市政桥梁结构性与构造性病害及防治

赵毓 邢震

摘 要：桥梁建设对城市完善道路体系起着至关重要的作用，交通的安全便利依赖于城市的桥梁建设结构和构造的科学设置。近几年来关于桥梁坍塌造成交通伤亡的新闻报道不断，有些桥梁存在缺陷，或先天不足或后天失护，城市桥梁的病害可大可小，潜伏着的危机令人担忧，威胁着城市交通的安全和人们生命财产的安全。因此，对桥梁的病害进行分类，分析其形成的原因，因地制宜地找出相应的防治方法和解决措施的问题不容忽视。

关键词：市政桥梁；结构性；病害成因涵义；防治

1 市政桥梁结构性与构造性病害的成因剖析

市政桥梁病害的结构性指的是，由于受到外界荷载的长期作用，造成桥梁结构整体的承载能力下降，从而产生了结构性的病害。造成外界荷载主要有两种因素，一种是人为因素，例如交通车辆或者船舶冲撞造成的荷载；另一种是自然因素，譬如地震、台风、洪水等自然灾害所产生的荷载。桥梁结构性病害会破坏桥梁的结构，从而严重影响桥梁的承载能力，潜在的危害性极大，如拱式类桥梁的脚和顶、钢铁类桥的钢材、梁式桥梁等都是极易受到结构式病害的影响。市政桥梁病害的构造性指的是，随着时间的流逝，桥梁夜以继日的运作，局部材料出现损坏、某些主体构件的功能呈下降趋势，如桥面的磨损、桥头跳车、伸缩装置运转不灵之类问题，从而对桥梁的整体性能产生不利影响。构造性病害必须得到及时的修复，否则，由于量的积累，必然引起质的变化，时间越长，构造性病害就会变成结构性的病害，最终会影响桥梁的承载能力，甚至造成不必要的损失。

2 市政桥梁结构性与构造性病害的防范方法与解决措施

2.1 钢筋混凝土梁式桥病害防治

钢筋混凝土梁式桥包括简支梁、悬臂梁及连续梁桥。这些桥梁在使用过程中由于种种原因出现了各种裂缝，导致承载能力的下降，已经不满足使用功能的要求，那么就要对这些桥梁进行防治、加固。

2.1.1 下撑式预应力拉杆- 喷射混凝土加固。钢筋混凝土梁式桥出现病害需要防治加固时，如果桥下净空能够满足通车的要求，可采用在梁下设置预应力拉杆，并喷射混凝土作为保护层进行加固。加固设计时一般采用粗钢筋作为拉杆，两端锚固在梁的端部，中间用单柱、双柱或多柱支撑在梁的底部，然后喷射一层一锄厚的混凝土作为保护层，与原混凝土梁组合受力。在加固过程中可通过改变支撑的位置和调整拉杆预应力的方式来满足提高承载力的需要。

2.1.2 预应力钢丝束——喷射混凝土加固。这种方法是沿梁腹侧面按抛物线形敷设预应力钢丝束，在梁底每隔一定距离设置一个定位箍圈，或在梁腹上理设定位梢，用来固定钢丝束的几何形状。钢丝束的两端穿过梁端翼板上的斜孔伸至梁顶锚固。对钢丝束施加预应力后，再喷射混凝土作保护层，防止腐蚀。由于设置预应力钢丝束将会增加梁上缘的压应力，可能会造成桥面板的损坏，所以当验算桥面板的强度不足时，还应同时考虑加厚桥面板，并使新旧混凝土结合为整体，共同受力。

2.2 桥头跳车的防治

2.2.1 地基处理：主要是加固地基，提高地基的承载力，若地基承载力不足，应根据地基情况不同，分别采用换土、翻压、沙袋沙井、堆载预压、高压喷射注浆、振动碎石桩等。

