市政桥梁工程病害与处理研究

【摘要】随着城市交通量的不断增长，桥梁使用年限的增加，以及各种不利因素综合导致桥梁病害出现并不断恶化。论文以南昌市桥梁维修加固（二期）工程为依托，对市政桥梁结构出现的各种常见病害进行总结描述，提出相应的加固方法，并结合加固实例进行阐述。

【关键词】市政桥梁；常见病害；粘贴碳纤维；加固提载

1引言

随着近年来城市交通量突飞猛进的增长以及车辆严重超载，加之桥梁长期得不到应有的保养，致使部分桥梁的病害对桥梁的安全运营带来了很大的安全隐患。由于市政桥梁大多处于城市交通繁忙路段，为城市交通的枢纽节点，因此，为了保障城市交通的正常安全运行，桥梁维修工作迫在眉睫。

2桥梁常见病害

2011年，南昌市对主城区9座桥启动维修二期加固改造工程，这些桥均位于主城区的主干路上，具体有江铃立交桥、青山路立交桥、抚河桥、孺子桥、玉带河中支桥、龙王庙立交桥、滨江高架桥、顺化门立交桥等。根据检测报告，这些桥梁的常见病害大致可归结为以下几方面。2.1桥面系。桥面系包括桥面铺装、伸缩缝、人行道、栏杆（防撞墙）等，主要病害表现有：（1）桥面铺装层纵横向裂缝，沥青混凝土（或混凝土）面层破损、坑槽、骨料外露，调平层露筋等；（2）伸缩缝止水带老化、开裂、破损、夹泥，局部啃边破损、修补、隆起、引起跳车；（3）栏杆局部变形弯曲、缺失，扶手局部修补、表层混凝土开裂，栏杆基座侧表面混凝土多处剥落、露筋、锈蚀。2.2支座病害。支座分为橡胶支座或盆式支座，各桥支座均轻微老化、变形，部分桥（如滨江高架桥）橡胶开裂严重、变形较大、局部脱空、完全脱空、悬空、移位，个别缺失；梁底的橡胶支座及盆式支座钢板普遍存在锈蚀严重的现象；部分支座普遍存在较为严重的剪切变形。支座垫石部分破损，混凝土开裂【1】。2.3梁体裂缝。1）箱梁腹板存在多条竖、斜向裂缝，基本都贯穿整个腹板，有些向上延伸至翼缘板，向下延伸至底板，竖向裂缝多分布在每跨的跨中附近，斜向裂缝多分布在靠墩柱附近，且离墩柱越近裂缝的倾斜度越大【2】。2）空心板、T梁裂缝：（1）空心板主要有梁底纵向裂缝，基本位于1/4L~3/4L（L为梁长）范围；未见底板横向裂缝。（2）T梁腹板存在斜向裂缝，宽度在0.10~0.35mm；部分梁体存在蜂窝、麻面，混凝土胀裂露筋；部分横隔板存在混凝土破损、钢筋外露且锈蚀严重。3）拱肋（片）裂缝：主拱片的跨中段（约2.5m范围）都存在一定数量的横向裂缝，拱片间微弯板顶有部分纵向裂缝；部分裂缝已经采用环氧树脂封闭。2.4墩台病害。桥墩墩柱均裸石骨料外露，部分墩柱混凝土局部破损、露筋、锈蚀，多处大面积箍筋外露。部分基础与柱身连接处局部破损、小空洞、露筋、锈蚀。桥台病害主要为：侧墙斜向开裂、外包混凝土脱落，部分裂缝宽度较大；局部混凝土外胀、脱落。桥墩台病害基本为表层破损，对破损混凝土清除、裂缝封闭，日常养护即可。2.5混凝土碳化、钢筋外露、主梁铰缝断裂漏水等。桥梁病害成因归纳起来大体有以下几种：产品质量和技术标准问题、结构设计缺陷、施工质量问题、车辆超载、管养问题。桥梁出现病害的原因是多种不利因素组合导致的，而桥梁受损又导致病害进一步加剧，形成恶性循环，加剧桥梁病害的发展。

3桥梁加固修复方法

对于桥梁出现的这些病害，采用下列方法处理：1）桥面系病害修复。伸缩缝全部更换，彻底清理梁端与桥台间、梁端与梁端间的杂物，确保所有缝隙两侧通视。2）表观裂缝修复。对下部结构桥墩墩柱局部承压引起的裂缝，用环氧树脂浆液灌浆封缝。其他部位裂缝先采用环氧树脂浆液粉刷，然后观察其是否有继续发展的情况。对梁体裂缝宽度＜0.1mm的，进行表面封闭处理；裂缝宽度＞0.1mm的，进行化学压力灌浆封闭处理，化学灌浆采用低黏度乙烯基酯类或改性环氧类黏结剂；对裂缝宽度＞0.2mm的，应首先判断是结构性裂缝还是非结构性裂缝，以确定是否进行裂缝封闭还是进行补强处理。3）混凝土桥面铺装破损处理。处理原桥面铺装的裂缝、病害，必要时对桥面铺装增设钢筋网片加强处理。同时，须做好桥面防水处理，还要疏通排水管，恢复原有排水功能。4）支座更换。更换支座前，应逐一检查支座垫石是否损坏，如有损坏，应先修补支座垫石，待支座垫石强度达到后，方可更换支座。支座更换前，应同步用千斤顶顶起主梁，不得单片梁更换。5）混凝土碳化、钢筋外露、主梁铰缝断裂漏水。清除碎裂混凝土，钢筋除锈，对裂缝进行压浆或密封处理恢复其结构完整性。对梁体空洞填补环氧砂浆。6）主梁截面补强加固。常用的加固方法有加大截面法、外部粘贴法（粘贴钢板法、粘贴碳纤维布法）、施加体外预应力法等【3】。其中，外部粘贴碳纤维布法是适用于构件尺寸受限，且能有效提升结构截面承载能力的一种方法；碳纤维材料具有自重轻、柔韧性好、抗拉强度高、耐腐蚀、耐高温等特点，并且其施工便利，施工速度快，承载能力提升效果明显，并且不产生新增荷载，对原桥没有不利影响。本次桥梁提载加固采用粘贴碳纤维法，加固的难点是需保证碳纤维的有效黏结，黏结施工工艺比较关键。

