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1、桥梁养护与加固桥梁养护与加固卢文良卢文良北京交通大学北京交通大学 一、国内外既有桥梁工作状态的概况1 国内情况全国的公路桥梁总座数己达284万座，计1065万延米。2001年的第二次全国公路普查资料，我国国道、省道和县道公路桥梁中技术状况评定为三类的有28095座，计857440延米；四类的有5424座，计178451延米；危桥3402座，计145575延米。三类及其以下等级的桥梁就需要按排中修或大修、加固工程。也就是说我国县级以上公路中共有36921座，计118万延米的桥梁需要维修或加固，据测算，至少需要资金150亿元。而2001年全国用于桥梁加固改造的专项投资约为6.9亿元。两者相比，差距
2、明显。我国目前铁路运营线路总长约70000km，桥梁总延长约2400km。 其中，混凝土桥梁共计12万余孔，占桥梁的90以上。 根据2000年铁路秋检结果，全路共有裂缝超限混凝土梁1155座/4154孔。 根据2000年桥隧秋检结果统计，全路发生钢筋锈蚀的混凝土梁达3000多孔。2 2国外情况国外情况美国美国每年高速公路的结构维修要花费数十亿美元。每年高速公路的结构维修要花费数十亿美元。据据80年代的两份桥梁状况登记报告，美国有公路年代的两份桥梁状况登记报告，美国有公路桥桥60万座，低于现今标准的占万座，低于现今标准的占40%以上，其中州际以上，其中州际公路和州公路有近公路和州公路有近30万，
3、低于现今标准的约占万，低于现今标准的约占30%，市、县城镇公路桥，市、县城镇公路桥30多万座，低于现今标准的多万座，低于现今标准的占占50%以上。以上。西欧3 3 国内外大跨度桥梁的换索情况国内外大跨度桥梁的换索情况世界范围内尤其是中国的大跨度斜拉桥和悬索桥中的一些在建成后不久即面临着不得不大修的尴尬局面。以下是大跨桥的换索实例。 美国美国纽约威廉斯堡桥钢悬索桥纽约威廉斯堡桥钢悬索桥19l819l8年建成后，于年建成后，于19211921、19241924、19631963年曾对主缆和锚碇进行全面修补，年曾对主缆和锚碇进行全面修补，19921992年还进年还进行长达两年的防腐维修行长达两年的防
4、腐维修 日本本州四国联络线上的桥日本本州四国联络线上的桥钢悬索桥钢悬索桥1010年左右发现钢年左右发现钢缆的钢丝锈蚀现在缆索防腐层上开窗口，用高压暖气进缆的钢丝锈蚀现在缆索防腐层上开窗口，用高压暖气进行去湿行去湿 美国美国P-K(P-K(帕斯克帕斯克肯涅威科肯涅威科) )桥混凝土斜拉桥桥混凝土斜拉桥通车通车7 7年后即换索年后即换索 德国汉堡科尔布兰特斜拉桥德国汉堡科尔布兰特斜拉桥钢斜拉桥钢斜拉桥通车未满通车未满1010年即年即换索换索 中国中国 广州海印大桥混凝土斜拉桥广州海印大桥混凝土斜拉桥19881988年通车未满年通车未满1010年即换索年即换索 中国济南黄河公路大桥混凝土斜拉桥中国济
5、南黄河公路大桥混凝土斜拉桥19821982年建成年建成后，后，1313年后检查时发现索有锈蚀即换索年后检查时发现索有锈蚀即换索 中国广东虎门大桥钢悬索桥建成后即发现有锈蚀中国广东虎门大桥钢悬索桥建成后即发现有锈蚀 中国红水河铁路桥混凝土斜拉桥中国红水河铁路桥混凝土斜拉桥7070年代建成，使年代建成，使用用2020年后全部换索年后全部换索 中国金沙江南门桥混凝土拱桥中国金沙江南门桥混凝土拱桥19901990年建成，年建成，1010年后年后因吊杆损坏发生局部桥面坍塌事故因吊杆损坏发生局部桥面坍塌事故 中国青州闽江大桥复合斜拉桥中国青州闽江大桥复合斜拉桥20002000年台风季节，遭年台风季节，遭受
