Vol.47,No.l6第47卷第1期January,2°21Sichuan Building Materials2021年1月銅陵市長江公路大橋病害分析與加固應用探討
何慶爲孫盼盼b，華倩文b，郭喜龍爲范偉*
（銅陵學院乩建筑工程學院;b.數學與計算機學院，安徽銅陵244000）
摘要：論述鋼筋混凝土結構裂縫產生的原因及其控制處理技術，對于不同類別的裂縫成因進行歸納，同時對目前常用的裂縫控制處理措施進行總結和分析。橋梁經加固后，其結構性能、承載力和耐久性方面都能達到使用上的要求。比重建新橋節約60%-70%以上的費用才是可行的、有意義的。包括因加固橋梁中斷交通造成的經濟損失。針對橋梁材料、工藝、環境和維護等因素，建立一套健全的橋梁設計方案，以期做到材料最簡化、質量最大化。
關鍵詞：大跨度斜拉索大橋、銅陵市長江公路大橋、橋梁病害、橋梁加固應用
中圖分類號:U445.7文獻標志碼:A
文章編號:1672-4011（2021）01-0174-03
DOI：10.3969/j.issn.1672-4011.2021.01.087
0前言
橋梁，飛躍深谷，橫跨河流，是交通事業中重要組成部分。我國坐擁長江、黃河等大江大流，橋梁交通在交通運輸中起著舉足輕重的地位，但是經過研究，我國目前的道路橋梁存在著一定程度的病害，并且這些病害已經導致25%的道路橋梁成為危橋，不僅阻礙了社會的發展，而且在一定程度上對人們的人身以及財產安全造成了威脅。因此，加強對病害橋梁的加固技術研究是目前我國道路橋梁建設企業的首要任務。橋梁作為交通運輸樞紐其強度和剛度需要達到極高標準，而且還要具備一定的穩定性和延續性。由于混凝土性能良好且造價保守，是道路橋梁首選的建筑材料。但是鋼筋混凝土的道路橋梁結構也容易產生一些常見的病害。而橋梁本身的老化問題也亟待解決，錢塘江大橋是我國第一架自主設計建造的現代化橋梁，距今已有80年的歷史。隨著時間的推移，橋梁所處的溫度與濕度的變化，受水流或風雨的侵蝕，再加上車輛荷載增大，車輛頻率增加，橋梁結構與材料的疲勞都在加速橋梁的老化。再加上早期建造的橋梁的資金緊缺，設計標準偏低，建造技術稍弱使得現在一些橋梁正在變成老橋甚至危橋。橋梁的老化不能滿足人們日益增長的交通運輸要求。這時候對橋梁的病害傷損進行分析、評估。
銅陵長江大橋是安徽境內的第一座跨江公路大橋。大橋于1991年12月15日開始動工，于1995年10月1日完成主橋合龍工程，大橋全線貫通；于1995年12月26日通車運營。位于我國安徽省銅陵市羊山磯下游600m處，連接楓陽縣東西兩岸，西起于普濟號橋，上跨長江水道，東至上水橋樞紐；銅陵長江大橋
為七孔連續預應力鋼筋混凝土雙塔雙索面斜拉橋，全長2592m，其中主橋長1152m，南引橋710m，北引橋730m，橋寬20m，主橋采用（80+90+190+432+190+ 90+80）跨徑布置，主跨長432m o主塔為H形橋塔，分上、中、下三部分，索塔采用環向預應力束來平衡索力產生的彎矩，塔柱內設有勁性骨架。斜拉索采用無粘結鋼絞線拉索，內選采用多股高強度、低松弛、熱鍍鋅平行鋼絞線索，總投資4.5億人民幣，橋面為雙向四車道高速公路，設計速度為100 km/h o
本文以銅陵長江公路大橋為例，對其橋梁病害加固應用進行分析探討O
1研究方法
橋梁結構表觀狀況檢查主要是檢查橋梁的表觀損傷，測 量橋梁的空間位置以及斜拉索索力等。檢查基本項目如下。
1）橋梁基本幾何尺寸調查。利用全站儀以及卷尺量尺對該橋不同構件的結構幾何尺寸進行測量并與竣工資料以及該橋歷次維修、加固等有關資料進行對比。
