公路桥梁的病害及防治措施.doc

摘 要
公路桥梁作为交通运输的枢纽，直接影响着交通的流量和荷载。当它投入使用一定时间后，往往由于设计的局限和施工的欠缺，使其难以适应日益繁重的交通量，而且随着运输设备的高速发展和车轮负载的不断增长，使公路桥梁常常处于超负荷运行的状态，从而逐步成为交通运输线上的“瓶颈”。如果不及时采取有效的维修加固措施，轻则要限速减载，影响通行能力，重则造成运输中断，因此成为困扰市政、公路、铁路等有关部门的一大难题。为此，本文针对桥梁在处于超负荷运行状态时成为交通运输的“瓶颈”这一难题，剖析公路桥梁缺陷成因，存在问题的部位和主要解决的问题，提出必要的技术方法和相关的新材料。
关键词:公路桥梁;病害;加固，防治措施

Abstract
Road and Bridge as a transportation hub, a direct impact on traffic flow and load. When it is put into use after a certain time, often due to design limitations and the lack of construction, making it difficult to adapt to increasingly heavy traffic, and with the rapid development of transport equipment and wheel load is growing, so often in overloaded roads and bridges running state and gradually become a transportation line to the "bottleneck." If you do not take timely and effective maintenance and strengthening of measures to speed limits ranging from load shedding, affecting capacity, it caused heavy transport disruption, it has become troubled municipal, highway, railway and other relevant departments a major problem. Therefore, this paper bridges in the state is becoming overloaded transport "bottleneck" the problem, analyzing causes of defects in roads and bridges, there are problem areas and major problems, make the necessary techniques and new materials related to .
Key words: highway bridges; disease; reinforcement, control measures

目 录
1 前言 1
2 公路桥梁存在的常见病害 1
2.1 主拱圈裂缝病害 1
2.2 钢筋锈蚀病害 1
3. 桥梁下部结构的施工技术探讨 2
3.1 扩大基础施工 2
3.1.1 测量放样 2
3.1.2 挖基和排水 2
3.2 基坑开挖方法 2
3.3 基础浇筑 2
3.4 桥台浇筑 2
3.5 墩柱浇筑 3
3.6 桥墩盖梁浇筑 3
4 桥梁施工方法概述 3
4.1 桥梁基础施工 3
4.2桥梁上部结构的施工 3
5 混凝土构件裂缝缺陷及产生原因 4
6 几项桥梁施工技术保障工程质量 4
6.1 预应力混凝土工程 4
6.2 临时支座的预制 5
6.3 承台施工 5
7 施工方案对施工质量的影响 6
7.1 施工方案可以保证工程施工质量 6
7.2 施工方案对施工质量的指导 6
7.3 正确的技术手段是施工质量的保证 6
7.4 质检及其标准是施工方案的依据和质量目标 7
8 施工方案对施工成本的影响 7
9 钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因 8
10 公路桥梁加固的重要性 9
11 公路桥梁加固的方法 9
11.1 桥面铺装加固法 9
11.2 加大截面加固法 10
11.3 粘贴碳纤维增强塑料加固法 10
11.4 桥下部结构加固法 10
11.5 灌缝胶灌注法 10
结束语 10
参考文献： 11
致 谢 13

1 前言
