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1、桥梁养护与加固,桥梁养护与加固,第一章 绪论,桥梁事故与启示 桥梁主要病害 国外桥梁养护现状 国内桥梁养护现状,引言,我国现处于大规模建设的高潮期，由于交通量剧增、超载现象严重、设计标准偏低、设计施工周期短、桥型不当或计算假定不合理、施工质量及管养不善等原因，使得我国数以万计的旧桥，特别是20世纪80年代以前修建的桥梁，出现了不同程度的损伤，长期处于“带病工作”状态，从而导致结构的承载能力和耐久性降低，结构安全风险加大，逐步成为危桥，严重影响了公路交通网的安全。,桥梁病害原因： 1、建国初期至改革开放前修建桥梁约24万座，标准低、年久失修不能满足现代交通的需求。 2、近三十年的快速发展，建桥的
2、设计、施工管理水平发展相对滞后，还处在不断提高的过程中，因而许多桥梁未通车就存在隐患。 3、基础研究不够。许多桥梁在结构上、材料上的基础研究还不足，设计规范标准也存在滞后的问题，有些桥梁在成桥后的长期使用中发现这样或那样的缺憾。,4、超载、超限车难以控制。因为交通运输管理体制等多方面的原因，中国公路桥梁上行驶的大型车辆普遍超载，这些车辆对道路桥梁的破坏是直接而致命的。 5、缺乏有效的管养机制。众多桥梁缺少管理和保养。让“小病”逐渐发展成“大病”，桥梁长期带“病”工作，最终发展成为危桥。,危桥数量统计,截至2011年，全国公路桥梁68.9万座，其中特大桥2341座，大桥55229座。 2013年
3、末，公路桥梁73.53万座，3977.80万米，特大桥3075座。 2001-2012年年底，共投资438.8亿元用于21610座危桥的改造。 据国外资料介绍，旧桥的加固费用为新建桥梁的1020%，而我国梁桥的加固费用为3040%，拱桥加固费用为2030%，故旧桥加固可以大量节约资金，节省施工周期，显著提高社会经济效益和社会效益。新桥终究要变成旧桥，因此桥梁加固维修是一个永久性的技术课题，亦是桥梁建设可持续发展的一个重要组成部分和关键技术之一，因此旧桥维修加固技术必然成为桥梁工程的一支重要分支。,一、桥梁事故与启示,建国以来，桥梁事故屡屡发生，引发人们对桥梁建设质量的诸多质疑，然而极少思考桥梁
4、管理及养护中存在的问题，实现防患于未然，将危险消灭于萌芽状态。 下面从一些事故中揭示桥梁管养的不足。,四川宜宾南门大桥桥面坍塌,时间：2001年11月7日 原因：吊杆锈蚀,辽宁盘锦田庄台大桥垮塌,时间：2004年6月10日 原因：超限车辆长期作用下，跨中挂梁掉落,宁波招宝山大桥主梁断裂,1998.09.24，主梁上游1617块箱体底板接缝前的16块锚板预应力连接器位置出现破坏性裂崩，下游的1516块箱体底板接缝前的15锚板预应力连接器位置也出现破坏性裂崩。 原因：主梁设计结构单薄，尤其是底板厚度过薄，有效截面较小，从而导致受压区实际应力偏大。,2011年7月14日，福建武夷山公馆大桥北端轰然垮
5、塌，一辆正在桥上行驶的旅游大巴车坠入桥下，造成1名驾驶员当场死亡，其余22人受伤。 事故原因：桥梁个别或部分吊杆断裂，导致桥面荷载失去承载而发生桥面垮塌。,广东九江大桥二百米桥面被撞垮塌,2007年6月15日上午5时许，广东，325国道九江大桥被一艘运输船撞击桥墩，造成200多米桥面坍塌 。,包头市一铁路高架桥发生倾斜,2007年10月23日23时许，内蒙古自治区包头市民族东路高架桥桥面发生倾斜，行驶在桥上的两辆重型货车和一辆轿车随路面侧滑到桥底，造成桥下包环（绕城环线）铁路专用线中断。,北京顺义减河 1号 悬索桥做承重试验坍塌,该桥为一人行景观桥，长120米，宽5米，桥面坡度2.56%，半坡