6、断锚吊装船的撞击，斜拉桥支座系统均遭破坏。受断锚吊装船的撞击，斜拉桥支座系统均遭破坏。二、我国公路桥梁养护存在主要问题二、我国公路桥梁养护存在主要问题 1 1思想上不够重视思想上不够重视“重建设轻养护重建设轻养护”的不良倾向的不良倾向养护工作中是以路面为中心养护工作中是以路面为中心“养路不养桥养路不养桥” 2 2资金投入不足，检测设备落后资金投入不足，检测设备落后进入九十年代以后，我国进入了以高等级公进入九十年代以后，我国进入了以高等级公路快速发展为特征的公路建设高峰期，大量的路快速发展为特征的公路建设高峰期，大量的资金、技术力量都集中到高等级公路建设上，资金、技术力量都集中到高等级公路建设上
7、，各级公路交通部门更足长期处于巨大的公路建各级公路交通部门更足长期处于巨大的公路建设压力之下，没有时间和精力来研究桥梁养护设压力之下，没有时间和精力来研究桥梁养护与管理工作。与管理工作。3 3桥梁管理基础性工作薄弱桥梁管理基础性工作薄弱 一是桥梁养护管理的工作制度、技术标准、规程不完善。致使我们在桥梁检测、评价、加固、质量控制等方面，没有明确的工作依据。 二是规范所要求桥梁卡片、桥梁养护技术档案等基础资料不齐备。造成这种状况的原因是多方面的，有历史的客观原因，更有疏于管理的主观因素。 三是规范所要求的桥梁养护检查的各种表格和记录不齐。 4 4 体制有弊端，管护责任不明确体制有弊端，管护责任不明
8、确受公路管理体制的影响，目前桥梁养护管理工作中也同样存在责任主体不清、管理养护责任不明确的现象，这是影响桥梁养护管理工作的更深层次矛盾。一经营性收费公路的桥梁管护责任不清。二一些公路桥梁现己成为城市内桥梁，但其产权和管护责任都没有作重新界定，造成这些桥梁的养护主体缺位三公路管理体制的模式多样，造成目前些地方的国省干线和县乡公路上的桥梁管护责任主体多元，责任意识淡薄，养护管理工作的质量和效果难以保证。5 5 超载、超限车辆多超载、超限车辆多 三、桥梁使用可靠性下降的主要原因三、桥梁使用可靠性下降的主要原因现将造成桥梁结构可靠性降低的主要原因简介如下现将造成桥梁结构可靠性降低的主要原因简介如下1
9、1公路车辆的超载、超限运输公路车辆的超载、超限运输 2 2结构的老化与病害结构的老化与病害混凝土中性化混凝土中性化裂缝裂缝钢筋锈蚀钢筋锈蚀 3 3设计标准的演变设计标准的演变4 4意外碰撞意外碰撞 四、钢筋混凝土桥病害分类及病害表四、钢筋混凝土桥病害分类及病害表现形式现形式由于在需要加固的桥梁中，钢筋混凝土桥梁数量最由于在需要加固的桥梁中，钢筋混凝土桥梁数量最多，地位最重要，以下重点论述钢筋混凝土桥梁的多，地位最重要，以下重点论述钢筋混凝土桥梁的可靠性评估与加固技术。可靠性评估与加固技术。1 1 病害的概念和分类病害的概念和分类 GB GBT50283T5028319991999公路工程结构可
10、靠度设计统一标公路工程结构可靠度设计统一标准准规定公路工程结构必须满足规定公路工程结构必须满足下列功能要求：下列功能要求： (1)(1)在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用。种作用。 (2)(2)在正常使用时，具有良好的工作性能。在正常使用时，具有良好的工作性能。 (3)(3)在正常维护下，具有足够的耐久性能。在正常维护下，具有足够的耐久性能。 (4)(4)在预计的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必在预计的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。需的整体稳定性。按照病害不同的严重程度可分为四类：按照病害不同的严重程度可分为四类：(
