高速公路桥梁养护与加固关键技术研究.pdf

高速公路桥梁养护与加固关键技术研究王 珂宋栋栋(河南高速公路设计咨询有限公司河南 郑州)收稿日期:作者简介:王珂()女河南南阳人硕士工程师主要研究方向:道路与桥梁工程摘 要:在我国交通运输事业发展中高速公路桥梁在其中发挥着积极的作用尤其是高速公路桥梁运输功能的完善可以保障车辆畅行对于交通运输经济的发展尤为关键 而在高速公路桥梁工程应用期间长期处于车辆荷载与自然环境的双重侵蚀下整个工程的性能必然会下降若是没有采取相应的养护剂加固措施必然会带来严重的损失 对此围绕高速公路桥梁常见的病害展开分析对高速公路桥梁养护措施及加固关键技术进行探究目的在于延长高速公路桥梁的使用寿命关键词:高速公路桥梁养护加固技术中图分类号:文献标志码:文章编号:():/高速公路桥梁工程常见病害 公路路面病害在高速公路桥梁正常使用的过程中路面病害主要涉及到麻面、车辙、不规则沉降、横向裂缝等问题(如图 所示)此种病害的发生主要归结两种原因:自然气候条件下对路面产生的侵蚀如降雨量偏大、气温温差大等情况均会引起这些问题高速公路桥梁的车流量比较大长期使用中荷载超过路面能够承受的负荷之后必然提加病害发展的几率图 高速公路路面病害(裂缝、麻面)支座结构损害从高速公路桥梁工程来看其最基础的部位就是支座结构而此位置也是最为容易出现病害问题的部分 支座结构损害主要涉及到支座结构损坏、支座结构位移、结构裂缝等问题 该类问题发生的原因主要归结为:设计人员所设计的方案缺少合理性导致结构初始强度不高难以满足桥梁施工的要求这就会在一定程度上降低支座结构的使用寿命施工因素在高速公路桥梁工程施工的时候选用的材料质量性能存在着不符合要求的情况且施工工序缺乏明确性必然会为工程留下了安全隐患最终会对支座结构的稳定性产生不利的影响 桥面伸缩缝病害在高速公路桥梁工程建设中技术人员需要结合施工的实际情况对伸缩装置进行合理设置例如在桥端当中较为薄弱的位置势必会直接影响到伸缩装置自身性能的全面性提升特别是连接部件可能会出现不同程度的老化情况 在桥面使用过程中车辆的不断行驶会给桥面带来直接碾压导致伸缩缝位置过早出现一些严重性的病害 例如伸缩缩位置突然卡死、锚固件出现严重损坏、锚固混凝土位置的开裂等情况(如图 所示)桥面伸缩缝病害的引发原因主要归纳为:在整体设计方面存在不当的情况由于设计方面存在着缺陷对于后浇混凝土类的填充物的实际规定不具有明确性特别是伸缩缝装置自身存在一些刚度不足的问题若受到荷载的持续影响势必会出现过多的破坏情况部分环节的施工方式选择不够合理尤其是材料的选择方面存在较多问题对于间距的设计也未能根据实际要求与相关标状完成定位角钢实际位置可能会出现差异影响整体结构所具有的牢固性在工程施工过程中交通流量相对较大载重车辆比较多在实际行使过程中车轮会给伸缩缝装置带来直接影响特别冲击力持续作用成为影响结构整体牢固性的影响因素伸缩缝位置存在清洁不当的问题图 高速公路桥梁伸缩缝病害 桥梁变形和裂缝在多种物理因素与化学因素的影响之下导致高速公路桥梁的桥面、护栏、桥台等方面出现不同程度的损坏 桥台的沉降必然会导致桥面的坡度出现畸变的问题人行道与护栏也会随之发生变形的情况 当前桥梁发生变形问题带来最为直接的影响就是来往车辆行车中可能会出现跳车问题既会影响车速、舒适度还会对桥梁的寿命产生消极影响 