市政橋梁結構性與構造性病害及防治

趙毓 邢震

摘 要：橋梁建設對城市完善道路體系起著至關重要的作用，交通的安全便利依賴于城市的橋梁建設結構和構造的科學設置。近幾年來關于橋梁坍塌造成交通傷亡的新聞報道不斷，有些橋梁存在缺陷，或先天不足或后天失護，城市橋梁的病害可大可小，潛伏著的危機令人擔憂，威脅著城市交通的安全和人們生命財產的安全。因此，對橋梁的病害進行分類，分析其形成的原因，因地制宜地找出相應的防治方法和解決措施的問題不容忽視。

關鍵詞：市政橋梁；結構性；病害成因涵義；防治

1 市政橋梁結構性與構造性病害的成因剖析

市政橋梁病害的結構性指的是，由于受到外界荷載的長期作用，造成橋梁結構整體的承載能力下降，從而產生了結構性的病害。造成外界荷載主要有兩種因素，一種是人為因素，例如交通車輛或者船舶沖撞造成的荷載；另一種是自然因素，譬如地震、臺風、洪水等自然災害所產生的荷載。橋梁結構性病害會破壞橋梁的結構，從而嚴重影響橋梁的承載能力，潛在的危害性極大，如拱式類橋梁的腳和頂、鋼鐵類橋的鋼材、梁式橋梁等都是極易受到結構式病害的影響。市政橋梁病害的構造性指的是，隨著時間的流逝，橋梁夜以繼日的運作，局部材料出現損壞、某些主體構件的功能呈下降趨勢，如橋面的磨損、橋頭跳車、伸縮裝置運轉不靈之類問題，從而對橋梁的整體性能產生不利影響。構造性病害必須得到及時的修復，否則，由于量的積累，必然引起質的變化，時間越長，構造性病害就會變成結構性的病害，最終會影響橋梁的承載能力，甚至造成不必要的損失。

2 市政橋梁結構性與構造性病害的防范方法與解決措施

2.1 鋼筋混凝土梁式橋病害防治

鋼筋混凝土梁式橋包括簡支梁、懸臂梁及連續梁橋。這些橋梁在使用過程中由于種種原因出現了各種裂縫，導致承載能力的下降，已經不滿足使用功能的要求，那么就要對這些橋梁進行防治、加固。

2.1.1 下撐式預應力拉桿- 噴射混凝土加固。鋼筋混凝土梁式橋出現病害需要防治加固時，如果橋下凈空能夠滿足通車的要求，可采用在梁下設置預應力拉桿，并噴射混凝土作為保護層進行加固。加固設計時一般采用粗鋼筋作為拉桿，兩端錨固在梁的端部，中間用單柱、雙柱或多柱支撐在梁的底部，然后噴射一層一鋤厚的混凝土作為保護層，與原混凝土梁組合受力。在加固過程中可通過改變支撐的位置和調整拉桿預應力的方式來滿足提高承載力的需要。

2.1.2 預應力鋼絲束——噴射混凝土加固。這種方法是沿梁腹側面按拋物線形敷設預應力鋼絲束，在梁底每隔一定距離設置一個定位箍圈，或在梁腹上理設定位梢，用來固定鋼絲束的幾何形狀。鋼絲束的兩端穿過梁端翼板上的斜孔伸至梁頂錨固。對鋼絲束施加預應力后，再噴射混凝土作保護層，防止腐蝕。由于設置預應力鋼絲束將會增加梁上緣的壓應力，可能會造成橋面板的損壞，所以當驗算橋面板的強度不足時，還應同時考慮加厚橋面板，并使新舊混凝土結合為整體，共同受力。

2.2 橋頭跳車的防治

2.2.1 地基處理：主要是加固地基，提高地基的承載力，若地基承載力不足，應根據地基情況不同，分別采用換土、翻壓、沙袋沙井、堆載預壓、高壓噴射注漿、振動碎石樁等。