2）梁體及索塔混凝土外觀檢查。檢查橋梁結構混凝土表面平滑度，混凝土表面是否有風化剝落（掉角）露筋、鋼筋銹蝕、蜂窩麻面、孔洞、碳化等。
3）梁體及索塔裂縫外觀檢查。以目測為基礎，對全部裂縫進行逐點逐條的標記并繪制圖表，再進行實
際裂縫檢查O 4）支座外觀檢查。支座作為本橋主要的傳力構件，支座檢查時應先確定支座類型，然后確定支座各組件及其附屬構件是否無損。
5）墩臺、基礎外觀檢查。主要包括：對墩臺、基礎的不均勻沉降、偏移進行檢查；對墩臺（包括蓋梁等）、基礎的外表面混凝土進行檢查。
6）橋面系構造外觀檢查。主要包括橋面鋪裝、伸縮縫、橋墩、人行道、橋面橫縱坡、排水構造物、橋上交通等設施和橋面線形的檢查。例如伸縮縫是否積水、堵塞、破損、跳車等；排水構造物是否破損、堵塞等；橋面護欄是否破損、松動等。
7）結構空間位置測量。利用全站儀、精密水準儀等測量儀器測量主梁的線型、索塔的偏位等結構空間位置的變化。
2橋梁主要構件的損傷檢測
2.1混凝土整體澆筑質量檢測
采用聲波CT技術檢測重點梁段結構的質量情況（混凝土均勻性、密實性、強度等指標情況），評估混凝土整體澆筑質量。
2.2混凝土強度及碳化深度檢測
對橋梁的梁體、橋塔、墩柱各取代表性的構件進行混凝土強度及碳化深度檢測分析。
2.3裂縫深度和寬度檢測
裂縫深度和寬度檢測是在梁體裂縫外觀檢查之后對結構的主要裂縫進行的專項無損檢測，采用的儀器為裂縫測寬儀和裂縫測深儀。
收稿日期：2020-11-10
作者簡介：何慶（1999—），男，安徽銅陵人，在讀本科，主要學習和研究方向：土木工程。
基金項目：安徽省大學生創新訓練計劃項目：對橋梁結構損傷病害分析及加固應用探討—
—以銅陵市長江公路大橋為例（S201910383336）
6 iJ g 坊
Sichuan Building Materials
第47卷第1期2021年1月
Vol.47,No.l January, 2021
2.4 混凝土保護層檢測
對橋梁的梁體、橋塔、墩柱各取代表性的構件進行鋼筋
位置定位及混凝土保護層檢測。儀器采用鋼筋位置測定儀 進行測試。可以準確推知各結構混凝土保護層厚度、鋼筋位
置、布筋情況以及鋼筋直徑。
2.5鋼筋銹蝕情況檢測
在橋梁的梁體、橋塔、墩柱上各取代表性的構件，在以上
構件中的混凝土脫落、掉腳、露筋、鼓包、不平整的部位中選
取代表性部位采用鋼筋銹蝕儀進行測試。
2.6氯離子含量檢測
對橋梁的代表性構件按不同深度進行現場取樣。將樣
品帶回試驗室采用氯離子含量測定儀對樣品進行化學分析
以測定氯離子含量。測定結果須能反映氯離子在混凝土中
隨深度的分布，根據鋼筋處的混凝土氯離子含量判斷引起鋼
筋銹蝕的危險性。
3斜拉索專項檢測
斜拉索檢測主要目的是了解斜拉索及其錨固系統是否
發生銹蝕，測定斜拉索當前索力，為橋面鋪裝更換時的索力
調整提供依據。
主要檢測內容包括:①采用斜拉索檢測機器人對斜拉索 PE 護套的外觀進行檢查，看是否有開裂和破損;②打開斜拉
索梁端將軍帽，檢查內置減振器是否損壞，索道管內發泡材
料是否失效，索道管內是否積水;③檢查斜拉索外置減振器 是否損壞失效，觀測斜拉索的風振和雨振狀況;④打開塔端
和梁端冷鑄錨上的螺紋，螺母是否銹蝕和缺少防護油;⑤采 用高被攝像系統，對斜拉索上端內置減振器封閉情況進行觀 察;⑥進行索力的全面檢測。將檢測結果與竣工時的索力進
行比較，找出索力變化大于10%的斜拉索。對索力變化較大 的索，破損嚴重的斜拉索，將對該索進行PE 護套開倉檢查，
開倉范圍根據實際情況確定，一般為0.1mX0.2m o 對開倉 的斜拉索采用專用塑料焊槍修補恢復。
4橋梁結構檢算
通過對橋梁各個結構進行檢測分析，檢算分析。
