石等杂物易聚集到伸缩缝，使丧失自由伸缩的能力，在相邻主梁的作用下，发生破损。(六)支座病害。一是支座本身老化、变形、错位、脱空等。附属构件损坏，销子和辊轴破坏，螺母松动，固定螺栓的脱落，滑动面钢板锈死；二是支座底板混凝土碎裂，支座垫石压坏

16、、剥落等。(七)墩台病害。桥台侧墙出现由上至下的竖向裂缝，也可能两侧墙向外倾斜，主要是台内土压力过大引起。若基础横向不均匀沉降会引起桥墩身产生竖向裂缝，若基础受单侧土压力发生水平位移，则会引起墩柱歪斜或折断。若墩身出现水平裂缝，一般是墩身承受较大弯矩所致。若墩身出现竖向裂缝并伴有沿缝破碎现象，一般是竖向钢筋锈蚀膨胀引起。(八)基础病害。桩基础被流水冲刷，导致承台脱空，桩基钢筋外露、锈蚀。桩基沉降，常在摩擦桩中出现，由于桩侧摩阻力不足而引起。四、桥梁日常养护方法和措施 桥梁病害的发生不是一朝一夕可以完成的，而是由多种因素综合影响的结果。一种病害的发生往往引起连锁反应，其它病害也会随之而来。因此，

17、在对桥梁进行养护管理时，在经常检查中发现的缺陷、病害要详细记录，并及时采取正确养护措施，防止病害的进一步扩展，保证桥梁安全状况，满足承载能力要求。桥梁的一般性养护工作具体概况如下几个方面：(一)对梁体混凝土出现的孔洞、蜂窝、麻面、剥落等，先将表层松散部分清除，再用高强度混凝土或环氧砂浆填补修复。(二)对梁体因混凝土剥落而钢筋外露的病害，应先将松散保护层凿除，并清除钢筋锈迹，然后用环氧砂浆修补。(三)梁体的横纵向连接隔板、钢板等构件出现开裂、开焊、混凝土剥落病害时，应采取更换、补焊、修补混凝土等措施。(四)裂缝是钢筋混凝土的常见病害，发现裂缝应首先分析产生原因，进行危害性评定，再采取相应修复或加

18、固措施。对混凝土表面网状裂缝可采用涂抹、喷涂的方法修补，也可先将原混凝土表面凿毛，再加罩新面层混凝土。对于不影响结构承载能力的表面裂缝及深层裂缝，可以采用表面修补法，即表面涂水泥砂浆或环氧树脂予以封闭。对结构整体性有影响或有防水、防渗要求的裂缝，要采用压浆法将胶结料压入裂缝中，以恢复结构的整体性。若裂缝影响到结构安全性能时，要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理，可采用粘贴碳纤维布，粘贴钢板，加大混凝土结构截面面积，增设支点等加固措施。桥梁的安全状况关系着交通通畅和行车的安全。高速公路桥梁的养护与管理是当前公路养护管理的一个重要环节，基层养护人员应加强日常检查力度，及时发现缺陷、病害，分析原因，采取正确养护措施，努力做到防微杜渐、预防为主，加强养护、安全至上，努力提高桥梁的耐久性和安全性。