桥梁是公路的重要组成部分,随着交通运输量大幅度提高,行车密度及车辆载重越来越大,跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。我们发现桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀(管道灌浆不饱满普遍存在)对桥梁的损害问题非常严重,已需要大量的资金和技术来维护或改建,已成为迫切需要解决的问题。解决桥梁加固中存在的问题,运用方法对旧桥进行维修加固,提高承载能力,确保交通运输安全是目前乃至今后面临的主要任务。
2 公路桥梁存在的常见病害
2.1 主拱圈裂缝病害
a.主拱圈中波纵向裂缝,检查时常发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝。
b.肋、波连接处裂缝。各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝。
c.拱肋裂缝。各孔拱肋均有横向裂缝,有不少是U形裂缝,这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内。
d.横系梁裂缝
2.2 钢筋锈蚀病害
钢筋发生锈蚀时,锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上,从而对周围混凝土形成挤压,造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降,锈蚀剥蚀,使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小,对于以钢筋作为抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力,锈蚀物外流,在结构表面形成锈迹,影响结构美观。
桥梁墩台基础在常年使用过程中,除了承受上部构造荷载外,还将承受土压力,风力,流水压力,冰压力和浮力等等各种力的作用。另外,自然界各种因素的影响作用,以及由于过桥车辆的日益重型化,墩台基础经常受到过重荷载的作用,因此,桥墩台将会出现不同程度的损坏。
主梁裂缝多发生在锚跨中部(正弯矩区)梁的下缘及悬臂梁根部(负弯矩区)上缘,后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂,属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面,雨水易从裂缝渗入梁内,引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
3. 桥梁下部结构的施工技术探讨
3.1 扩大基础施工
3.1.1 测量放样
首先对施工现场进行场地平整，然后根据设计单位交付的经复测后合格的导线点和水准点，使用全站仪和水准仪进行施工放样。桥位勘测阶段所建立的控制网，在精度方面能满足桥梁定线放样要求时，应复测用。放样点不满足时要补充。桥梁的施工控制网，除了用精密测定长度外，还要用它来放样各个桥墩(基)的位置，即定出基础轴线、边线位置及地面标高。并经监理工程师验收合格后，进行下一步的施工作业。
3.1.2 挖基和排水
挖基施工尽量安排在枯水或少雨季节进行。施工前按计划投入劳力、材料、机具，根据工程的施工期限、工地环境及地质情况，基坑拟用机械进行开挖，在机械开挖不到的部位由人工突击挖除，及时检验，随时进行基础浇筑。对埋置深度较大的基础，我们将采取连续作业方法一气呵成。
3.2 基坑开挖方法
垂直坑壁基坑：对天然湿度接近最佳含水量、构造均匀、不发生塌滑、移动、松散或不均匀下沉的基土，基础开挖可采用垂直坑壁基坑开挖法。
斜坡和阶梯形坑壁基坑：基坑深度在5米以内，土的湿度正常、土层结构均匀。采用斜坡开挖或按相应斜坡高、宽比值挖成阶梯形坑壁。
变坡度坑壁基坑：坑基开挖穿过不同土层时，坑壁边坡可按不同土质采用不同坡度。当下层为密实粘质土或岩石时，下层可采用垂直坑壁基。
3.3 基础浇筑
中桥墩柱基础钢筋运到现场绑扎，并预埋墩柱身联接钢筋；桥台基础采用15#片石混凝土。混凝土由拌和站供应，砼罐车运送，片石混凝土掺配片石在小于25％，混凝土送入模内后，用振捣棒震动密实，浇筑时注意做好石笋以便上下层连接同时片石摆放位置上下左右均相隔20cm-30cm。
3.4 桥台浇筑
桥台浇筑装模采用钢模装模，斜面和转弯处不好装模处用竹胶板配合装模。浇筑时水平分层，一般浇筑厚度在3 0cm内。混凝土送入模内后，用振捣棒震动密实，保证表面没蜂窝麻面现象。台帽施工测量放样一定要精确，采用2 5#钢筋混凝土浇筑，钢筋在现场绑扎，台帽支座顶面浇筑时控制好横坡度。
3.5 墩柱浇筑
