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摘要:為了提高農村公路橋梁的運營養(yǎng)護水平,文章分析了農村公路橋梁上部結構、下部結構、橋面系、橋梁支座的典型病害特點及成因,并提出了橋梁病害的養(yǎng)護時機確定方法,從完善養(yǎng)護管理體系、制訂養(yǎng)護方案、完善養(yǎng)護數(shù)據(jù)管理工作等方面探討了農村橋梁養(yǎng)護的管理要點,研究成果可為類似農村公路橋梁養(yǎng)護提供一定的理論指導。
關鍵詞:農村公路;橋梁病害;病害成因;養(yǎng)護措施
1農村公路橋梁的典型病害形式及成因
1.1橋梁上部結構
橋梁上部結構是直接承受車輛及行人荷載、外部環(huán)境變化的結構,也是農村公路橋梁的關鍵部分之一。梁式橋的上部結構有主梁、橫隔梁等,拱式橋的上部結構有主拱圈、立墻立柱等,需分別對其典型病害形式進行分析。(1)梁式橋。農村公路梁式橋上部結構病害以混凝土裂縫為主,而裂縫主要表現(xiàn)為結構性裂縫和非結構性裂縫兩種形式?;炷亮芽p可能出現(xiàn)在橋梁上部結構的跨中、支座、腹板、梁底等部位,不同位置裂縫形態(tài)和產生原因有一定的差異,具體如表1所示。(2)拱式橋。農村公路拱式橋梁上部結構病害以表面風化、主拱圈裂縫等為主。主拱圈裂縫包括剪切裂縫、貫通裂縫、劈裂破壞等,主要原因在于結構設計不合理、圬工強度小、橋墩橋臺移位等。其中,剪切裂縫、劈裂破壞分別是因為主拱圈抗剪強度和抗壓強度不足而引起的;貫通裂縫與主拱圈抗彎強度及橋墩橋臺的不均勻沉降密切相關[1]。
1.2橋梁下部結構
(1)蓋梁。蓋梁起著“承上啟下”的作用,既承受來自上部結構的荷載,同時又將該荷載傳遞到橋墩。蓋梁主要受到彎拉力和剪切力作用,容易產生裂縫,尤其是立柱頂上方的蓋梁,由于長期承受負彎矩,裂縫分布更加密集。同時,橋梁伸縮縫處的橋墩蓋梁受到含氯離子較多的河水或雨水侵蝕,蓋梁鋼筋或剪力筋容易被腐蝕破壞。(2)橋梁墩臺。農村公路橋梁墩臺如果設置在水中,在水流或漂浮物撞擊作用下容易產生混凝土剝落、豎向裂縫、水平裂縫、橋臺開裂等病害。根據(jù)相關病害統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知,農村公路橋梁墩臺80%以上的病害都是裂縫。不同類型的裂縫病害成因如下:豎向裂縫是橋梁基礎的橫向差異沉降變形造成的;水平裂縫是橋梁結構相鄰兩跨水平受力不均勻造成的;如果橋臺臺背回填壓實度不滿足規(guī)范要求或地基承載力較小,則墩臺在外荷載作用下會出現(xiàn)下沉、傾覆等現(xiàn)象,最終導致橋臺產生開裂病害。(3)橋梁基礎。橋梁基礎的主要功能是將上部荷載傳遞給地基,其缺陷以基礎沉降、滑移、隆起為主[2]。①基礎沉降滑移。農村公路橋梁基礎是允許微小的沉降變形或水平滑移的,但是如果其值超過某一臨界點可能危及橋梁結構整體穩(wěn)定性。基礎沉降是因為原地面基底承載力不足或地基處理措施不當,從而導致橋梁結構在各種外力作用下,基底在一定深度范圍內產生較大的附加應力。基礎滑移是由于橋梁基礎受到較大的水平力或沖擊力,使得水平抗滑力與水平下滑力的比值小于規(guī)范允許的安全系數(shù)。②基礎隆起。如果橋梁工程修建在季節(jié)性凍土地區(qū),在反復凍融循環(huán)作用下,則橋梁基礎材料的耐久性會不斷降低。同時,凍脹力會將橋梁基礎上抬,導致基礎隆起。埋置深度小于5m的淺基礎受凍融循環(huán)的影響程度要遠大于深基礎,需及時對其進行加固養(yǎng)護。
1.3橋面系
農村公路橋梁的橋面系主要包括橋面鋪裝、伸縮縫裝置、人行道、欄桿、護欄、防排水系統(tǒng)、照明、標志等要素,其病害類型會對行車舒適度和安全性產生直接影響。不同橋面系要素的常見病害形式如表2所示[3]。
1.4橋梁支座
如果橋梁支座出現(xiàn)病害,其基本變形能力(轉角和位移等)就會產生一定程度的損失,存在安全隱患。農村公路橋梁常用支座形式主要有簡易支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座、聚四氟乙烯板式支座等,不同類型的支座,其病害形式也不完全一致。例如,簡易支座病害主要有油毛氈老化、破損;板式橡膠支座病害主要有老化變質、開裂、外鼓、位置串動、脫空或剪切超限;盆式橡膠支座病害主要有鋼盆銹蝕、螺栓剪斷;聚四氟乙烯板式支座病害主要有老化、臟污、磨損。