6、长70.4米，中间拱高1.488米。桥面由双体箱形钢结构钢悬索承重。,悬索桥原貌,10辆测重卡车随桥坠入减河,2011年7月19日零时40分，一辆载重超过160吨的严重超载6轴货车通过北京怀柔宝山寺白河桥，当驶过该桥的第一孔桥洞时，该桥发生坍塌，随后4孔桥洞全部,坍塌前,坍塌后,2012.08.24，哈尔滨阳明滩大桥坍塌,盖梁损坏,桥墩布置,钢混组合梁,2010.3.19，昆明新机场高架桥工程A-3合同段东引桥第三联模板支架坍塌,原因是支架架体构造有缺陷，支架安装违反规范，支架的钢管扣件有质量问题，采用从箱梁高处向低处浇筑砼的方式违反规范规定，导致架体右上角翼板支架局部失稳，牵连架体整体坍塌。
7、,二、桥梁主要外观病害,桥梁检查的主要目标是通过桥梁现场外观检查来看桥梁是否存在病害。 通过对桥梁病害发生的部位、性质、严重程度的检查，弄清病害产生的原因和发展趋势，就能进一步来分析和评估病害对桥梁质量和结构承载力的影响，从而为养护，维修和加固措施提供可靠的依据。 因此，在桥梁的现场检查中，必须要有能力识别桥梁病害和严重程度，并由此来初步判断病害产生的可能原因，这就对桥梁养护工程师提出了更高的能力要求。,1 混凝土空心板梁桥,1 预制板间企口缝混凝土剥落,企口缝是空心板横向传力的重要构造。企口缝混凝土的脱落表明实际强度不够、质量差，因而造成空心板横向连接薄弱，很容易造成空心板的单板受力过大，破
8、坏空心板梁桥上部结构横向整体受力性能，同时，使桥面铺装层产生沿企口缝（纵桥向）的裂缝，甚至破坏。而桥面水易由桥面铺装上的裂缝进入企口缝混凝土，进一步损坏企口缝内混凝土，往往可以在空心板底面观察到企口缝混凝土渗出的游离石灰。,2 先张法预应力混凝土空心板底面纵向裂缝,在空心板的底面，一般是空心板截面的两腹板之间底面出现12条沿板跨径方向的纵向裂缝，比较长。裂缝呈断续或连续状。裂缝处往往伴随有渗水痕迹或白化现象。,先张法预应力混凝土空心板底面纵向裂缝一般是底板的贯穿性裂缝，使空心板由原来的完整闭口截面变成了相应开口截面。对抗弯承载力有一定的影响，对截面抗扭性能亦有较大影响。同时空心板挖空部分的积聚
9、水作用会造成钢筋锈蚀，因而影响空心板的混凝土耐久性。,3 预应力混凝土板上拱值过大,这种现象以先张法预应力混凝土空心板出现较多。表现为在营运多年后，板跨中部位上拱值（又称反拱）仍较大，甚至出现在跨间桥面是上凸，而在支座附近桥面相对下凹。,先张法预应力混凝土空心板上拱度过大，为保持设计的桥面标高，则空心板的跨中部位桥面铺装及现浇混凝土层可能较薄，而在支座区段的板部位则可能很厚，这样，实际二期恒载作用与设计计算考虑不一致，同时，板跨中部位的桥面铺装由于达不到设计厚度易产生铺装病害。另外，在使用阶段，预应力混凝土上拱度仍过大造成桥面为波浪形则引起行车的不舒适感，降低行车速度，影响了桥梁适用性功能。,
10、2 混凝土T梁桥,1 预制T梁横隔梁连接错位或开裂,预制T形梁之间的横隔梁平面位置相差较大，或横隔梁底不在一水平面上。,对于多梁式的梁桥，其上部结构是由多根主梁及端横梁、中横梁组成一个整体结构承受车辆荷载作用。横隔梁连接的错位无法正确后焊连接钢板，成为横隔梁受力的薄弱截面，会导致上部结构整体受力的削弱，甚至是主梁的单梁受力过大。,2 梁端部混凝土劣化,亦称混凝土恶化。指在混凝土表面或者整体上出现混凝土材料组成的化学性质、物理力学性能变差的现象。,在混凝土桥梁上，混凝土劣化往往是局部的，但是，除了由于劣化使混凝土本身性能变坏外，还丧失了保护钢筋的作用，因而对桥梁耐久性有严重影响。对桥梁靠边侧的构
11、件（例如多梁式梁板桥的边梁板、箱梁的外侧腹板等）表面混凝土耐久性影响也很大。,3 混凝土连续箱梁桥,（1）箱梁腹板斜裂缝,一类斜裂缝往往出现在边跨梁端附近区段、中跨梁在墩支座中心线与反弯点之间的区域斜裂缝往往由箱梁下边缘向上斜向延伸，倾角约在1545角范围内。在中跨梁体上，腹板斜裂缝在跨间两边往往对称发生。,另一类腹板斜裂缝的现象是斜裂缝与底板的横向裂缝相连，一般多发生在节段悬臂施工的预应力混凝土箱梁的腹板上。 根据桥梁设计理论，预应力混凝土连续梁桥箱梁腹板不允许出现斜裂缝。腹板出现混凝土斜裂缝后，通过斜裂缝的预应力钢束和箍筋承受变幅的作用应力，可能使钢筋与混凝土之间的粘结进一步损坏而造成钢束