施工前，拉毛基础和墩柱接触面，并把基础预留的连接钢筋和墩柱钢筋笼焊接。中低墩柱采用预制好的圆形钢模桶一次浇筑成型，模板用吊车安装，模板上口高于混凝土面不少于10-15cm，柱模四周用缆风绳对拉，浇筑时用输送泵输或吊车送入模内，浇筑时水平分层，一般浇筑厚度在3 0cm内。混凝土送入模内后，用振捣棒震动密实，保证表面没蜂窝麻面现象。混凝土灌注完毕后，顶面砼应高出设计标高3—5cm。排柱式墩身，各立桩应保持一致。混凝土强度达到0.2-0.5MPa后，方可脱侧模，采用塑料薄膜包裹保水养护。
3.6 桥墩盖梁浇筑
墩柱顶预留钢筋和墩盖梁连接，桥墩盖梁桥浇筑装模采用钢模装模，斜面和转弯处不好装模处用竹胶板配合装模，采用钢管和木头配合搭建脚手架，并搭建工作作业平台，装好底模后便现场绑扎钢筋，再安装侧模。浇筑时用输送泵输或吊车送入模内，浇筑时水平分层混凝土送入模内后，用振捣棒震动密实，保证表面没蜂窝麻面现象，顶面浇筑时控制好横坡度。
4 桥梁施工方法概述
4.1 桥梁基础施工
一般来说，桥梁基础工程发展到今天，己经不受水文、地质条件的控制，所重视的是工程结构本身和经济效益。目前国内己经拥有了合符我国国清的一整套施工工艺及相应的设备，而特大桥梁基础已经向“组合基础”发展。扩大基础、桩基和沉井在各自的发展中又彼此“联合”[1]。这种联合就是根据不同的水文、地质来发挥各类型式的特点而组成的一个整体，故出现了很多基础形式。
桥梁基础工程由于在地面以下或在水中，涉及水和岩土的问题，从而增加了它的复杂程度，使桥梁基础的施工无法采用统一的模式。但是根据桥梁基础工程的形式大致可以归纳为扩大基础、桩和管桩基础、沉井基础、地下连续墙基础和组合基础几大类。
4.2桥梁上部结构的施工
桥梁上部结构的施工方法，70年代以后随着预应力混凝土的广泛应用，已经得到了迅速发展，并发生了重大的变革。
在钢筋混凝土桥梁的时代，可以说主要是现场浇注的施工方法。由于桥梁类型增加与跨径增大，构件生产的预制化，结构设计方法的进步、机械设备的发展，由此而引起施工方法的进步和发展，形成了多种多样的施工方法。主要有：就地浇注法；预制安装法；悬臂施工法；转体施工法；顶推法施工；移动模架逐孔施工法；横移法施工；提升与浮运施工
5 混凝土构件裂缝缺陷及产生原因
钢筋混凝土简支梁桥常见裂缝有网状裂缝、下缘受拉区的裂缝、腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、运梁不当引起的上部裂缝、梁端上部裂缝、梁侧水平裂缝、梁底纵向裂缝。
预应力混凝土梁、悬臂梁和连接梁桥的常见裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝、腹板收缩裂缝、悬臂梁剪切裂缝、悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝、底板裂缝、箱梁弯曲裂缝、连接梁弯曲裂缝、合拢浇筑段的裂缝、预应力梁下翼缘的纵向裂缝。
构件裂缝产生的主要原因有四方面：一是与材料性质有关的因素，如水泥的反常凝固，混凝土的离析与泛浆，水泥的反常膨胀，骨料中含有泥土，使用了反应性骨料或风化岩、混凝土干燥收缩。二是与施工有关的因素，如混合料搅拌不均匀，搅拌时间过长，用泵压送时水泥量及用水量的增加，灌注顺序的差错，灌注速度太快，振捣不充分，配筋混乱，保护层厚度不够，施工缝处理不当，模板变形，漏浆，支架下沉，脱模过早，硬化前受振动和荷载作用，初期养生中急剧干燥，养生初期冻害。三是与环境条件有关的因素，如周围环境与湿度的变化，构件内外温度的差异，反复冻融，内部钢筋锈蚀，因火灾而使混凝土表面受高温熏烤，受盐类的化学腐蚀。四是与构造、外力有关的因素，如设计荷载以内的荷载，设计荷载以外的荷载，以地震力为主的荷载，截面尺寸及钢筋用量不足，结构物不均匀下沉。
6 几项桥梁施工技术保障工程质量
6.1 预应力混凝土工程
《规范》12.6.6预应力筋编束规定,预应力筋由多根钢丝或钢绞线组成时,同束内应采用强度相等的预应力钢材。编束时,应逐根理顺,防止互相缠绕。钢筋的冷拉工艺采用控制应力或控制冷拉率的方法。从受力分析来考虑,编束时,梳理顺直,可防止钢丝或钢绞线在穿孔、张拉时由于互相缠绕紊乱而导致的受力不均匀现象。当受力不均匀时,将使有的钢丝达不到张拉控制应力,而有的则可能被拉断,造成预应力损失。《规范》l2.10.3后张法张拉第2条规定,预应力筋的张拉顺序应符合设计要求,当设计未规定时可采取分批、分阶段对称张拉。主要从受力角度要求后张法多根(束)预应力筋张拉时,应使张拉的合力作用线处的构件核心截面以内,防止构件截面产生过大的偏心受压和边缘拉力。对称张拉可避免或减少偏心力矩,宜分批、分阶段对称地进行。
