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摘要:公路桥梁中存在着的大量病害,都直接或间接的影响了桥梁的安全使用和行车舒适性。如不及时对其进行维修加固,将会极大的缩短桥梁的使用寿命。本文主要分析了公路桥梁桥面的常见病害,并提出了处理和防治措施。
关键词:公路桥梁;桥面病害;处理防治
一、公路桥梁桥面的病害分析
桥面板渗水
有些桥梁的桥面板渗水现象比较严重,渗入的雨水会造成桥梁的钢筋产生锈蚀,从而影响结构的安全。这主要因为桥面铺装层防水设施不好,使雨雪水渗入桥面造成的。
2.裂缝
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。
3.车辙
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。
4.坑槽
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。
5.伸缩缝损坏
过去,大桥伸缩缝经常使用梳齿形钢板伸缩缝,其梳齿在反复行车荷载及自身的伸缩过程中易产生翘曲,而杂物的填堵更加剧其变形,造成与路面的连接不顺;在中小桥中使用的橡胶板式伸缩缝,其橡胶体直接承受车轮碾压冲击,其本身及锚固件易损坏,而其施工又不易控制,造成质量不稳定,其他伸缩缝尺寸较宽,行车软硬过渡中必然产生较大震动,从而导致伸缩缝损坏或与路面连接不顺。
二、桥面连续病害分类及原因分析
桥梁连续缝产生的病害主要表现为桥面横向裂缝和沥青面层坑塘。以上两种缺陷根结底是由于混凝土铺装层产生裂缝后向上映射到沥青层表面并发展开来的。在车辆循环荷载以及温度荷载的作用下,连续缝处的水泥混凝土铺装易产生纵向拉力,当拉应力超过水泥混凝土抗拉能力,就容易造成桥面铺装混凝土开裂,从而将裂缝反射到沥青面层。裂缝的位置通常也有三种:
1.纵向加强筋末端。通常在梁缝位置布置纵向加强钢筋,在加强钢筋末端位置沥青混凝土表面经常出现横向裂缝,主要原因是连续缝加强筋在该位置突然中断后,该位置截面两侧的混凝土铺装层结构强度发生突变,产生应力集中,因此也容易出现裂缝。
2.梁缝隔离垫板末端。在桥面连续构造位置的混凝土铺装层下部一般设有双层油毛毡或者橡胶垫板,其作用一是让桥面连续铺装层混凝土作为一个轴心受拉构件与桥面铺装共同作用,二是在浇筑桥面铺装层混凝土时防止在梁缝处漏浆形成下挠。在梁体受纵向荷载作用时,截面外侧整个梁体和铺装层共同参与受力,而截面内侧仅混凝土铺装层参与受力,两侧的有效受力面积发生突变,因而容易产生裂缝。
3.梁缝正上方。这种情况发生的原因与梁缝宽度过大有关,由于在桥梁建设过程中,施工单位担心梁体过长使架梁困难,特意将预制梁加工的比设计值要短几厘米,甚至更多,这样做的结果就导致梁缝过大,一般梁缝的设计值在3~5cm之间。但目前上海市大部分桥梁的实际梁缝都要超过设计值。由于梁缝过大,施工单位又未采取有效的补强措施,仅按照原设计在跨缝位置布设加强钢筋,这样使得原本就是薄弱环节的桥面连续构造受到了更加严重的削弱,在纵向荷载和垂直荷载的共同作用下,桥面连续构造的钢筋混凝土铺装层就很容易形成裂缝。一般设计单位在梁缝上方钢筋混凝土铺装上表面都设置诱导缝,裂缝通常出现在诱导缝正上方。而在桥梁运营期间,本市的超重、超限车辆屡禁不止,更加重了连续缝的损坏。
三、桥面连续病害防治措施
通过对多处存在裂缝的连续缝进行观察,发现连续缝病害的损坏程度和形式也不同:有些沥青混凝土面层损坏很严重,甚至发展成为面积较大的坑塘,但混凝土铺装层损坏不明显,只有一条0.5mm以内的裂缝,基本上未发现混凝土碎裂等现象;有些则是沥青面层和混凝土铺装层损坏程度均比较严重,所以我们在进行桥面连续缝维修时,也根据损坏程度和损坏的位置分为以下几种方法:
1.高弹塑沥青混凝土修补。此方法适用于以上三种裂缝形式的维修。高弹塑沥青混凝土是通过调整沥青混凝土配合比并在粘结料(沥青)中适量加入改性剂从而改善沥青混凝土高温稳定性、动稳定性等系列性能,经过热拌工艺生产出的一种高性能沥青混凝土。
维修时,先切割、凿除裂缝位置损坏的沥青混凝土面层和钢筋混凝土铺装层(注意尽量不要影响到纵向钢筋),彻底清除切割槽内的混凝土碎块等杂物。如果是梁缝位置则需在底部加铺搭接钢板,钢板宽度≥梁缝宽度+10cm。切割槽清理好后检查槽内是否干燥,如潮湿的话可采用喷枪进行烘干。接下来在槽内涂刷粘结剂,并将热拌好的高弹塑沥青混凝土浇筑在槽内至桥面标高,采用小型压路机或者平板振动器碾压3~5遍,冷却后即可通车。
注意浇筑弹性混凝土的抛高值ΔH应根据浇筑时的气温不同而变化。另外由于这种材料的表面抗滑性能相对较差,故修补宽度不宜大于0.6m,以防止车辆打滑。
另外在公路桥梁连续缝维修时,弹性沥青混凝土修补宽度不宜超过30cm,在公路桥梁连续缝维修时,弹性沥青混凝土修补宽度不宜超过20cm。如果弹性材料宽度过大,在冬季低温季节容易在该位置出现凹槽或其他形式的缺陷。
采用这种方法进行维修效果较为理想,但价格相对较高。
2.钢板补。此方法适用于梁缝正上方混凝土铺装层出现比较严重损坏的连续缝维修。一般来说,混凝土铺装层损坏严重的原因是梁缝过宽或者层内加强钢筋布置偏少。维修时,可先将损坏的混凝土凿除(注意尽量不要影响到纵向钢筋,如确实无法施工,则割除的钢筋应在做好底部其他工作后予以恢复),在梁缝上铺设5~8mm厚搭接钢板,钢板宽度≥梁缝宽