2農村公路橋梁病害養(yǎng)護時機的確定
(1)橋梁技術狀況評定方法。橋梁技術狀況評定包括橋梁構件、部件、橋面系、上部結構、下部結構和全橋評定。橋梁總體技術狀況評定等級和橋梁技術狀況分類界限如表3所示。橋梁技術狀況評定分為一般評定和適應性評定。一般評定是依據(jù)橋梁定期檢查資料,通過對橋梁各部件的技術狀況進行綜合評定,劃定橋梁各部件及總體技術狀況類別,進而提出各類橋梁的養(yǎng)護措施,其評定方法應按現(xiàn)行《公路技術狀況評定標準》(JTG5210—2018)執(zhí)行。對一般評定劃定的各類橋梁,應分別采取不同的養(yǎng)護措施:一類橋梁進行正常養(yǎng)護;二類橋梁需進行小修;三類橋梁需進行中修,酌情進行交通管制;四類橋梁需進行大修或加固,及時進行交通管制,如限載、限速通過,當缺損嚴重時應關閉交通;五類橋梁需進行加固、改建或重建,及時關閉交通。(2)決策樹法。決策樹法用于確定橋梁病害養(yǎng)護時機,需要先建立“樹結構”,同時結合當?shù)亟涷灪拖嚓P專家的意見,不斷細化決策方案,最終給出最佳的養(yǎng)護時機。然而農村公路橋梁養(yǎng)護時機影響因素較多,決策樹結構較復雜,一旦增刪某一項因素,均應再次建立決策樹結構,這樣會顯著增加工作量。
3農村公路橋梁養(yǎng)護措施
3.1橋梁養(yǎng)護原則
目前農村公路橋梁加固養(yǎng)護措施較多,在選擇加固養(yǎng)護方案時要綜合考慮當?shù)氐慕洕夹g水平和橋梁現(xiàn)狀等因素,盡可能選擇施工難度小、工程造價低、對交通影響小、對原結構不損傷或少損傷的加固養(yǎng)護方案。
3.2橋梁養(yǎng)護措施
(1)完善養(yǎng)護管理體系。為了提高農村公路橋梁的養(yǎng)護管理水平,要建立完善高效的養(yǎng)護管理體系,具體工作如下:第一,加強對技術人員的培訓工作,提高其對橋梁養(yǎng)護工作的重視程度,提高業(yè)務能力;第二,養(yǎng)護運營單位應盡可能加大資金、人員、設備的投入,確保養(yǎng)護工作的順利進行;第三,明確養(yǎng)護作業(yè)責任主體,并加強職能部門的監(jiān)督管理。(2)制訂養(yǎng)護方案。農村橋梁養(yǎng)護一般包括日常養(yǎng)護與定期養(yǎng)護。為了充分掌握橋梁運營狀況,在資金、人員允許的條件下,日常養(yǎng)護應至少1天1次,工作內容主要是將橋梁外觀及可能產生的病害情況記錄歸檔。在定期養(yǎng)護之前,應對橋梁狀況開展整體性評定,并確定合理的養(yǎng)護時機和相應的車輛管控措施。(3)完善養(yǎng)護數(shù)據(jù)管理工作。利用數(shù)字化技術建立農村公路橋梁養(yǎng)護數(shù)據(jù)庫,動態(tài)更新橋梁養(yǎng)護信息,確保橋梁養(yǎng)護檔案客觀、真實、完整,使各級橋梁管理機構實現(xiàn)資料共享,以此提高橋梁養(yǎng)護管理效果。
4結論
文章分析了農村公路橋梁的典型病害形式、成因以及養(yǎng)護時機,提出了有效的養(yǎng)護管理措施,主要得到了以下結論:(1)在車輛及行人荷載、水流沖擊、外部環(huán)境變化等因素的影響下,農村公路橋梁各構件病害形式和成因也存在一定差異。(2)農村公路橋梁養(yǎng)護時機不宜過早也不宜過晚,養(yǎng)護時機評定可選擇橋梁技術狀況評定方法、決策樹法等。(3)農村公路橋梁應選擇施工簡單、成本低、對原結構損傷小的養(yǎng)護方案,并可從完善養(yǎng)護管理體系、制訂養(yǎng)護方案、完善養(yǎng)護數(shù)據(jù)管理工作等方面來加強農村橋梁養(yǎng)護管理。
參考文獻:
[1]黃建強.公路混凝土橋梁常見病害與成因分析及處治方法[J].公路交通科技(應用技術版),2014,10(1):46-49.
[2]趙麗華,溫濤.公路橋梁病害成因分析及養(yǎng)護管理措施[J].內蒙古公路與運輸,2012(5):77-78.
[3]謝波.高速公路橋梁伸縮縫的養(yǎng)護加固與更換施工[J].工程技術研究,2020,5(2):95-96.
作者:陳華濤 單位:廣東交粵工程檢測有限公司