当前桥梁出现变形和裂缝的情况主要是因为施工材料老化、混凝土材料受力不均等情况所引起的问题在这些问题的作用下会影响桥梁出现裂缝必然会影响桥梁的承载能力和安全性 桥梁主体载重能力下降高速公路桥梁工程在长期的荷载冲击和风吹日晒下桥梁的承载能力有了大幅的下降 当前高速公路桥梁不仅遭受了自然的损伤还在长期使用下受到荷载的冲击大大地降低了桥体的载重能力 一旦桥体的载重能力降低必然会增加安全事故的发生几率 高速公路桥梁工程的养护措施 做好定期检测工作目前在高速公路桥梁工程养护工作开展期间定期检测是非常关键的内容也是降低维护成本的重要举措 在具体实践操作的过程中相关部门则需要做好有限元模型的建立工作对于模型中的参数需要扩大范围如单位时间车流量、气候条件、自然损耗等都是需要考量的参数 基于有限元模型分析结构来制定合理的检测计划内容需要涉及到检测内容、检测方法的选择、检测间隔时间等 而对于每次检测数据的记录上需要建立相应的数据库来对数据进行存储这样以便于后续数据信息的应用 同时在开展检测工作的时候也需要做好相应的动态调整工作比如洪水、地震、泥石流等重大灾害需对当前的高速公路桥梁工程的稳定情况进行相应的检查并做好相应的补强工作从而增强基础结构的稳固性 重视既有承载力的核算高速公路桥梁工程长期受到车辆荷载、自然损耗、环境侵扰等因素的影响结构承载力必然会逐渐下降 因此在高速公路桥梁工程养护的过程中必须做好既有承载力的核算工作依据最终的核算结果来拟定相应的补强措施以此来全面增强养护工作的实用性 因此在具体养护工作开展期间则可以依托大数据技术、信息技术等对核算体系指标进行完善从而对高速公路桥梁承载力的演变趋势进行准确的推算并调整养护时间以此确保高速公路桥梁工程结构的承载力 严格进行桥面伸缩缝的养护桥面伸缩缝主要设置在养护梁端之间以及梁端与桥台背墙之间主要有平行和垂直桥梁轴线的两个方面且桥面伸缩缝有着自由伸缩、牢固可靠的特点车辆通行的过程中保持平顺且没有突跳和噪声这样就可以有效地避免雨水和泥土深入到其中引起堵塞的情况 因为当前桥面的伸缩缝一般会设置在梁端构造的薄弱部位会直接地承受车辆荷载的反复作用且会暴露在自然之中会受到各种自然条件的不利影响 可以说伸缩缝是最为容易损坏且最难养护的位置经常因为出现不同程度的病害影响工程的质量 所以在高速公路桥梁工程日常养护工作开展期间需要做好伸缩缝的养护管理工作对伸缩缝内的杂质进行清除拧紧螺栓确保伸缩缝作用能够正常地发挥出来 而对于不同的伸缩缝则需要注意不同的养护要点:形锌铁皮伸缩缝在养护的过程中需要注意锌铁皮是否存在老化、开裂、断裂的情况这主要是因为 形锌铁皮式伸缩缝属于一种简易的伸缩装置通常情况下会用在中、小跨径的桥梁中其所能适应的变形量在 钢板伸缩缝(如图 所示)需要养护人员注意钢板变形、螺栓是否存在脱落情况伸缩缝的有效性等橡胶板条伸缩缝养护人员需要注意是否有橡胶条老化、脱落的情况对固定角钢的变形、松动进行检测板式橡胶伸缩缝养护人员需要注意是否有橡胶的老化、预埋螺栓的松脱、伸缩缝的有效性等情况图 钢板伸缩缝 提高公路管理力度从传统的高速公路桥梁工程养护管理工作来看主要侧重是放在工程建设上忽视了养护工作的开展这也导致一些潜在风险因素的存在影响着整个工程的质量必然会对交通运行的安全性产生消极的影响 