桥梁养护技术手册

桥梁养护技术手册在长期的使用过程中，由于环境影响、大交通量、超载、结构本身的缺陷、维护不当或不及时等等因素，桥梁结构会产生一定的损伤和病害。超载中出现裂缝，是结构构件出现病害的最直观的表现，特别是裂缝出现在构件受力最不利位置时，应引起高度重视。超载裂缝的存在，会导致内部钢筋受到侵蚀，腐蚀产物体积膨胀，使混凝土保护层沿钢筋方向出现裂缝，严重者混凝土保护层完全脱落，影响结构耐久性能。此外，桥梁一般病害还包括构件表面蜂窝、空洞以及破损，钢构件锈蚀，支座脱落、失效等。1、桥梁结构中常见裂缝及处置方式1.1砖石砌体结构中的常见裂缝及成因砖石砌体产生裂缝是常见的一种缺陷。裂缝的产生将对结构的耐久性、美观、强度和刚度等方面产生不同程度的影响。砖石砌体裂缝根据其产生的原因，主要可分为如下几种。(一)沉降裂缝：沉降裂缝是砌体最常见的一种裂缝．沉降裂缝一般是由地基基础沉降和砌体灰缝沉降引起的。基础沉降产生的砌体裂缝有斜面裂缝、垂直裂缝和水平裂缝三种。(二)温度裂缝：砖石砌体不均匀受热，温差较大时亦易引起裂缝。(三)砌体的强度不足及荷载引起的裂缝：由于砌体强度不足及荷载引起的裂缝形式有水平裂缝、竖直裂缝及斜向裂缝几种。1.2混凝土构件的裂缝混凝土构件出现裂缝的形式很多，根据裂缝产生的原因，一般可分为：由自身应力形成的裂缝与荷载作用下产生的裂缝两大类。（一）混凝土自身应力形成的裂缝1）收缩裂缝：混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈现含水搬度。因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。2）温度裂缝：温度应力超过混凝土强度时，即产生裂缝，称为温度裂缝。例如大体积混凝土灌注之后由于水化放热，内部温度很高，如无妥善散热措施，由于内外温差太大，很易形成温度裂缝。蒸汽养护及冬季施工时，若措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，也易发生温度裂缝。当构件较长且两端固定时，由于周围温度变化将产生附加的温度应力，该附加应力和原有内力的合力超过混凝土强度时就会产生破坏裂缝等等。(二)荷载作用下产生的裂缝1）弯曲裂缝：在超载上施加弯矩时，将产生弯曲裂缝。对受弯构件和压弯构件来说，弯曲裂缝首先出现在弯矩最大的截面的混凝土受拉区。随着荷载的增大，裂缝宽度增大，长度延伸，数量增多，裂缝区域逐渐向两侧发展。2）剪切裂缝：剪切裂缝有时也称斜裂缝。首先发生在剪应力最大的部位。对受弯构件和压弯构件，往往发生在支座附近，由下部开始，沿着与轴线成25~50。左右的角度裂开。随着荷载的增大，裂缝长度将不断增长并向受压区发展，裂缝数量不断增多，裂缝区也逐渐向跨中方向扩大。3）断开裂缝：钢筋混凝土构件受拉时，进入整个截面的裂缝称为断开裂缝。受拉构件在荷载作用下产生的裂缝均沿正截面开展，裂缝间距有一定规律性。受拉构件在内力较小时，混凝土和钢筋均匀承受拉力，拉应力值较小不超过混凝土抗拉极限，这是未出现裂缝的构件的工作状态。随着内力增大，混凝土内拉应力达到其受拉极限，产生裂缝并退出工作，全部拉力由钢筋承担，这是允许出现裂缝的构件的工作状态。荷载继续增大，钢筋应力达到极限，钢筋伸长率较大，裂缝很宽超过设计规范允许宽度的许多倍，这时多为使用所不允许的或构件将接近破坏的状态。4）扭曲裂缝：混凝土构件受扭转与弯曲同时作用而产生的裂缝称为扭曲裂缝。该裂缝一般呈45°倾斜方向。5）局部应力引起的裂缝：局部应力引起的裂缝，主要表现在：墩台支座处受到较大局部压力，构件突然受到冲击荷载；构件角隅处，超载梁端锚固端受到较大局部应力而引起裂缝。