12、（筋）的疲劳破坏。在极限情况下，钢筋可能屈服，并可能导致通常肉眼看不到而用仪器可以观测到的梁底错位。,（2）箱梁腹板弯曲裂缝,在钢筋混凝土连续箱梁的跨中区段和墩顶部位区段分别出现由箱梁底边缘向上延伸和由箱梁顶边缘向下延伸的竖向弯曲裂缝，其中较常见的是在跨中区段由梁底边缘向上延伸的弯曲竖向裂缝。 对节段施工的预应力混凝土箱梁，一般易在箱梁节段的接缝内或接缝附近出现弯曲竖向裂缝。 箱梁腹板弯曲裂缝往往还伴随箱梁底板（或顶板）的混凝土横向裂缝。,钢筋混凝土连续箱梁腹板弯曲裂缝最大宽度在限制值之内是正常的受力裂缝。 预应力混凝土A类构件和全预应力混凝土构件设计的预应力混凝土连续箱梁，不允许出现腹板弯曲
13、裂缝。出现腹板弯曲竖向裂缝后，将引起箱梁的内力重分布。,箱梁腹板弯曲裂缝,3 箱梁腹板竖向裂缝,在支架上现浇混凝土施工的钢筋混凝土和预应力混凝土连续箱梁的腹板上出现的垂直于梁轴线方向的竖向裂缝。竖向裂缝沿箱梁跨径方向分布，在箱梁跨中部位往往间距较小，而在其他部位间距较大。 一类箱梁腹板竖向裂缝是与箱梁底板横向裂缝相连，即腹板竖向裂缝下端达到箱梁截面下边缘。,另一类箱梁腹板竖向裂缝是在顶板下梗腋（箱外）和底板之间腹板的半高处，而裂缝呈中间宽度较大两端头细小的枣核形裂缝。,箱梁腹板竖向裂缝是在箱梁施工中由于措施不当引起的，其裂缝宽度会随一年四季的大气温度变化而变化，裂缝宽度一般较大。这种裂缝对箱梁
14、的结构使用性能影响不大，但可能会影响箱梁的耐久性。,（4）箱梁底板横向裂缝,第一类，底板的横向裂缝主要发生在钢筋混凝土连续梁的跨中区段，常常伴随出现腹板上的竖向弯曲裂缝；,第二类，底板的横向裂缝主要出现在节段施工的预应力混凝土连续箱梁的相邻节段之间的接缝附近；是由于波纹管走形引起的，对箱梁结构受力影响不大。,第三类底板的横向裂缝出现在后张法预应力混凝土连续箱梁底板齿块后方区域，往往伴随出现腹板的斜裂缝。,现浇钢筋混凝土连续箱梁底板横向裂缝的出现属于正常受力裂缝，但若箱梁内有积水且沿裂缝渗出，则对箱梁的耐久性有较大影响。 预应力混凝土箱梁齿块后的底板横向裂缝属于预加力作用产生的受力裂缝，初期发展
15、很快，且裂缝宽度较大，对结构受力有一定影响。,（5）箱梁底板纵向裂缝,在混凝土箱梁的底板下表面出现沿梁长方向的纵向裂缝，长短不一。一般多出现在混凝土箱梁的正弯矩作用区段（合拢区段较常见），也会出现在箱梁底板齿块附近。,箱梁底板纵向裂缝,桥梁养护与加固,预应力混凝土箱梁出现底板上的纵向裂缝对箱梁受力特性有一定的影响，主要是混凝土箱梁在横向的抗弯刚度与抗扭刚度下降。 箱梁合拢段的底板表面纵向裂缝出现，其后果是底板混凝土分层、剥离崩坏，对桥梁结构安全性造成威胁。,（6）箱梁顶板纵向裂缝,一种是纵向裂缝延伸较长，往往在箱梁的跨中区段和接近支座部位箱梁区段。 另一种是在节段悬臂浇筑混凝土箱梁的节段分界线
16、之间，纵向裂缝起始于节段接缝处，平行有13条，但纵向裂缝延伸不超过另一节段接缝。,箱梁顶板混凝土纵向裂缝，确为箱梁横向受力产生的裂缝，则对箱梁的结构使用有较大影响。 箱梁顶板混凝土纵向裂缝，若纵向裂缝贯穿顶板厚度（可由纵向裂缝处是否有渗水痕迹判断），则对混凝土箱梁耐久性有影响。,4 双曲拱桥,（1）拱上建筑侧墙外鼓,拱上建筑侧墙向外鼓胀变形，当拱上建筑采用圬工结构时，往往出现块材间砌筑砂浆裂缝。直接造成侧墙本身的破坏并可能牵连桥面系的破坏.,（2）拱上建筑侧墙与主拱圈脱离,拱上建筑侧墙与主拱圈连接部位脱离，形成在拱圈的跨中区段拱背与拱上建筑之间较大宽度裂缝。多出现在拱上建筑采用砖和石砌体，而拱肋为混凝土结构的情况中。 拱桥上部结构整体性破坏，同时墩台较大水平位移和不均匀沉降造成主拱圈受力不利。,（3）拱肋间拉杆脱离,钢筋混凝土拉杆混凝土脱落，部分或全部露出内部拉杆钢筋。 会进一步导致拱波和拱板开裂，同时降低主拱圈的整体性。,（4）拱圈拱脚水平位移,主拱圈拱脚发生水平位移。 由于主拱圈拱脚位移较大，主要是桥台向岸方向的较大水平位