11、1)(1)完好或基本完好完好或基本完好(2)(2)轻微损伤的病害轻微损伤的病害(3)(3)一般性损伤的病害一般性损伤的病害(4)(4)严重性损伤或破坏性损伤的病害严重性损伤或破坏性损伤的病害 五、钢筋混凝土桥病害的机理分析五、钢筋混凝土桥病害的机理分析 1 1裂缝裂缝2混凝土碳化和钢筋锈蚀 混凝土破坏就是混凝土的碳化作用（确切说为混凝土破坏就是混凝土的碳化作用（确切说为中性化）。中性化）。 当氢氧化钙在混凝土的表面层里和二氧化碳结当氢氧化钙在混凝土的表面层里和二氧化碳结合，变成碳酸钙，这时并不破坏混凝土，但其刚合，变成碳酸钙，这时并不破坏混凝土，但其刚性和强度增大。降低了孔隙液的性和强度增大。
12、降低了孔隙液的PHPH值。值。 钢筋的锈蚀一般为电化学锈蚀。发生电化学锈蚀钢筋的锈蚀一般为电化学锈蚀。发生电化学锈蚀必须具备三个条件：必须具备三个条件：（1 1）在钢筋表面形成电位差；）在钢筋表面形成电位差；（2 2）在阴极部位钢筋表面存在足够的氧气和水；）在阴极部位钢筋表面存在足够的氧气和水；（3 3）在阳极区，使阳极部位的钢筋表面处于活化状态，）在阳极区，使阳极部位的钢筋表面处于活化状态，即钢筋表面的钝化膜遭到破坏即钢筋表面的钝化膜遭到破坏 。3 3 碱骨料反应碱骨料反应六、 混凝土桥梁病害整治对策探讨1 1 混凝土桥梁病害的总体修补思路混凝土桥梁病害的总体修补思路（1）原则上，首先应对超
13、过一定宽度）原则上，首先应对超过一定宽度(相应于应不同相应于应不同环境及结构有不同要求环境及结构有不同要求)的裂缝都应予以修补。裂缝的裂缝都应予以修补。裂缝修补原则上有注浆法、凿槽嵌补法等。从国际范围内修补原则上有注浆法、凿槽嵌补法等。从国际范围内来看，采用注浆法压注改性环树脂材料来修补裂缝是来看，采用注浆法压注改性环树脂材料来修补裂缝是一种较佳选择。一种较佳选择。（2 2）对混凝土外表面已碳化较深，可能引起钢筋）对混凝土外表面已碳化较深，可能引起钢筋锈蚀的情况，及桥梁锈蚀的情况，及桥梁AARAAR病害，可采用混凝土表面病害，可采用混凝土表面涂装聚合物或硅烷类材料进行封闭的方法处理。涂装聚合物
14、或硅烷类材料进行封闭的方法处理。（3 3）对于可能有氯离子侵蚀钢筋混凝土表面的情）对于可能有氯离子侵蚀钢筋混凝土表面的情况，可采用涂刷迁移式阻锈剂阻锈、聚合物材料涂况，可采用涂刷迁移式阻锈剂阻锈、聚合物材料涂装封闭的方法处理，也可采用阴极保护的方法予以装封闭的方法处理，也可采用阴极保护的方法予以防护。防护。 （4 4）对于钢筋已锈蚀的钢筋混凝土梁，可采用阻）对于钢筋已锈蚀的钢筋混凝土梁，可采用阻锈剂予以处理。此外，国外开发了一种再碱性与脱锈剂予以处理。此外，国外开发了一种再碱性与脱氯工艺予以处理。对于在制梁时就掺加了氯盐的钢氯工艺予以处理。对于在制梁时就掺加了氯盐的钢筋混凝土梁宜优先采用迁移式