4.1箱梁斷面橫向受力檢算
利用橋梁靜力線性計算或橋梁博士將單位長度的箱梁
斷面簡化成平面模型進行橫向框架分析，以計算箱梁斷面橫
向受力的安全性。
4.2上部結構運營階段計算
采用MIDAS/Civil 進行計算。首先進行全施工過程的
模擬，在得到成橋狀態的結構內力后，計算運營階段受力。
4.3結構損傷模擬計算
根據橋梁結構的檢查、檢測以及荷載試驗的結果，采用
測量的實際線形，對模型采用損傷模擬的方式了解橋梁真實
的受力狀態。計算考慮的幾種主要病害損傷如下：預應力損
失，收縮徐變效應，裂縫，剛度折減等。在計算中，將同時考
慮汽車超載的影響。擬采用MIDAS/Civil 進行計算，再由橋 梁博士進行復核。
4.4構造及細部復核
橋梁的主要構造及細部的局部驗算。包括梁段局部，斜
拉索錨固區，支座處等的局部驗算。本項驗算擬采用通用有 限元分析軟件ANSYS 進行。
5結構性能評估
根據檢測結果，按照《公路橋涵養護規范》（JTG H11-
2004）進行結構現狀評估。對千大型橋梁的總體或橋梁構件
的評估，可采用以下兩種方法：
5.1直接評估法
依據大橋橋梁技術狀況評定標準和橋梁主要構件檢查
指標及分級評定標準進行評估；
5.2綜合評估法
首先根據缺損程度（大小、多少或輕重）、缺損對結構使
用功能的影響程度（無、小、大）和缺損發展變化狀況（趨向 穩定、發展緩慢、發展較快）等三個方面，以累加評分方法對
各部件缺損狀況做出等級評估。用累加評分法對橋梁各部
件進行評估。
根據以上方法，按重要部件、次要部件的功能及材料的
狀態以及承載能力和行車狀況，對橋梁總體和橋梁部件的技
術狀況給出評估意見，可分為：良好、稍差、壞及危險四種狀
態。對處于壞或危險狀態的構件應進行維修加固。
6實證研究
1） 裂縫。裂縫是混凝土路面中最廣泛產生的病害狀況,
也是在我國道路橋梁病害難題中須主要處理的。裂縫會嚴 重威脅道路橋梁的使用性能與承載能力，且不一樣程度的裂 縫，其傷害程度也各有不同，程度輕則妨礙駕駛員開車的舒
適感，程度重則立即傷害汽車及人們的生命安全。除此之
外，路橋裂縫會危害保護層，進而引起建筑鋼筋生銹。
2） 剝蝕。剝蝕毀壞路橋的外型形狀，包含：路橋表層的 疏松脫皮、脫落、露石、蜂窩狀表面等狀況。路橋表層造成的
脫落或脫離，會造成構件截面減少，應力擴大，造成氣體或別
的有害物的內沉積作用更非常容易產生。根據產生原因的 不一樣，剝蝕狀況能夠分成風化層剝蝕、水質腐蝕、凍融循環
剝蝕等。
3） 混凝土內部的毛細管孔及氣泡。混凝土中難以避免
地存有毛細管孔，這就促使空氣中的水、氧氣、二氧化碳等化
學物質迅速進到混凝土內部，而且侵蝕建筑鋼筋。這又較大
程度地減少了道路橋梁的使用性能與安全系數。
4） 建筑鋼筋生銹及混凝土碳化。建筑鋼筋生銹是道路 橋梁毀壞最關鍵的原因之一。建筑鋼筋生銹后會造成容積 擴張膨脹，混凝土承擔很大拉力而裂開。混凝土碳化到一定
程度時，道路橋梁會造成裂縫，縮短了路橋的使用壽命，毀壞 了路橋的安全系數
5） 地基不勻稱沉降。在一些地質比較獨特的地域，如山 區地帶、濕地等地基本建設路橋，要分外留意。如果不高度
重視解決地基問題，則非常容易產生地基不勻稱沉降狀況,
嚴重威脅道路橋梁的安全性，造成路面裂開，橋體拖動下移
等災害。
6） 其他病害。除以上比較典型性的路橋病害以外，也有
無法預料的自然災害等原因造成的路橋毀壞狀況，比如水
災、山體滑坡、酸雨等危害，路面研究工作人員還要相對地引
起重視，防患于未然。
7結束語
目前，世界上大跨度斜拉橋和懸索橋仍朝著大跨、重載、
（下轉第185頁）
