浅谈超限运输对公路桥梁的破坏

浅谈超限运输对公路桥梁的破坏发布时间：2006-10-27作者：张林摘要：分析了超限运输对各种桥梁结构及桥面系的破坏机理及病害状况，并探讨了解决对策及桥粱养护中应注意的问题。O前言近年来随着交通量的增加特别是超载车辆的大幅增加，使国省干线公路、桥梁不胜重荷，从而埋下了不少安全隐患并引发了许多安全事故。特别是近期辽宁盘锦大桥的跨塌事件，更加引起了大家对超限运输治理的关注。汽车超载主要有三种情况：一是早期修建的老桥由于建设标准低，超龄负载运营；二是桥梁通行的车流量超过原设计：三种是车辆违规超载。前两种产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加；后者是车辆使用者违法超载营运，后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。例如，混凝土桥梁一直被认为具有足够的耐久性，但在汽车超载作用下，可能发生开裂；裂缝即使在荷载卸除后能够闭合，但由于混凝土结构内部已经受到损伤，构件的开裂弯矩降低、刚度下降；于是在正常使用荷载作用下，本来不该开裂的结构产生裂缝或本来较小的裂缝成为超出规范允许的裂缝或产生较大的变形。这些都会对结构长期的使用性能和耐久性产生不利的影响。我国公路桥梁设计中，计算荷载汽车车队分为汽车一10级，汽车一15级，汽车一20级和汽车超一20级四个等级，我国交通部《超限运输车辆行驶公路管理规定》对公路上运行的各种机动车辆的轴载质量限值及车货总质量限值作了明确规定。超过上述限值的超重车辆运输，应向省、市公路管理机构办理申批手续，由公路管理机构选定合理的运输路线，验算桥、路承载能力，制定通过方案，对运输线路、桥梁等采取必要的加固改建措施，运输车辆需持公路管理机构签发的《超限运输车辆通行证》在批准的时间和指定的公路上行驶。然而，目前许多运输企业受利益的驱使，无视《公路法》和交通部《超限运输车辆行驶公路规定》等法律、法规的规定，超限车辆、大吨小标车辆在公路上任意行驶。据有关资料统计，在全国治理超限运输前，国省道干线公路上行驶的各类超限运输车辆的比例占20％以上，某些运煤路线上甚至高达70％~80％，许多超限车辆的质量大大超过限值的规定和桥涵的设计承载能力，使公路、桥梁严重损坏、严重的甚至跨塌。超限运输对公路路面的破坏作用已经论述得比较多，如众所周知的“四次方法则”，即汽车对路面的破坏作用与汽车轴载质量的n次方成正比(n≈4)。本文针对保定市情况讨论超限运输对公路桥梁的破坏作用。1超限运输对桥梁结构的破坏作用保定市公路桥梁设计荷载除高速公路为汽车一超20级外，均为汽车-20级及以下，少数20世纪70年代以前建造的桥梁设计荷载只有汽车-10级。超限车辆通过桥梁在最不利位置时的弯矩都大大超过了桥梁的设计荷载。超限车辆行驶会造成公路桥梁结构损伤。这种损伤一般是累积性的，达到一定程度会引起破坏，影响安全和使用，使桥梁寿命缩短，使一些桥梁成为危桥。保定市一些桥梁远未达到设计使用年限，就由于超限运输的破坏而被迫进行加固维修，甚至拆除重建。1．1超限运输对梁板桥结构的破坏作用1．1．1产生过大的弯矩使梁板产生弯曲裂缝。弯曲裂缝为垂直裂缝，首先出现在跨中附近，从底边向上发展，随着荷载的增大，裂缝宽度增大，长度延伸，数量增多，裂缝区域向两侧发展。1．1．2产生过大的剪力，使梁板支座附近产生剪切裂缝。剪切裂缝为斜裂缝，与轴线成25~50°左右的角度，自下部开始往上发展，随着荷载的增大，裂缝长度不断增长并向受压区发展，裂缝数量不断增多，裂缝区域也逐渐向跨中方向发展。1．1．3过大的荷载，使装配式板桥的铰缝混凝土开裂，导致桥面横向分布削弱，桥板承受荷载增加。严重时铰缝混凝土破坏，形成单块桥板受力，使桥板断裂，产生险情，严重威胁桥梁和行车安全，如不及时采取措施，将造成严重事故。1．1．