另外,按控制应力先张拉的预应力筋会因后批预应力筋张拉时所产生的混凝土弹性压缩而引起应力损失。综合考虑张拉力的影响,可减少预应力损失。预应力工程施工关键是如何正确地建立起设计要求的预应力(即结构的内应力),而其最大的影响因素就是应力松弛带来的危害。为保证施工质量,预应力张拉必须严格按照程序规定执行且张拉后立即做好灌浆的准备,这些对控制应力损失的减少都非常关键。张拉过程中不仅要控制好应力值,而且要随时抽查预应力筋的增长值,同时要按照对称、均匀的方法进行张拉,张拉完并封锚以后,即可开始灌浆的工作,灌浆不仅减少应力的损失,而且封闭孔道,减少预应力筋的损失,并且使其与结构共同作用,提高结构的抗裂性。
6.2 临时支座的预制
在桥梁施工中,临时支座大多数采用预制的长方体混凝土块,在相应位置对称放置两块,待湿接头混凝土达到强度后,再凿除,这样施工由于预制的混凝土块薄厚不均,摆放位置错动,以及梁板本身制作尺寸的误差,容易把临时支座压坏、压碎、挤动,影响梁板的标高或造成梁板位置偏离[2]。有些临时支座由于梁板的拖动,紧靠在台帽里侧不易凿除,即使凿除后也不易清扫,给施工带来不必要的麻烦。临时支座的作用是减小和防止支架产生有害于施工的沉降。是否需要给支架设临时支座，一要看支架落地处是否坚实；二要看支架的荷载是否大；三要看施工的周期是否长。一般，雨天之后要检查支架、支座变形。这一点，常被经验缺乏者忽视。
6.3 承台施工
为了开挖桥台基坑,必须选择有效的降水措施。根据市场的调研和现场的布设条件,采轻型井点降水措施是最经济最可行的办法。因为实际中布设为分级井点,所以必须加以严密的计算。同时项目部准备了一套辅助方案,如果第一套方案有难度,那么准备在回填土的外侧再筑两道临时围堰,以降低水源方向水位的高度。施工流程为:测量放样→井点降水→基坑
开挖→浇筑垫层→承台钢筋制作→模板制作→混凝土浇筑→养护。根据施工的环境特点及设计图纸,结合以往的施工经验,决定对基坑开挖采用轻型井点降水方式。井点的平面布置主要取决于地下水的补给方式,基坑的平面形状和要求降水的深度。井点的平面布置形式有:单排布置、双排布置、环型布置和U型布置。
7 施工方案对施工质量的影响
7.1 施工方案可以保证工程施工质量
在工程施工过程中,施工方案是直接影响施工质量的关键。也就是说,在施工过程中,对人力与物力、主体与辅助、供应与消耗、生产与储存、专业与协作、使用与维修、空间布置与时间安排等方面进行科学、合理部署的方案,作为建设工程项目施工质量管理的指南
每个工程项目施工的准备阶段,其项目经理部组织管理成员,按既定的施工组织设计施工方案。突出重点,具体、详细地组织切实可行的方法和有效措施,实行质量控制管理,履行岗位责任制,以及其他各项规章制度,科学、合理地组织并实施项目施工的程序、步骤、施工方法、施工机械及技术措施,认真按照施工图施工,依照现行的施工技术操作规程、施工规范及验收规范、质量检测评定标准进行检查和验评。施工方案的确定,关系着施工过程的工程质量,以及整个工程的全面管理与项目的总评,及其经济效益和社会效益
7.2 施工方案对施工质量的指导
施工方案是用来指导建设工程项目施工过程中的技术、经济和组织的技术性文件。为了保证建设项目的施工质量,必须有科学的、合理的、高水平的施工方案,通过管理和组织进行科学、严密地实施,按既定的施工方案配备进行施工劳力、施工机械,依据施工程序与顺序、施工起点、流向和施工方法进行施工
同时,为更好地发挥施工方案的指导作用,做好施工准备工作,开工前对各级组织进行生产、技术会议和技术交底,对关键部位的操作工艺、规程与保证措施,做到有组织、有计划、有步骤的实施,把施工质量同员工物质利益有机结合,从而为施工方案在项目施工的实施过程中,更加有效地保证施工质量
7.3 正确的技术手段是施工质量的保证
做好质量控制管理,是保证施工方案实施与目的的保障和手段。为保证合同、设计要求和规范规定的质量标准,所采取的一系列检测监控措施、手段与方法,是施工质量的重要保证
项目施工的质量控制应遵循5个原则:①坚持“质量第一、用户至上”的宗旨;②人是质量的创造者,质量控制必须“以人为核心”。把人作为控制的动力,调动人的积极性、创造性,增强人的责任感。树立“质量第一”观念,提高人的素质,以人的工作质量的事前控制、事中控制;③从对产品质量的检查,转向对工作质量的检查、对工序质量的检查、对中间产品质量的检查,以“预防为主”进行这些措施,确保施工项目的质量;④坚持质量标准,严格检验、用一切数据说话;⑤贯彻执行科学、公正、守法的职业规范与道德观念
7.4 质检及其标准是施工方案的依据和质量目标
为了使施工质量有可靠的保证,施工方案的实施和效果与质量检查及标准相关,其标准是施工方案确立的依据与结果,是施工质量的最终目标