2.2.2 路基處理：（1）采用輕質材料作路堤。輕質材料可以減輕路堤自重，有效降低地基應力，減少沉降并增大穩定安全系數，如粉煤灰、泡沫聚苯乙烯等。（2）臺背回填處理。首先應選擇強度高、壓實快、摩擦角大、透水性好的填料，如砂礫，其填料級配藥得當，其縱向的填筑長度在基底處不少2米，并按1：1或1：1.5設置斜坡或臺階，同時還可以在路基上部（約50厘米范圍內）設置水泥穩定改善層次，使路堤的剛度有所提高。一般穩定層結構是沿路堤縱向距橋臺背約10米長，用一定劑量（4%-6%）的水泥進行穩定，并且遠橋臺端與路基相銜接處，采用1：1或1：1.5設置斜坡，以上兩種處理方法均達到了減少豎向變形和剛柔突變的成效，有效的減少了橋頭跳車。（3）超載預壓。為了減少橋臺兩端路堤的工后沉降，一般可選擇填筑路堤預壓，讓路基排水固結，待路堤沉降基本完成后再開挖橋臺位置土方，然后再施工橋涵，臺背填筑前，宜在處理后的基底頂面上設置橫向泄水管或盲溝，臺背回填宜在完成臺前防護工程及橋涵上部結構吊裝之后進行，同時注意結構物兩端對稱填筑施工。 （4）使用漸變混凝土樁減少路堤沉降。使用漸變混凝土樁是根治橋頭跳車的有效方法，漸變的含義是指逐漸改變橋頭引道下沉的方法，將高差突變斷面的無窮大縱坡變為有限大縱坡，使行車變得舒適。混凝土樁是將路基水平面內承受荷載轉為豎截面內承受荷載的手段，即原來由路基承受荷載轉換為混凝土樁承受荷載的手段。（5）采用加筋土橋臺。在加筋橋臺的設計中，橋臺和橋頭加筋土路堤成為一個整體，橋臺擱在路堤上，橋臺和路堤共同沉降，荷載通過橋臺較均勻的傳到加筋土體中，這樣大大減小了橋頭跳車的幅度。加筋一般采用加鋪土工格柵或土工格室。（6）采用橋頭搭板減少橋頭跳車。設置搭板可以使在柔性路堤產生較大沉降逐漸過渡到剛性橋臺上，使車輛通過時的跳躍現象大為減少，橋臺搭板長度設計應根據路基的容許工后沉降值計算，常取3-15米，一般為6-8米，當橋頭引道為剛性路面時，搭板的縱坡可采用與路面設計縱坡平行方式（稱平置式搭板）；而當引道為柔性路面時，則搭板的遠臺端常置于路面面層與基層之間（稱斜置搭板）；為避免二次跳車，還可設置變厚式埋板，即在搭板的尾端加設一段淺埋的變厚度板，長約3-5米，使路面剛度向路堤方向漸變。（7）保證橋頭的自然沉降期。從施工開始要求所有橋涵臺后路基范圍內不容許做堆料場、材料加工場地等，橋臺立柱澆筑達到強度或涵洞蓋板安裝完畢就開始臺背填土，盡量增加橋頭填土的自然沉降期。合理確定工期，根據路基土的力學性質和有關資料顯示，路基第一年要完成全部沉降的70%-80%，三年內完成90%，所以從施工工期上在路面基層施工前應保證有1年的自然沉降期。

2.3 橋梁伸縮裝置破壞的防治

2.3.1 梁端特殊設計。梁端部要具有足夠的剛度，以滿足使用過程中反復荷載的作用。設計過程中要采用恰當的伸縮間距，以保證伸縮裝置的正常運營使用。

2.3.2 合理選擇伸縮裝置。選用伸縮裝置最主要的是伸縮裝置本身的剛度和質量。我們所理想的伸縮裝置必須滿足下列要求：滿足上部結構梁與梁之間和梁與臺之間的位移；伸縮裝置的錨固是牢固可靠、經久耐用的，能抵抗機械磨損、碰撞；車輛行使平穩、舒適；能防止雨水和垃圾滲入；安裝方便、簡單，易檢查且便于養護。

2.3.3 伸縮裝置的安裝。伸縮裝置的錨固寬度，需要規范伸縮縫預埋鋼筋在梁板端部和橋臺的錨固寬度。考慮到施工工藝的協調，伸縮裝置的錨固寬度按50cm 進行設置為宜，橋臺上宜采用背墻的寬度進行設置，這既方便了橋面板、現澆混凝土鋪裝層施工，也使伸縮裝置的穩定性得到保障。

2.3.4 錨固區混凝土的澆筑。橋面行車道混凝土鋪裝應該同伸縮裝置錨固區的混凝土同時進行澆筑，不允許在該部位及整個橋面上留有施工縫。

3 結語

只有充分了解市政橋梁結構性與構造性病害形成的原因，分析不同時期、不同地方、不同橋梁結構的特殊性，從而提出相應的防治方法與措施，對市政橋梁進行科學的設計、施工、使用和養護，提高城市交通的便利性、安全性，促進城市經濟的健康發展。

參考文獻

[1] 譚志鵬.橋梁病害類型及成因分析[J].山西建筑，2008，26（11）.