2.2.2 路基处理：（1）采用轻质材料作路堤。轻质材料可以减轻路堤自重，有效降低地基应力，减少沉降并增大稳定安全系数，如粉煤灰、泡沫聚苯乙烯等。（2）台背回填处理。首先应选择强度高、压实快、摩擦角大、透水性好的填料，如砂砾，其填料级配药得当，其纵向的填筑长度在基底处不少2米，并按1：1或1：1.5设置斜坡或台阶，同时还可以在路基上部（约50厘米范围内）设置水泥稳定改善层次，使路堤的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距桥台背约10米长，用一定剂量（4%-6%）的水泥进行稳定，并且远桥台端与路基相衔接处，采用1：1或1：1.5设置斜坡，以上两种处理方法均达到了减少竖向变形和刚柔突变的成效，有效的减少了桥头跳车。（3）超载预压。为了减少桥台两端路堤的工后沉降，一般可选择填筑路堤预压，让路基排水固结，待路堤沉降基本完成后再开挖桥台位置土方，然后再施工桥涵，台背填筑前，宜在处理后的基底顶面上设置横向泄水管或盲沟，台背回填宜在完成台前防护工程及桥涵上部结构吊装之后进行，同时注意结构物两端对称填筑施工。 （4）使用渐变混凝土桩减少路堤沉降。使用渐变混凝土桩是根治桥头跳车的有效方法，渐变的含义是指逐渐改变桥头引道下沉的方法，将高差突变断面的无穷大纵坡变为有限大纵坡，使行车变得舒适。混凝土桩是将路基水平面内承受荷载转为竖截面内承受荷载的手段，即原来由路基承受荷载转换为混凝土桩承受荷载的手段。（5）采用加筋土桥台。在加筋桥台的设计中，桥台和桥头加筋土路堤成为一个整体，桥台搁在路堤上，桥台和路堤共同沉降，荷载通过桥台较均匀的传到加筋土体中，这样大大减小了桥头跳车的幅度。加筋一般采用加铺土工格栅或土工格室。（6）采用桥头搭板减少桥头跳车。设置搭板可以使在柔性路堤产生较大沉降逐渐过渡到刚性桥台上，使车辆通过时的跳跃现象大为减少，桥台搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算，常取3-15米，一般为6-8米，当桥头引道为刚性路面时，搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式（称平置式搭板）；而当引道为柔性路面时，则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间（称斜置搭板）；为避免二次跳车，还可设置变厚式埋板，即在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚度板，长约3-5米，使路面刚度向路堤方向渐变。（7）保证桥头的自然沉降期。从施工开始要求所有桥涵台后路基范围内不容许做堆料场、材料加工场地等，桥台立柱浇筑达到强度或涵洞盖板安装完毕就开始台背填土，尽量增加桥头填土的自然沉降期。合理确定工期，根据路基土的力学性质和有关资料显示，路基第一年要完成全部沉降的70%-80%，三年内完成90%，所以从施工工期上在路面基层施工前应保证有1年的自然沉降期。

2.3 桥梁伸缩装置破坏的防治

2.3.1 梁端特殊设计。梁端部要具有足够的刚度，以满足使用过程中反复荷载的作用。设计过程中要采用恰当的伸缩间距，以保证伸缩装置的正常运营使用。

2.3.2 合理选择伸缩装置。选用伸缩装置最主要的是伸缩装置本身的刚度和质量。我们所理想的伸缩装置必须满足下列要求：满足上部结构梁与梁之间和梁与台之间的位移；伸缩装置的锚固是牢固可靠、经久耐用的，能抵抗机械磨损、碰撞；车辆行使平稳、舒适；能防止雨水和垃圾渗入；安装方便、简单，易检查且便于养护。

2.3.3 伸缩装置的安装。伸缩装置的锚固宽度，需要规范伸缩缝预埋钢筋在梁板端部和桥台的锚固宽度。考虑到施工工艺的协调，伸缩装置的锚固宽度按50cm 进行设置为宜，桥台上宜采用背墙的宽度进行设置，这既方便了桥面板、现浇混凝土铺装层施工，也使伸缩装置的稳定性得到保障。

2.3.4 锚固区混凝土的浇筑。桥面行车道混凝土铺装应该同伸缩装置锚固区的混凝土同时进行浇筑，不允许在该部位及整个桥面上留有施工缝。

3 结语

只有充分了解市政桥梁结构性与构造性病害形成的原因，分析不同时期、不同地方、不同桥梁结构的特殊性，从而提出相应的防治方法与措施，对市政桥梁进行科学的设计、施工、使用和养护，提高城市交通的便利性、安全性，促进城市经济的健康发展。

参考文献

[1] 谭志鹏.桥梁病害类型及成因分析[J].山西建筑，2008，26（11）.