試論西北干寒地區常見病害對公路橋梁可靠性的影響

摘 要：西北干寒地區主要指中國氣候寒冷、干旱地區，該地區主要分布在中國西北部，氣候寒冷干燥。隨著我國經濟與交通事業的快速發展，西北公路橋梁建設也在不斷發展。由于這些地區氣候的特殊性，該地區公路橋梁經常出現單板受力、裂縫和凍融等病害。嚴重影響了橋梁正常服役，給行車安全增添了隱患。因此，研究西北干寒地區公路橋梁可靠性的意義尤為重要。基于此，本文主要探討了西北干寒地區常見病害對公路橋梁可靠性的影響，并提出了一些防治技術，僅供參考。

關鍵詞：西北干寒地區;常見病害;公路橋梁;可靠性;影響

隨著交通運輸事業的發展，西北交通運輸量大度增長，行車密度及車輛載重越來越大，尤其是型車輛EI益增多，再加上許多橋梁超負荷使用，帶來嚴重的安全隱患。而改造又限于資金的緊缺只能采取投資較少，施工期短，又能緩解當前運緊張狀態的維修與加固技術措施。因此，橋梁病的檢測與病害成因分析就顯得尤為重要。

1 裂縫對橋梁可靠性的影響

1.1 裂縫對鋼筋銹蝕的影響

關于裂縫對混凝土結構鋼筋腐蝕產生的影響，基本上存在兩種不同的觀點。一種觀點認為：裂縫的產生增加了腐蝕介質、水分和氧氣的滲入，加快了鋼筋銹蝕的發生、促進了鋼筋銹蝕的發展，人們的直覺認識及一些實驗室試驗支持這種觀點;另一種觀點認為：裂縫和鋼筋銹蝕并沒有本質的、必然的聯系，裂縫對鋼筋銹蝕并不產生重要影響，因為裂縫的出現，僅僅會加速銹蝕的產生，而銹蝕速度要取決于陰、陽極間的電阻及陰極處的供氧程度，而陰極處的氧氣供給是和未開裂處混凝土的保護層狀況有關的，也就是說鋼筋的保護取決于混凝土保護層的質量和滲透性，裂縫并不控制鋼筋銹蝕的速度，而是促使該處的鋼筋鈍化。

1.2 鋼筋銹蝕對橋梁抗彎承載能力的影響

正常狀態下，鋼筋和混凝土共同受力時，鋼筋和混凝土的變形滿足協調關系。鋼筋發生銹蝕現象后，銹蝕鋼筋和混凝土的變形將不再協調，兩者之間出現相對滑移。鋼筋的銹蝕率與相對滑移量呈正比關系，截面上混凝土的應變仍符合平截面基本假定。

1.3 裂縫對橋梁可靠度的影響

在正常使用極限狀態下，裂縫的可靠指標大于4.2，滿足結構可靠度的要求。比較運用驗算點法和蒙特卡洛法計算的結構可靠指標，驗算點法和蒙特卡洛法的計算結果相差不到4%，因此，如果對精度沒有特殊要求時，可以運用驗算點法代替蒙特卡洛法來計算最大裂縫寬度的可靠指標，運用驗算點法求可靠指標過程簡便省時，得出最大裂縫寬度可靠指標的計算公式是合理的。雖然結構可靠指標的計算結果隨著不定性影響系數？的增大而近似按照一次函數的規律減小，但一次函數的斜率很小，小到幾乎可以忽略不計。

1.4 單板受力對橋梁可靠性的影響

對野豬溝橋發生單板受力現象后可靠指標進行計算，得出出現單板受力現象后，各片板的可靠指標下降為6%～24%左右，各片板的可靠指標從兩側邊板向中心逐漸增大。撓度不定性影響系數對結構可靠指標均有一定的影響，但有的對結構可靠指標的影響較大，有的對結構可靠指標的影響可以忽略不計。隨著不定性影響系數的增加，結構可靠指標的計算結果反而減小。

2 西北干寒地區橋梁病害防治技術

2.1 防治方案的選擇

結合以上提到的橋梁病害分析，我們得出了需要對該橋梁進行防治的結論，針對該橋的特殊病害制定了兩種合理的防治方案。方案一為更換第一跨左側所有邊梁，并養護全橋。因為該橋為預應力混凝土連續梁橋，如選擇更換梁體的方案，需更換橋梁左側所有邊梁。方案二為對不更換破損梁體，采用加固和養護技術，對病害嚴重梁體進行加固，對全橋受損位置及未受損部位進行修補養護。經過對兩種方案的對比分析，發現方案一可以完美的解決掉第一跨梁體開裂的問題，但是該方案經濟性較差，造成了大量浪費、施工難度大，影響交通。而方案二雖然施工較為復雜精細，但是可以避免金錢、物質和人力的浪費、影響交通等缺點，而且其防治效果也較為有效，因此第二種方案是該橋防治的最佳方案，本橋采用第二種方案進行防治。

