被超載損壞橋梁的修復(fù)與加固
2010-12-03
橋梁超載破壞的形態(tài)：
如果允許超過橋梁承載能力的汽車荷載通行，會(huì)使橋梁產(chǎn)生較嚴(yán)重的病害，行車使用性能下降，承載能力降低，結(jié)構(gòu)開裂壽命縮短。以最為常見的組合式橋梁為例，由于其橫截面由多梁組合而成，橋梁的病害主要表現(xiàn)為橫向聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)的破壞。在橋面上，由于結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞加劇了主梁的擾度，重車道位置會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的車轍，行車平順性降低。橋面鋪裝沿主梁的鉸縫產(chǎn)生縱向的裂縫。從橋下觀察，可發(fā)現(xiàn)鉸縫開裂，鉸縫內(nèi)填充的混凝土呈塊狀剝落，并且橋面降水沿鉸縫滲漏。瀝青混凝土鋪裝開裂，滲水，水泥混凝土橋面鋪裝層及鉸縫發(fā)生嚴(yán)重的碎裂，并且滲水。由于橋梁上部結(jié)構(gòu)的各主梁間橫向聯(lián)結(jié)主要靠鉸縫及混凝土鋪裝層實(shí)現(xiàn)，上述病害將導(dǎo)致橫向聯(lián)結(jié)完全失效。這樣，橋梁橫截面上的主梁之間無法相互傳力，重車道上的荷載將完全作用于輪下一條單獨(dú)的主梁上，而橫截面上其他梁沒有分擔(dān)，因此，橋梁的整體承載能力降低。承受荷載的主梁會(huì)因?yàn)檫^載發(fā)生破壞，在跨中梁底部位出現(xiàn)彎矩裂縫，裂縫一般為多條，分布于跨中一定區(qū)段內(nèi)。裂縫的出現(xiàn)會(huì)降低梁的剛度，因此，重車道下承載的主梁的梁底向下凹出，擾度加大。
重車通行情況調(diào)查方法：
為了分析重載車輛對(duì)橋梁的破壞形態(tài)并進(jìn)行維修加固，應(yīng)首先摸清重載交通的情況。具體做法為：對(duì)路線進(jìn)行一定時(shí)期的交通流觀測(cè)，并對(duì)重車稱重，記錄重車的車型、軸重、全車重，以及橫向輪距、車廂全寬、軸間距、車長(zhǎng)等，然后按照車重、車型進(jìn)行分類匯總和分析，根據(jù)其載重量大小及在重車中所占比例大小等情況選擇最具代表性的幾種車型，按實(shí)測(cè)車重及軸重進(jìn)行平均，得到重載車輛荷載的抽象力學(xué)模型，類似于規(guī)范中設(shè)計(jì)荷載車隊(duì)中的主車、重車車輛荷載模型，給出總重，車輛縱橫向尺寸、單軸重、軸距、橫向輪距等數(shù)據(jù)。還應(yīng)根據(jù)實(shí)際調(diào)查的重車荷載運(yùn)營規(guī)律歸納、抽象的出它在橋梁上的布置方式。如重車的縱向、橫向間隔以及考慮高速公路上車流分道行駛的特點(diǎn)確定其在橋梁上所占車道的位置等。一般來說，重車的總重量及單軸重均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽一超20級(jí)重車的，可達(dá)100噸至140噸，并且車身較長(zhǎng)，車軸、車輪較多，對(duì)橋梁構(gòu)造物的影響不可低估。
重車荷載對(duì)各類橋梁的影響分析：
對(duì)于斜交橋來說，重車對(duì)橋梁的影響略小于同等跨徑的正橋，因?yàn)檐囕v荷載通過斜橋時(shí)車輛的兩排輪胎不能同時(shí)作用于最不利位置，所以與同跨正交橋相比，其截面內(nèi)力略小。對(duì)于單孔跨徑較大的橋，因?yàn)闃蜷L(zhǎng)、跨徑大，在同一跨內(nèi)或相鄰跨內(nèi)可能同時(shí)上多輛重車，重車的荷載效應(yīng)較大，并且車輛的縱向間距對(duì)內(nèi)力影響也很大。由此可見，在重載交通的路段，大跨橋梁是不適宜的，應(yīng)對(duì)采用中小跨徑的橋梁。對(duì)于中小跨徑橋梁，隨著跨徑的減小，恒載內(nèi)力所占比例變小，活載內(nèi)力所占比例變大，所以活載增大對(duì)橋梁內(nèi)力的整體影響也變大，也就是說重車在小跨徑橋上的荷載效應(yīng)較大，造成的破壞較嚴(yán)重。另外，因?yàn)闃蛄憾?，跨徑小，縱向僅能上1輛重車，因而縱向車距造成的影響不大，最大活載內(nèi)力的大小由重車的主軸重量決定。內(nèi)力最大值所對(duì)應(yīng)的布載情況為超車時(shí)兩列重車的重軸同時(shí)布于最不利位置。