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套零部件，加強質量檢查和定期養護，保證各零部件都可正
常使用。對道岔結構展開周期性檢查，完整記錄檢查數據，
以便分析道岔的變化規律，及時發現存在的問題，以科學的
方式處理。
4.4提高信息化、科學化的維修管理水平
鐵路道岔的使用情況將直接影響鐵路全線的運行狀況，
因此及時做好日常養護維修工作極具必要性，而此項工作的復雜度較高、覆蓋面較廣，因此提高維修管理的信息化水平和科學化水平具有顯著現實意義。通過道岔檢測系統的應用，能夠給維修管理工作提供可靠的技術支撐，實現“故障修”向“狀態修”的轉變。為滿足平穩性的要求，應合理控制尖軌和基本軌頂的高程情況、軌底坡等；為滿足舒適性要求，應定期做好對鋼軌剛度的檢測與維護工作；為滿足可靠性要求，應定期檢查鋼軌的幾何尺寸，并做好鋼軌探傷等相關工作。
5施工注意事項
1)打磨車的作業速度需視實際情況合理調整，具體考慮對象包含打磨作業的性質、打磨車的工作性能等。對于多遍打磨，隨著打磨次數的增加，打磨速度應逐步提高，直至打磨后的表面粗糙度滿足要求為止。根據經驗，打磨速度以4~ 13km/h較為合適。打磨車砂輪的起落點所處位置應具有足夠的精確性，與設計要求的誤差宜＜500mm o
2)打磨受限區段。尖軌區域為尖軌非工作邊距基本軌工作邊100mm處與尖軌尖端之間，如圖1所示；心軌區域為長短心軌非工作邊間距100mm處與可動心軌尖端前50mm 之間，如圖2所示。
(上接第175頁)
高速的方向前進。在建的我國常泰過江通道公路鐵路兩用斜拉橋以1176m主跨跨徑超過了目前位列第1位的俄羅斯俄羅斯島公路大橋。我國南京仙新路過江通道懸索橋主跨跨徑為1760m；六橫公路大橋、深中通道伶仃洋大橋、龍潭過江通道等一批主跨跨徑超過1500m的懸索橋也正在建設中，甬州鐵路西推門大橋則為主跨1488m的公路鐵路斜拉懸索協作體系橋，這些在建的橋梁也必將推動我國建橋技術水平而針對隨著橋梁的使用不可避免地產生橋梁病害，因此，公路橋梁的加固至關重要。本文以銅陵長江公路大橋為例介紹加固應用，對類似工作的開展具有一定的意義。
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圖2可動心軌打磨車打磨受限區域(單位:mm)在明確上述區段的具體范圍后，根據各處的結構特點采取相適應的打磨方法，其中鋼管內側以大機打磨為宜，外側不允許采取大機打磨的方式，情況特殊時可由施工人員輔助打磨。作業期間應重點關注尖軌、可動心軌頂面寬度在20mm 以內的范圍，保證該處的打磨角度和打磨量具有合理性，否則易在打磨過程中給尖軌、可動心軌造成不同程度的損傷。
3)大機打磨受限區域的尖軌或可動心軌較為脆弱，該處易發生疲勞裂紋等質量問題，需通過人工打磨
的方式處理，以保證圓角光滑過渡。裂紋深度應成為重點考慮對象，若深度W0.2mm時需徹底消除該部分裂紋；若深度＞0.2mm時則需最大限度減小裂紋深度，以保證該處具有平順性。此外，大機打磨受限區存在較明顯的磨耗現象后，易對基本軌高造成影響，使得該高度超過尖軌或存在翼軌高于可動心軌的情況，此時需人工打磨，以便調整軌頭廓形，使其滿足要求。
6結束語
鐵路道岔作為鐵路事業中的重點建設內容，強化對結構的設計以及做好維修養護工作均具有必要性，在實際工作中應遵循“預防為主，防治結合”的原則，以道岔的狀態為基本參考，組織科學的維修養護工作，提高道岔的應用水平。
[ID：010786]
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