2.2 加固技術

根據該橋實際情況，制定該橋的加固方案，選擇橋梁加固方案中的置換混凝土加固法，剔除破壞混凝土，置換為新混凝土，并焊接斷裂鋼筋，因為該橋的澆筑混凝土的特殊性，需要在梁體內部放置一塊鋼板，作為內模板，而在鋼板上點焊螺栓以固定外模板。而對于橋臺和抗震擋塊裂縫則通過注膠的方法加固。其中開裂梁體加固的主要施工工藝如下：

①鑿開底板混凝土約40cm寬并截斷鋼筋;②對生銹的鋼筋進行防銹處理;③放入鋼板，在鋼板與混凝土接觸處用粘鋼膠粘接;④焊接并綁扎底板中的鋼筋;⑤點焊螺栓，并固定外模;⑥澆注混凝土;⑦待混凝土凝固后，在梁底粘一層碳纖維布進行封閉。

2.3 養護技術

該地區多座橋梁均出現了鉸縫掉塊、混凝土松動、鋼筋裸露、梁體和下部結構開裂、防水措施不足、防鹽能力不足、梁體或鉸縫滲水等現象，全部拆除重建顯然是不可能的，因此只要選擇提前做好預防的養護措施，減小凍融、鹽腐蝕、裸露鋼筋的銹蝕等病害的再次發生。

2.4 鉸接縫破壞的防治措施

2.4.1 設計方面

為了盡量減少單板受力現象的發生，在設計時，可以將如下幾方面考慮進去：第一，適當增加鉸縫的幾何尺寸。第二，在鉸縫內設置交叉鋼筋。第三，粘貼鋼板。第四，提高鉸縫混凝土的強度等級、增密橋面鋪裝鋼筋網、提高橋面鋪裝層的混凝土強度等級。在橋面防水混凝土中加入聚丙烯纖維，增加混凝土的防水性能，提高橋面抗滲性。

2.4.2 施工方面

鉸縫混凝土的施工質量是至關重要的，將直接影響到板梁產生單板受力現象，在施工過程中，鉸縫混凝土的澆筑往往得不到重視，所以，鉸縫除了按照施工規范進行施工以外，還應注意如下事項：第一，板梁從預制場出廠前要進行鑿毛處理，板梁側面鑿毛面積不應小于板梁側板面積的80%，使鉸縫混凝土與板梁更好的粘結;第二，板頂做拉毛處理，增強鋪裝層與行車道板的粘結，使鋪裝層與板梁共同受力;第三，吊裝板梁時，要仔細檢查支座位置有無偏差，避免支座出現脫空現象，使板梁受力不均;第四，鉸縫內澆筑混凝土之前，要檢查預埋鋼筋的位置、數量，如有遺漏，應及時綁扎或焊接補齊;第五，在澆筑鉸縫混凝土時，振搗一定要充分，將振搗棒插入鉸縫底部，不要漏振，確保混凝土的密實度。混凝土中摻入外加劑，防止混凝土干縮，在板間形成裂縫;第六，在橋面混凝土鋪裝層中適當摻入鋼纖維，混凝土中的鋼纖維形成三維網狀結構，防止混凝土出現干縮現象和由于疲勞產生的裂縫，保證板與板之間的橫向聯系。

3 結 ?語

綜上所述，在我國西北公路橋梁的建設和管理維護過程中，要認真總結，仔細研究，對所轄路線上的橋梁病害進行仔細研究，分析其出現的原因，并找出處理病害的方法，對橋梁的常見病害如何處治，對突發性病害如何處理等等，唯有這樣，才能不斷提高橋梁管理人員的工作水平，才能管好西北干寒地區的公路橋梁，才能為我國的公路橋梁事業作出更大貢獻。

參考文獻：

[1]蒙云，盧渡.橋梁加固與改造[M].人民交通出版社，2005.

[2]劉云海.增強公路橋梁的穩固性探討[J].科技資訊，2009，（01）.

[3]楊輝煜.淺談公路橋梁常見的幾種加固措施[J].民營科技，2010，（12）.

[4]劉小虎.略論公路橋梁常見問題及其加固方法[J].科技創新導報，2010，（34）.

[5]劉真巖，周建斌.舊橋維修加固施工方法與實例[M].北京：人民交通出版社，2005.

作者簡介：

張澤寰（1989-），男，助理工程師，畢業于重慶交通大學，工程力學專業，本科，主要從事高等級公路建設管理工作。