超載破壞橋梁的加固與維修：
超過承載能力運(yùn)營的橋梁會(huì)因病害的出現(xiàn)承載能力降低，而在重載作用下，承載能力降低會(huì)更進(jìn)一步加重橋梁的結(jié)構(gòu)破壞。因此對(duì)于重載交通下的橋梁應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)加固處理或采取限載措施，防患于未然，以免造成較大損失。對(duì)于如前所述的病害應(yīng)通過提高承載能力的方法來根治，從根本上解決問題。對(duì)于橋面鋪裝及鉸縫的破壞要進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)，以加強(qiáng)橫向聯(lián)結(jié)，提高橋梁的整體承載能力。具體做法如下：首先銑刨橋面鋪裝，鑿除水泥混凝土鋪裝及鉸縫的松散結(jié)構(gòu)，然后在主梁的頂面鉆孔，用環(huán)氧砂漿或其他粘結(jié)劑植入一定長(zhǎng)度的豎向短鋼筋網(wǎng)綁扎在一起，起到層間抗剪傳力作用，使橋面鋪裝與主梁聯(lián)為一體，鋪裝層有效參與主梁受力。沿鉸縫邊緣也植入短鋼筋，并且交互搭接，以加強(qiáng)鉸縫橫向傳力。水泥混凝土橋面鋪裝的厚度應(yīng)該增大，如有標(biāo)高方面的限制可考慮取消或減薄瀝青鋪裝層。但如果仍設(shè)置瀝青鋪裝，應(yīng)保證其有一定的厚度，否則過薄的瀝青層在重車輪載下易破壞，影響行車平順。加大水泥鋪裝層的厚度除了能夠補(bǔ)強(qiáng)橋梁主梁的承載能力外，還可以增加橋梁的橫向剛度，加強(qiáng)橋梁上荷載的橫向分布，使重車道上的荷載能夠更多地分配給其他主梁承擔(dān)。為此，還應(yīng)加強(qiáng)橋面鋪裝的橫向布筋，加密、加粗橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)中橫向的鋼筋，以實(shí)現(xiàn)有效的橫向傳力。配筋設(shè)計(jì)應(yīng)通過計(jì)算確定，在進(jìn)行重載交通橋梁的加固設(shè)計(jì)時(shí)，要把實(shí)際調(diào)查得來的重車荷載用作驗(yàn)算荷載，對(duì)結(jié)構(gòu)配筋等進(jìn)行修正，計(jì)算中內(nèi)力組合等各種系數(shù)可參照掛車驗(yàn)算荷載的取值選定，以保證重載車輛通行情況下結(jié)構(gòu)的安全。對(duì)于跨中已經(jīng)發(fā)生開裂，剛度降低的重車道下的主梁，如果裂縫較大，不能閉合，破壞嚴(yán)重，應(yīng)更換新梁，如果裂縫分布均勻、細(xì)密，在除去橋面鋪裝二期恒載的情況下閉合較好，可用環(huán)氧砂漿對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)彌合，并在梁底貼炭纖維布，進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，提高剛度和承載力重新使用。
重載交通下橋梁的運(yùn)營管理：
對(duì)于超載嚴(yán)重的車輛必須限制通行，以保證橋梁的安全。在收費(fèi)公路上，還可以實(shí)行按車重收費(fèi)，提高重車的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，讓超載運(yùn)輸不再有利可圖，促使車主自覺減少汽車的載重量。對(duì)于大跨橋梁，要限制車輛通行的縱向間距，嚴(yán)格禁止車輛在長(zhǎng)大橋上停留，以求減小橋跨上布置的車輛荷載數(shù)目。對(duì)于車況較差的重車不允許上橋，防止因事故在橋上拋錨。當(dāng)堵車發(fā)生是要派專人看管疏導(dǎo)，任何橋上停滿80噸以上的重車，其后果都是不可想象的。還應(yīng)該限制橋上重車超車，使橫向只有一列車通過。車速也不宜過高，以減小車輛的沖擊力和制動(dòng)力。