受力裂缝易出现部位（一）构造示意简图原因上部结构简支梁①跨中弯拉裂缝②1/4跨径处腹剪、弯剪裂缝③支座处因局部承压不足引起的开裂连续梁①跨中弯拉裂缝②反弯点处弯剪裂缝③超载处负弯矩弯拉裂缝④支座处因局部承压不足引起的开裂悬臂梁①跨中弯拉裂缝②牛腿处应力集中开裂③超载处负弯矩弯拉裂缝④支座处因局部承压不足引起的开裂刚构①跨中弯拉裂缝②角隅处应力集中开裂③立柱处弯拉裂缝斜腿刚构①跨中弯拉裂缝②角隅处应力集中开裂③斜腿处弯拉裂缝拱式①跨中弯拉裂缝②拱肋连接处弯剪裂缝③拱脚处负弯矩受弯裂缝受力裂缝易出现部位（二）构造形式示意简图原因下部结构重力式桥墩①支座底面受压病害②墩身偏压构件弯拉裂缝③水面处受压或冲刷病害单柱式桥墩①支座底面受压病害②盖梁顶面负弯矩受拉裂缝钻孔桩桩式桥墩①支座底面受压病害②盖梁受弯裂缝③横系梁弯剪裂缝④横系梁与桩连接处剪切裂缝⑤与水面处交接处受压或冲刷病害T形桥墩∏形桥墩①支座底面受压病害②悬臂根部应力集中病害③盖梁跨中受拉病害Y形桥墩①支座底面受压病害②Y形交接处③混凝土接缝处受力裂缝易出现部位（三）构造形式示意简图原因下部结构轻型桥台①支座底面受压病害②支撑梁③耳墙扶壁式桥台①支座底面②台身③基顶重力式桥台①支座底面②台身框架式桥台①支座底面②混凝土浇筑界面③角隅处1.3裂缝的处置方式（一）裂缝修补的必要性根据经验，裂缝是否需要修补，应从多个方面进行判定和考虑：1）若裂缝超过线性规范限值，均应予以修补，以确保结构的耐久性及强度。2）若裂缝较细小（宽度小于0.15mm）、数量较少且不继续发展的，对梁体刚度等不会造成明显影响的，钢筋不至于锈蚀的情况下，裂缝可暂不修补。3）若裂缝宽度成发展趋势，超过桥梁相应规范限值的，应予以修补。4）若裂缝宽度虽未增加，但裂缝数量增多时，应予以修补。（二）裂缝修补的常用方法通常，针对不同类型的结构裂缝，视开裂的具体情况，应先根据开裂原因对结构本身进行加固，从根源上抑制裂缝继续开展，然后再根据裂缝的严重程度对裂缝采取不用的维修方式。其主要目的是恢复结构的整体性、保持结构的强度、刚度、耐久性、抗渗性及外形的美观。目前常用的方式有：1）表面封闭修补法：即采用抹浆、凿槽嵌补、喷浆、填缝的方法使结构表面裂缝封闭。2）压力灌浆修补法：即采用水泥灌浆或者化学灌浆的方式，将浆液灌满结构内部裂缝中。3）表面粘贴玻璃布或钢板等材料法，即可达到封闭裂缝的目的，又能提高结构的强度和刚度。2、混凝土结构常见缺陷及处理方法2.1混凝土结构常见缺陷混凝土结构的常见缺陷主要包括：1）结构本身存在的先天性缺陷，如混凝土的空洞、蜂窝、麻面；2）钢筋、钢绞线及锚具锈蚀；3）混凝土因表面风化、钢筋锈蚀而发生剥落；4）结构连接部位发生开裂、断裂等损伤；5）各种因素影响下，结构产生裂缝；6）车辆撞击、刮蹭导致的结构掉角、缺边、混凝土脱落等损伤。2.2混凝土缺陷的养护维修混凝土缺陷的养护维修主要包括下述几个方面：1）清除表面污垢，污垢宜用清水洗刷，不得使用有腐蚀性的化学清洗剂。2）修补混凝土空洞、破损、剥落、表面风化时，应先将松散部分清除，再用高强度等级混凝土、聚合物混凝土、改性环氧混凝土、聚合物砂浆或改性环氧砂浆等进行修补。新补的混凝土或砂浆要浇筑或涂抹、填塞密实，且与原结构应结合牢固、表面平整。3）梁体若发现露筋或保护层剥落，应先将松动的保护层凿去，并清除钢筋锈迹，然后修复保护层。如损坏面积不大可用环氧砂浆修补，如损坏面积过大可用喷射高强度等级水泥砂浆的方法修补。4）空气、雨水、河流水中含有对混凝土和钢筋有侵蚀的化学成分时，应对桥梁结构进行防护。5）对损伤较为严重的构件及时予以加固或更换。2.3有关注意事项1）在昼夜平均气温低于5℃的冬季维修桥梁时，对维修的混凝土构件应采取保温措施，保证修补材料的凝固硬化。2）用于修补的混凝土、砂浆等，其强度和其他质量指标应不低于原桥材料。修补用的混凝土、砂浆强度等级应比原强度等级提高一级。3）受拉区修补用的混凝土宜用环氧树脂配制，受压区修补用的混凝土可用膨胀水泥配制。用水泥混凝土或砂浆修补的构件应加强养生，有条件时宜用蒸汽养生或封闭养生。3、支座常见病害及处理方法3.1常见支座的主要病害1）板式橡胶支座：主要病害：支座本身老化龟裂、钢板外露、钢板锈蚀、不均匀鼓出及脱落、支座局部脱空、支座剪切变形甚至超限、支座位置串动、支座垫石部位缺陷等。