15、阻锈剂予以处理。修筋混凝土梁宜优先采用迁移式阻锈剂予以处理。修补时，对于已胀裂或空鼓、剥落的混凝土，宜采用补时，对于已胀裂或空鼓、剥落的混凝土，宜采用掺加阻锈剂的聚合物水泥砂浆或混凝土予以修补。掺加阻锈剂的聚合物水泥砂浆或混凝土予以修补。（5 5）对于受化学侵蚀或冻融循环破坏的混凝土，）对于受化学侵蚀或冻融循环破坏的混凝土，视病害轻重视病害轻重, ,可采用聚合物材料涂装防护或聚合物可采用聚合物材料涂装防护或聚合物混凝土修补的方法处理。混凝土修补的方法处理。七、七、 既有混凝土桥梁的评估既有混凝土桥梁的评估1 1中国评估的依据中国评估的依据（1 1）该桥档案资料，包括设计、施工、毁坏、维修加）该
16、桥档案资料，包括设计、施工、毁坏、维修加固以及运营情况纪录；固以及运营情况纪录；（2 2）铁路桥梁检定规范；）铁路桥梁检定规范；（3 3）公路旧桥承载力鉴定方法；）公路旧桥承载力鉴定方法；（4 4）铁路桥涵设计规范；）铁路桥涵设计规范；（5 5）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范；）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范；（6 6）公路桥涵设计通用规范）公路桥涵设计通用规范（7 7）铁路工程技术规范；）铁路工程技术规范；（8 8）超声法检测混凝土缺陷技术规程；）超声法检测混凝土缺陷技术规程；（9 9）回弹法检测混凝土抗压强度技术规程。）回弹法检测混凝土抗压强度技术规程。2 2 评估的方
17、法评估的方法目前的评定标准主要有：目前的评定标准主要有：以可靠度理论为基础的可靠性评定标准；以可靠度理论为基础的可靠性评定标准；以模糊数学及专家系统理论为基础的评定标准；以模糊数学及专家系统理论为基础的评定标准；以专家经验为基础的构件缺损状况分级评定标准。以专家经验为基础的构件缺损状况分级评定标准。我国现行我国现行公路养护技术规范公路养护技术规范采用的是第三类方法。采用的是第三类方法。 经常检查和维护的补充规定（经常检查和维护的补充规定（hubei）桥面系及附属设施（略）桥面系及附属设施（略）1、悬索桥、悬索桥（湖北）（湖北）检查主缆及吊索是否渗水等异常，油漆防护层是否完好，主检修道、主缆索夹
18、、防护罩、吊索及夹具、锚箱、减震架和高强螺栓等连接件是否锈蚀、牢固或断裂，扶手钢丝绳是否松驰；吊索与钢箱梁连接橡胶圈是否老化、松脱、漏水；吊索锚头是否积水、松动或锈蚀；锚箱是否开裂或变形，锚室、箱体内湿度是否正常；索鞍、锚固连接器、锚碇砼及索塔有无异常现象；各类支座是否完好，运转是否正常。对出现损伤的主缆及吊索油漆防护层及时进行修复；对已发生锈蚀和松动的主检修道、主缆索夹、防护罩、吊索夹具、减震架和高强螺栓等连接件及时进行防锈处理；检查吊索与钢箱梁连接处橡胶圈，若出现老化和松脱，应及时更换。经常对抽湿设施进行检修，保证其正常运转，确保锚室内湿度符合要求。2、斜拉桥检查拉索防护层是否完好，如有划
19、伤、脱落应及时修补；检查拉索护罩及减振装置有无松动脱落、钢构件有无锈蚀，对发生锈蚀的钢构件进行防腐处理。检查主梁、塔身及拉索锚座处砼表面有无砼剥落、裂缝。定期检测钢结构主梁梁段箱体焊缝是否完好；砼结构主梁结构内外是否出现裂缝、砼剥落现象。3、拱桥（1 1）钢管拱：）钢管拱：检查吊杆防护层是否完好，如有划伤、脱落应及时修补；吊杆锚头有无松动、锈蚀；主拱圈刚管有无异常变形、表面是否锈蚀；拱座及拱圈等承重构件是否有异常变形。对防护层已有划伤、脱落的吊索应及时修补；对松动的锚头应及时加固；对发生锈蚀的主拱圈应及时进行防腐处理。（2）砼拱桥：检查拱肋（箱）、拱座、拱腹立柱，桥面板是否有裂缝或异常变形，基