4桥梁加固实例

4.1桥梁简介。抚河桥是南昌市南浦路向西延伸跨抚河的一座城市桥梁，建成于20世纪六七十年代。本桥桥型为6孔简支T梁，桥长127.8m（19.5m+4×22.2m+19.5m），宽24.6m，其中，机动车道和非机动车道分离，为平行的3座桥。中幅机动车道桥墩为薄壁实体墩，两边非机动车道及人行道桥墩为独柱式桥墩。桥台为重力式U型桥台。由于缺少设计竣工资料，依据建成年代推测该桥的设计荷载为：汽-13；拖-60。由于缺乏设计竣工资料，T梁尺寸只能经现场量测获得。桥梁上部构造采用19.50m、22.20m普通钢筋混凝土简支T梁，梁高为119cm，梁底宽16cm，翼缘高度平均为15cm，梁距为1.20m。桥梁横断面图见图1。该桥主要存在以下病害：桥面开裂，桥头不平顺且有积水现象，伸缩缝夹有泥沙且有错位现象；主梁底板、腹板存有露筋、渗水、裂缝现象；主梁腹板存在斜向裂缝，数量较多，宽度大。由于该桥原设计荷载标准已经不能满足现有交通荷载要求，同时，根据专家会议建议，需将该桥进行提载设计，提载后荷载等级为城-B级。因此，对该桥不仅需进行表观处理，为满足荷载等级要求，还需进行桥梁提载加固。具体加固措施如下：（1）对桥面伸缩缝、栏杆进行更换处理，同时将原桥面混凝土铺装进行凿除，新建12cm厚C40防水混凝土铺装（铺设2层D12钢筋网）；（2）对原桥板式支座全部更换处理；（3）主梁裂缝表面用封闭法和化学灌浆法修复，同时，清除主梁表面剥落的混凝土；（4）对主梁采用碳纤维布进行抗剪、抗弯承载能力补强加固（见图2）。4.2提载加固计算。选取22m跨边板计算，由于设计图缺失，因此，只能采用简易算法，即由于荷载等级变化所产生的内力增量由碳纤维承担【4】。计算（考虑了横向分布系数）简图见图3。弯矩增量△Mj=274.3kN•m，剪力增量△Vj=48.7kN。由碳纤维产生的承载力增量（受压高度x假定为翼缘板高度15cm）：△Mu=ffAf（h0-x/2)=3400×0.167×3×160×（1140-150/2）=290.26kN•m＞△Mj△Vu=0.75×10-3ffAfsinθ=0.75×10-3×3400×0.167×3×1800×sin45°=1626kN＞△Vj式中，△Mu为碳纤维材料弯矩计算值；△Vu为碳纤维材料剪力计算值；ff为碳纤维抗拉强度设计值；Af为碳纤维截面面积；h0为截面计算高度。通过以上计算表明，粘贴碳纤维能满足城-B级荷载标准要求。桥梁主梁粘贴碳纤维施工完成后，梁体外表面“补丁”有碍观瞻，同时采用浸入型混凝土防蚀型涂料进行喷涂，不但起到装饰美化的作用，而且对结构有一定的保护作用。该桥在2012年完工后，经过桥梁静载试验，桥梁荷载等级满足城-B荷载要求。经过多年运营，经专业检测单位检测未发现明显病害，桥梁总体情况良好。抚河桥位于南昌市的城市主干道上，跨越抚河联系两岸交通，位置非常关键，交通量连年增长，不堪重负。本次加固维修对交通短期有一定影响，但如果拆除重建，工期长、成本高，并且对交通影响极大。因此，抚河桥的维修加固取得了较好的经济效益和社会效益。

5结语

城市桥梁是城市的重要基础设施，在城市交通格局中处于枢纽和控制性节点的重要地位。城市桥梁经过加固维修后不仅能满足日益增长的交通需求，消除了安全隐患，同时，修葺一新的桥梁也能为城市增添风采。城市桥梁维修能收到良好的社会经济效益，同时，是提高通行能力和服务水平的有效途径。市政桥梁为了保持良好的运营状态，桥梁的日常养护是关键，这样可以延长桥梁的使用寿命及耐久性。

【参考文献】

【1】李章峰,欧阳锦.南昌市桥梁病害诊治[J].城市道桥与防洪,2007(7):137-138.

【2】肖盛燮,彭凯,王家林,等.桥梁承载力演变理论及其应用技术[M].北京:科学出版社,2009.

【3】GB50367—2006混凝土结构加固设计规范[S].

【4】JTG/TJ22—2008公路桥梁加固设计规范[S].

作者:曾小刚 单位:南昌市城市规划设计研究总院