2）盆式支座主要病害：钢板裂纹和变形、钢件脱焊、钢件锈蚀、聚四乙烯板磨损、支座位移超限、支座转角超限、螺栓变形或断裂、锚固螺栓剪断或拔出、支座垫石部位缺陷等病害。3）铸钢支座主要病害：钢部件裂纹变形等损伤、锚固件及定位件失效等、活动支座不活动、转角超限、支座垫石部位缺陷等等病害。3.2常见病害的主要处置措施对于支座劣化或损伤的检查方法以及修补的紧急程度等，各国都有不同标准及要求，本文根据多年实践列出将为常用的处理措施见表3表3支座的病害和修补方法分类构成构件损伤特征可能的原因修补及加固方法上部工程安装部分主梁部分支座附近变形、裂缝混凝土的变形、螺栓类损伤薄弱部位加强安装螺栓破断焊接部位劣化/螺栓强度低再焊接和螺栓更换脱落连接不足、振动换新再连接松弛再连接支座本身上下支座上下支座垂直荷载支持部分开裂、强度底、支座压坏、其他支座更换压坏滑动面、转动面生锈漏水、堆积、逐年老化除锈后注入润滑剂支承板间隙强度低、施工不好、其他垫板调整或重做开裂、压坏活动不灵活磨损、生锈除锈后注入润滑剂铰中央开裂处破坏强度低、腐蚀、逐年老化修正或更换转动不灵活出现生锈除锈后注入润滑剂滚筒移动方向偏离安装时的施工误差修正或更换滑脱偏载、腐蚀支座更换支座本身极微小龟裂逐年老化部分修补龟裂逐年老化部分修补或支座更换侧面部位异常鼓出偏载、上下部面的平行和加工不好不适合部位修正或支座更换上下面裂隙偏载、施工管理垫板调整或重浇砂浆限位装置断面缺角强度低、腐蚀、老化、间隙量不够更换断面破断移动间隙不足间隙量不够切割螺栓类破断强度低、腐蚀、逐年老化换新再连接脱落连接不足、老化、振动松弛再连接防尘装置破损逐年老化更换其他部分生锈除锈后再涂装下部工程安装部位底板焊接部位开裂强度低、逐年老化再焊接和螺栓更换锚固螺栓破断强度低、腐蚀、逐年老化更换拔出埋入长度不够、后浇材料不密实松弛连接不足、密贴性再连接支座开裂保护层不够灌注或重浇压坏逐年老化、施工管理再浇筑垫石裂缝/压坏边缘距离和加强钢筋不足边缘加宽、其他其他从间隙部分漏水伸缩装置部位不合适伸缩装置的修补砂土堆积修补时的清扫不彻底1）支座的维修：1板式橡胶支座局部脱空时，可采用填塞楔形钢板维修。2辊轴支座的实际纵向位移，应与计算的正常位移相符；当纵向位移大于容许偏差或有横向位移时，应加以修正。当辊轴出现不允许的爬动、歪斜或摇轴倾斜时，应校正支座的位置。2）支座的更换：超载支座如产生故障不能正常发挥作用或有如下缺陷时，应综合分析病害产生的原因和影响，并予以更换：1支座的固定锚栓剪断，滚动面不平整，轴承有裂纹或切口，辊轴大小不合适，混凝土摆柱出现严重开裂、歪斜等，必须更换；2支座座板翘起、变形、断裂时应予以更换；3板式橡胶支座出现严重不均匀压缩变形，或发生过大的剪切变形、中间钢板外露、橡胶开裂、老化变质时应及时更换；4小跨径(板)桥油毡支座的油毡垫层损坏、掉落、老化，应予更换；5盆式支座组件损坏，影响正常使用，应予更换；6滑板支座滑动面磨损严重，并造成其他构件出现病害，应予更换；7固定支座有大量的锚栓剪断，造成其他构件出现病害，应予更换；8钢支座主要受力部件出现脱焊、钢部件磨损出现陷凹，或出现较大裂缝、牙板折断或辊轴连杆螺丝剪断、支座卡死等，应予更换。9支座其他影响桥梁正常运营或结构受力安全的病害。3）注意事项：支座更换时宜将同一墩台上的同一排支座全部更换。支座技术要求，应按《超载规范》JTG/TJ22-2008和《公路桥梁超载技术规范》JTG/TJ23-2008相关规定执行。支座顶升更换4、桥面铺装常见病害及处置措施4.1超载超载铺装层的常见病害及维修措施1）超载混合料桥面出现泛油、拥包、裂缝、波浪、坑槽车辙等病害时，应及时处置。当损坏面积较小时，可局部修补；损坏面积较大时，可将整跨铺装层凿除，重铺新的铺装层。2）桥面铺装长期含水浸泡造成的脱落、拥包，应有效改善排水措施后，再进行面层修补。3）老化的沥青超载，宜进行铣刨更新处理，不应在原桥面上直接加铺沥青混凝土结构进行补