因此相关部门需要强化对高速公路桥梁工程的养护管理工作意识到公路桥梁养护的重要性并拟定与之相符的养护制度确保养护单位在工程运营中能够发挥其实际的作用 且高速公路桥梁工程的相应管理部门则需要立足实际情况成立监督管理队伍筛选综合能力强、责任心强的员工对于工作的落实情况进行监督及时纠正一些潜在问题确保各项工作的顺利进行从而提高管理工作的实用价值 高速公路桥梁工程的加固关键技术 伸缩缝处理技术当前针对高速公路桥梁工程加固工作的开展中对于伸缩缝的处理工作上除了做好日常养护工作还需要做好相应的加固工作 伸缩缝主要分布在桥台与桥梁端之间属于桥梁工程的重要组成结构 在日常使用期间容易受到雨水腐蚀影响降低结构承载力 在对其进行加固处理时常用的施工技术为凿毛处理技术即利用工具将伸缩缝位置处出现风化的混凝土进行凿除随后将伸缩缝中的灰尘、树叶、混凝土残渣、油污清理干净将提前拌和好的混凝土重新填充到伸缩缝当中借助密实处理方法将其抹平 完成上述操作后将草席或塑料薄膜覆盖在混凝土表面上等待养护周期结束之后移开覆盖物起到提升结构强度的作用 裂缝的修补技术目前针对高速公路桥梁工程存在的裂缝问题则需要采用修补的方式来进行处理 在具体修补的过程中主要采用的修补方法为涂抹或者浇筑的方式若是裂缝较大则需要采用灌浆的方式来进行修补处理 另外在修补材料的选择上一般会选择环氧树脂材料这主要是因为材料有着较高的硬化程度和修补能力能够对受损的混凝土进行加固处理使得其粘结成一个整体 在具体操作的时候对于比较小的裂缝采用表面处理和喷涂的方法通过对裂缝喷涂材料这样就可以避免雨水进入到内部规避雨水对桥体的侵蚀危害 而对于有一定宽度的裂缝就要选择注浆法和填充法来进行有效的处理在材料的选用上一般是选择化学补强剂 若是桥体的钢构件出现了裂缝那么就需要使用粘结钢板的方式对其进行维修 过渡段的加固技术高速公路桥梁工程中过渡段比较容易发生质量问题对于此位置的加固维修可以起到减少桥梁的磨损情况还能够降低桥头跳车发生的几率 尤其是对于过渡段的加固与维修必须确保所采用的施工材料能够保持较高的质量和性能尤其是要具备较好的透水性 同时还需要针对实际情况若是存在软土地基则需要采用预压法、置换法或者排水固结的方式来进行加固处理 基础加固处理技术在基础加固处理过程中需结合病害严重情况来匹配相应的加固技术 在具体处理环节中应包括以下几方面:对于基础侵蚀程度较低的情况可以采用混凝土加固技术进行处理即将已经出现风化的混凝土清除掉随后将新拌和的混凝土附着在结构表面使其可以和原有基础层形成一个整体从而起到提升基础强度的作用对于侵蚀比较严重的基座可以选择替换基座的方式利用吊车、千斤顶将原有基座取出随后将新的基座补充到其位置处在调整其角度后利用混凝土对间隙进行填充从而起到加固基础的作用(下转第 页)所示表 丙烯酸聚氨酯面漆性能要求检验项目技术指标检验方法与依据表面光泽无光目测漆膜颜色与外观雅灰色漆膜平整/细度/干燥时间/表干/实干/柔韧性/耐冲击性/附着力(拉开法)/耐久性()不起泡、无剥落、无锈斑/耐盐水性()不起泡、无剥落、无锈斑/耐磨性(/)/人工加速老化()不起泡、不剥落、不粉化白色与浅色漆膜允许变色级失光 级其他颜色漆膜允许变色 级失光 级/表 