20、础、墩台等主要受力构件是否有异常变化。（3）圬工拱桥：检查拱圈、桥台、基础是否沉降，圬工砌体是否有裂缝、空洞、剥落、缺角，拱座圬工体是否有断裂、压碎现象，发现病害应查明原因，及时修复、加固。4 4、梁式桥、梁式桥观察主梁、墩台等主要承重构件表面是否有观察主梁、墩台等主要承重构件表面是否有砼剥落，主梁是否有裂缝或异常变形。对砼表面砼剥落，主梁是否有裂缝或异常变形。对砼表面病害应及时进行修补。病害应及时进行修补。5 5、支座、支座检查支座是否清洁，位移是否受阻，上、下各部分是否密贴，固定是否牢固等。对桥梁支座出现的下列缺陷：连结螺栓松动，垫石破损或裂纹，支座滑动面干涩、锈蚀，橡胶老化、变形、破裂，
21、支座垫板翘曲、断裂等，应及时修复更换，并进行防锈处理。定期检查和维护的补充规定定期检查和维护的补充规定斜拉桥斜拉桥1、斜拉索、斜拉索桥梁建成三年内，每季度选择季平均最高和最低气温进行一次索力测量，第四年起，每年选择年平均最高和最低气温进行一次索力测量，并作好记录。当实测索力与成桥初始索力相差超过+10%时，应及时向原设计单位和主管部门报告，以决定是否进行索力调整。2、减振装置、减振装置每半年在大风及雨天等气候条件下对拉索减振效果进行检查，每年对拉索导筒内置式减振装置进行一次开筒检查，如发现内置式减振装置损毁，应及时予以更换。3、拉索锚头、拉索锚头每半年对拉索导筒内的积水情况进行一次开筒检查。发
22、现积水应及时排除，同时对导筒进行除湿并封闭。定期检查和维护的补充规定定期检查和维护的补充规定4钢箱梁钢箱梁桥梁建成三年内每季度，其后每半年对钢箱梁桥梁建成三年内每季度，其后每半年对钢箱梁箱内连接件、焊缝的可靠性进行一次检查，并全面箱内连接件、焊缝的可靠性进行一次检查，并全面检查箱梁内、外壁钢板的锈蚀情况。检查箱梁内、外壁钢板的锈蚀情况。对采用抽湿防护的钢箱梁，应每月检查一次抽对采用抽湿防护的钢箱梁，应每月检查一次抽湿机的运转情况及钢箱内空气湿度。湿机的运转情况及钢箱内空气湿度。对钢箱梁锈蚀应及时进行防腐处理，并采取措对钢箱梁锈蚀应及时进行防腐处理，并采取措施保证箱梁内空气湿度符合要求。施保证箱
23、梁内空气湿度符合要求。桥梁建成后每年选择当年平均最高和最低气温桥梁建成后每年选择当年平均最高和最低气温对主梁进行一次线形观测，并将观测的线形绘制成对主梁进行一次线形观测，并将观测的线形绘制成图，与成桥初始线形进行比较，发现异常应及时报图，与成桥初始线形进行比较，发现异常应及时报告。告。定期检查和维护的补充规定定期检查和维护的补充规定大跨度梁式桥大跨度梁式桥1 1、主梁、主梁桥梁建成三年内每半年，其后每年对主梁（箱梁内外侧）进行一次裂缝观测，对发现的裂缝应测量其宽度和长度，记录其位置，对判明属受力原因产生的裂缝，其宽度大于0.1mm时应及时向原设计单位和主管部门报告。并应加大观测密度，分析裂缝发
24、展趋势。桥梁建成三年内，每季度选择季平均最高和最低气温对主梁进行一次线形观测；第四年起，每年选择年平均最高和最低气温对主梁进行一次线形观测，并绘制成图，与成桥初始线形相比，如发现异常，应加大观测密度，分析变形发展趋势。2 2、墩台、墩台桥梁建成三年内每半年，其后每年应对墩台位移、沉降进行一次观测，并做好记录。桥梁建成一年内每半年，其后每年应对墩台砼进行一次裂缝观测，对发现的裂缝应测量其宽度和长度，记录其位置，当裂缝宽度大于0.2mm或墩台出现砼龟裂等病害时，应及时向原设计单位和主管部门报告。对小于0.2mm的裂缝及时进行封闭，并跟踪观测其变化情况。定期检查和维护的补充规定定期检查和维护的补充规定