在施工方案中,要求每分部分项工程都必须根据国家现行颁发的建设工程施工技术操作规程、施工及验收规范、质量检验及评定标准进行检查、验评。建立检查制度,对每分部分项工程技能型开工前检查、工序交接检查、隐藏工程检查、办理验收签证手续。根据工程项目内容采取不同方式进行检查。验评质量以期达到预定标准
在施工方案中应该对具体的施工工程做出具体的质量要求。比如对冬期施工的工程,就要进行冬期施工工作的质量控制要求。施工方案应该明确施工现场有专人按要求进行温度测量,做好测温记录,监理工程师应及时予以核查,使所有分部、分项工程的施工在规范规定的合理施工温度下进行。要保证冬期砌筑工程、混凝土工程、安装工程、装饰装修工程,尤其是模板支撑体系的施工质量安全。在方案中要明确砼冬施需解决的质量问题,要求施工单位提前做好热工计算和推算砼早期强度计算书,确定好砼入模温度,达到临界强度要求,加强测温记录的管理,切实保证好冬期施工所需物资准备、覆盖等工作落实到位
施工方案还应要求建设单位加强建设项目的技术管理工作。要根据气候条件的变化,作好施工组织设计;结合工程自身实际情况,合理安排施工工序;组织参建各方主体编制冬期施工方案和质量安全技术措施;作好冬期施工的材料、专用设备、能源、生活设施等资金保障及施工准备工作。特别是针对冬期施工易出现的“质量通病”及“缺陷”,方案中应具体规定,施工单位要组织质量责任主体认真学习和熟悉冬期施工规程及验收规范,编制好冬期施工方案并进行交底,使冬期施工方案落实到人、到物,做到懂施工、会管理,切实抓好施工现场操作人员业务素质和技术水平。因此,只有这样确定的施工方案,才有预期的结果,施工质量才能得到保证
8 施工方案对施工成本的影响
长期以来,如何合理有效地控制工程造价,使有限的资金创造出更多、更大的效益,一直都是值得关注的问题。合理有效地控制施工成本,是施工管理的一个重要目标。
　　施工方法的确定、施工机器的选择、施工顺序的安排和流水施工的组织。施工方案的不同,工期就会不同,所需机器也有所不同。因此,施工方案的优化选择是施工企业降低工程成本的主要途径。制定施工方案要以合同工期和上级要求为依据,联系项目的规模、性质、复杂程度、现场等因素综合考虑。可以同时制定几个施工方案,相互比较,从中优选最合理、最经济的方案。同时拟定经济可行的技术组织措施计划,列入施工组织设计之中,为保证技术组织措施计划的落实并取得预期效果,工程技术人员、材料员、现场管理人员应明确分工、形成落实技术组织措施的一条龙,做到控制成本人人有责任,事事有人管。
　　在工程实施过程中,应对施工过程中的专题施工方案进行审查,运用价值工程法等方法通过不断地对施工方案进行技术经济分析,目的挖掘节约工程投资的潜力,从而达到节约投资,创造更高效益的目的。如有某个工程项目,原施工组织设计是土方开挖大量采用机械,考虑到地下水的影响,施工机械开挖占75 %,人工开挖占25 %,并有降水设施。当经过认真审查施工组织设计,发现开挖基础的时间正值枯水期,机械和人工的比例不合理,经过计算调整,按机械开挖占92 %计算,人工挖土占8 %计算,节约了一大笔资金。
9 钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因
混凝土开裂、混凝土剥离，断面破损、钢筋外露、锈蚀，混凝土质量下降，异常变形等。这些是由于荷载增大（构件承载力不足），构造上的缺陷（桥面板端部等），支撑结构不完整（主梁等构件刚度不足等），施工上缺陷（保护层不够、蜂窝麻面等），气象作用（冻融作用、化学作用、盐腐蚀等），灾害（地震、火灾、受落下物撞击等），徐变及收缩过大等。
桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法，支架施工法等。
一般桥面补强层加固方法有底面加固和顶面加固。
底面加固主要是喷射钢纤维砂浆，焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆。顶面加固主要是采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋。
目前国内外许多大公司和科研结构都投入很大力量对这一难题进行研究，开发桥梁的养护、维修、加固及更换的系列技术，并相应开发出一批新型修复材料，能够有
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步入“建养并重”的可持续发展道路。

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致 谢
在本论文的写作过程中，我的导师XX倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。
写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。