四氟型高耐候自溶性氟碳面漆性能要求检验项目技术指标检验方法与依据表面光泽无光目测漆膜颜色与外观符合商定标准样板或色卡及其色差范围漆膜平整/细度/干燥时间/表干/实干/柔韧性/耐冲击性/附着力(拉开法)/续表检验项目技术指标检验方法与依据表面光泽无光目测耐水性()不起泡、无剥落、无锈斑/耐盐水性()不起泡、无剥落、无锈斑/表面与水接触角/()人工加速老化()失光 级色差 级裂纹 级粉化 级无锈蚀/大气暴晒 年轻微失光无变色粉化与失光等现象漆膜表面没有污染 结 语在桥梁修筑过程中桥梁设计是一项重要工作内容具有可以为后续桥梁施工和使用提供参考依据的作用以上对该大跨度桥梁设计与优化进行分析和总结旨在为其他类似大跨度桥梁设计提供技术参考:参 考 文 献:吕文高鲍煊平何政.大跨度桥梁连续倒塌分析与设计综述.建筑技术():王应良陈星宇杨国静.基于运营纵坡控制的大跨铁路和公铁合建桥竖向刚度设计方法.桥梁建设():庞元志.廊坊光明道立交上跨高铁桥梁方案研究与设计.国防交通工程与技术():王志鹏赵海军孙小雷.大跨度桥梁设计重点及优化措施.公路交通科技():史春娟王建强彭泽友.导流墙对大跨度桥梁防撞设计的影响研究.武汉理工大学学报(交通科学与工程版)():蔡宁生唐咸远毛立敏等.基于河道通航等级提升的大跨度桥梁改扩建设计研究.西部交通科技():(上接第 页)上部结构改造技术为了更好地满足交通需求需要在维修加固过程中做好上部结构改造工作借此来提升整体结构的稳定性 常用的施工技术为拼宽原桥技术即在原桥宽度的基础上增加桥面的宽度形式包括一侧加宽、两侧同时加宽两种形式 在技术具体应用的过程中需要先对现有桥梁承载力情况进行计算根据计算结果和预期数值的差值依次完成基础补强、桥面拓宽工作并且也需要对原有桥梁工程的受力部位采用截面增大技术、钢板粘贴技术等方法对其进行处理借此来提升处理后路面的承载力 使其可以满足预期的通车要求 支座结构加固技术桥梁支座在被破坏之后其作用就难以正常的发挥出来自然会对桥梁的上下结构产生消极的影响 因此在高速公路桥梁工程使用期间则需要做好日常的养护维修工作一旦出现损坏的情况则需要结合具体的情况来制定加固计划并对其进行修补处理 而对于支座结构的加固上有着较大的难度这主要是维护的工期较短且施工处于困难的位置所以必须采取科学的加固措施在材料设备的选择上突出针对性以便能够迅速可靠地进行修补 结束语高速公路桥梁的建设发展为我国的交通运输事业发展创造了良好的条件进一步带动了社会经济整体水平的提升 由于高速公路桥梁在社会发展中占有重要的地位所以对于各方面都提出了更高层次的要求尤其是针对养护和加固方面的要求更高 所以当前为了保证高速公路桥梁的使用功能的增强和使用寿命的延长必须从养护和加固方面着手清除病害 因此养护人员需要做好高速公路桥梁的养护管理工作保证高速公路桥梁建设及运营的质量同时还需采取关键的加固技术全面提升高速公路桥梁的安全性和稳定性保证车辆通行的畅通性、安全性:参 考 文 献:彭新益.高速公路桥梁养护与加固维修施工技术研究.交通世界():张林.高速公路桥梁养护与维修加固施工技术.城市住宅():潘玉.新型预应力技术在高速公路桥梁养护加固中的应用.工程技术研究():张榄张涵墨.公路桥梁养护与维修加固施工关键技术分析.工程与建设():