4超限车辆通过时，由于梁式桥的主梁受力不均匀，使梁间横隔板产生裂缝，接头混凝土脱落。据调查，保定市公路梁板桥各类裂缝较普遍，112国道、207国道、河龙线、保涞线、无繁线等车流量大，超限运输现象尤为严重，各线桥梁均曾发生过桥板裂缝超过允许值、桥板断裂、基础沉陷等病害，由于发现和处理及时，避免了事故，维护了交通安全。1．2超限运输对钢筋混凝土拱桥结构的破坏作用1_2_1双曲拱桥双曲拱桥是具有我国民族风格的桥型，六七十年代曾在全国推广，保定市境内尚有少数的双曲拱公路桥。这种桥梁由于结构整体性较差，设计荷载偏低，病害率较高，承载能力不足。超限车辆行驶使双曲拱桥的病害加速发展，主拱圈拱项、拱脚附近产生径向裂缝，拱波产生纵向裂缝，肋波结合处产生水平裂缝；腹拱开裂，腹孔微弯板裂缝不断增多、增长、增宽、增深，甚至混凝土碎裂，局部结构破坏。1．2．2桁架拱桥桁架拱桥是在双曲拱桥基础上发展起来的轻型拱桥。超限车辆行驶，使桁架拱薄弱杆件发生裂缝，随着荷载的增加和反复作用，裂缝扩展，导致薄弱杆件断裂，成为危桥，严重威胁行车安全。容蠡线唐河大桥(630m桁架拱大桥)曾发生多排竖杆断裂，采取了限载、维修等措施。由于检查及时、发现及时、抢修及时，未酿成桥毁人亡的严重事故。1．2．3石拱桥保定市公路上石拱桥一般承载潜力较大，病害较少，但也有部分桥梁如保涞线葛条彦桥由于超载作用产生了拱圈变形及横向裂缝。1．2．4桥面微弯板结构保定市轻型拱桥(双曲拱、桁架拱、刚架拱)桥面结构大多是采用微弯板结构，这种结构承载潜力不大，又直接承受车轮荷载作用，病害非常普遍。在超限车辆作用下，先是微弯板局部板块底部跨中出现裂缝，继而裂缝逐渐发展直至混凝土碎裂、脱落，局部结构破坏，危及桥梁及行车安全；有的桥梁还出现全桥微弯板大面积破损。2超限运输对桥面系的破坏作用桥面系中桥面铺装和伸缩缝是车辆直接作用的部分，直接承受车轮荷载的压力、冲击、剪切与磨耗，并要求与主要承重结构必需共同受力，协调变形。超限车辆行驶使上述作用力大大增加，同时以往桥面铺装设计没有特别的计算，只是配置少量构造钢筋，因此，桥面铺装和伸缩缝病害十分普遍。致使桥梁建成不久，桥面铺装即产牛裂缝，有不规则的网状裂缝，较规则的纵向、横向裂缝及较严重的碎裂等，使行车颠簸不适。病害进一步发展，可影响主体承重结构，使主体承重结构受损，如空心板顶板混凝土被压碎，T梁翼板混凝土边缘被压碎，以致在桥面卜形成窟窿，严重影响行车安全。超限运输使桥面伸缩缝寿命大大缩短，保定市某些干线桥梁上普通橡胶和钢板伸缩缝使用不到一年，即严重破损：锚固件松动脱落，橡胶板、钢板脱落，伸缩缝边缘混凝土破碎。不但影响车辆行驶，而且危及交通安全，成为困扰养护工作的老大难问题。为此，公路养护管理部门每年都要安排大中修经费对老式的橡胶板、钢板伸缩缝进行改造。3几点思考与建议第一，超限运输毁坏公路、桥梁，威胁公路安全畅通，危及人民生命财产安全，必须继续加大治理力度。第二，根治超限运输要进一步完善相关法律、法规，由政府牵头，多管齐下，环环相扣，协调一致，重拳出击。第三，重型汽车运输的发展应适当、有序，应和我国的道路状况及国力相适应。同时，车辆荷载标准的制定宜适当超前。第四，公路管理部门要加强对超限运输管理的力度，在重要的干线公路上应普遍设立超限运输固定检测站和流动检测点，实行以超载卸货为主的管理，扼止超限运输的发展。第五，公路管理部门应加强对公路桥梁的检查养护和管理，确保桥梁安全使用，特别要防止发生恶性事故。桥梁检查制度要落到实处，应定期对桥梁进行健康检查，维护桥梁安全。对发现的桥梁病害要及时维修，彻底改变以往“养路不养桥”的情况，养护检查考评时要严格对桥梁技术状况的要求，使桥梁保持良好的技术状态。第六，有计划地对危桥进行改造。危桥改造中，对旧桥的处理要慎重，既要坚持技术标准，又要充分利用原有结构，对许多有利用价值的原有桥梁结构，应通过加固，恢复其承载能力，延长使用寿命，不能简单一拆了之，以节约宝贵的建设资金。