浅谈山区高速公路桥梁养护技术

浅谈山区高速公路桥梁养护技术

沪渝高速公路宜恩段是迄今国内工程规模最大、建设周期最长、地质最为复杂、施工最为艰难的山区高速公路之一，也是世界最难的高速公路建设项目之一，全长320公里，东起湖北宜昌，西止于利川，与重庆石柱相接。现为国家高速公路网G50沪渝高速公路组成部分，已于2009年建成通车，是我国东西中部地区连接重庆、成都等西南大城市的重要快速通道。

地处鄂西高原的沪渝高速公路宜恩段穿越14座高山，跨越13道深谷。沿途地形地质极其复杂，存在滑坡、岩堆、危岩体、地下暗河、崩塌、顺层滑坡、断裂带与冲积扇等各种不良地质情况，被称为“集中国地质病害之大成”、“地质病害百科全书”。

沪渝高速公路宜恩段工程技术复杂，桥隧里程占总长的一半以上，尤其是高墩大跨桥梁和特长隧道群众多，创下多个世界之最。其中，龙潭河特大桥墩高178米，位列同类桥型世界第一；四渡河特大桥跨径900米，桥面与地面高差560米，为世界第一高桥；魏家洲特大桥、支井河特大桥等工程难度属世界罕见。 全线共设主线桥325座，其中特大桥47座。

由于这些先天的自然条件和地理环境，必然给运营期的养护管理带来极大困难和挑战。桥梁类型众多，结构和技术特点各异，无疑也对运营期养护提出更高的技术要求。

一、养护管理的基本思路和对桥梁的基本认知

我们对桥梁进行养护管理，就是通过日常检查和定期检测，及时发现组成桥梁的基本构件是否有缺陷、病害或破坏征兆，进而分析原因，采取正确养护或加固措施，阻止缺陷、病害和破坏继续扩展，保证桥梁的安全工作状态，延长桥梁的使用寿命，满足交通运输的通行能力。

目前，养护站桥梁养护管理工作人员相对较少，专业水平较低。要做好桥梁养护管理工作，首先要对桥梁有个专业认识，普及、提高养护站养护工作人员专业知识。

桥梁是由许多基本构件组合而成的受力体系。只有每一个基本构件都能正常、安全工作，才能保证整个桥梁正常、安全工作。反之，任何一个构件发生破坏，都可能引起相邻构件因承载能力不足而发生破坏，继而整个桥梁都可能有垮塌的危险。由于在设计时，对结构的承载能力都有一定的安全储备，所以构件在发生破坏之前都会产生一些征兆，这为防止重大事故发生和采取养护加固措施争取了时间。

为适应地形地质的需要，山区高速公路桥梁结构类型众多，有斜拉桥、悬索桥、钢管拱桥、连续刚构桥、T型梁、空心板梁、箱型梁等各种类型。桥梁结构无论

如何复杂，都是由基本构件组成的。从力学角度分析，基本构件有受压、受拉、受弯、受剪、受扭几种受力形式或几种受力的组合。如梁式桥靠主梁的抗弯性能承受荷载，拱桥以拱肋的抗压性能承受荷载，悬索桥充分发挥缆索的抗拉性能承受荷载，斜拉桥结合了斜拉索的抗拉性能和梁的抗弯性能共同承受荷载等。只要了解了各种基本构件的力学性能和发挥的作用，就能在复杂的桥梁结构中掌握关键受力部位，在多样各异的缺陷、病害中抓住主要矛盾，掌握桥梁的健康安全状况，采取正确养护措施，确保桥梁的安全性能。

二、桥梁经常检查的重点部位

（一）沪渝高速宜恩段内梁式桥众多，多为连续梁桥、刚构桥、装配式空心板桥等。一般梁式桥，主要靠主梁的抗弯、抗剪能力承受桥上车辆荷载。梁式桥上部结构一般由主梁、桥面铺装、伸缩缝、排水设施、护栏等组成。下部结构由支座、桥墩、桥台、墩台基础等组成。对于梁式桥日常养护可从以下几个方面进行检查。

1、对主梁结构进行检查。重点检查主梁跨中、1/4和3/4跨处、支座处及变截面处、悬臂端牛腿部位、墩顶钢构固结处等结构受力控制部位，查看是否有混凝土裂缝、缺损或钢筋外露锈蚀等。对于装配式梁式桥，还要注意检查主梁之间的湿接缝处有无混凝土开裂、脱落、渗水等，横向连接构件是否开裂、钢板外露锈蚀等。

2、对桥面系进行检查。重点检查桥面铺装是否平整，有无裂缝、局部坑槽、积水、沉陷、波浪、碎边；水泥混凝土桥面是否有剥离、渗漏，钢筋是否外露、锈蚀，缝料是否老化和损坏；桥头有无跳车；伸缩缝是否堵塞卡死，连接部件有无破损、松动、脱落；桥面排水设施是否完好，桥面泄水管和集中排水管是否堵塞和破损；人行道、缘石、栏杆、扶手、防撞护栏和引道护栏(柱)有无撞坏、断裂、松动、错位、缺件、剥落、锈蚀；交通信号、标志、标线、照明设施以及桥梁其它附属设施是否完好等。

3、对支座进行检查。支座是否有明显缺陷，组件是否完好，有无破损、老化、倾斜、脱空等；支撑垫石是否有裂缝出现；固定支座锚栓是否紧固，销钉是否完好；活动支座是否灵活，位移量是否正常。

4、对墩台、基础进行检查。主要检查盖梁有无开裂、剥落、露筋锈蚀，墩台是否受到船只或漂浮物或外物撞击而受损，墩台有无倾斜、沉降，墩台护坡是否破坏、水毁等；墩台基础是否受到冲刷损坏、外露、悬空、下沉，桩基是否受到生物腐蚀或溶蚀剥落，导致钢筋外露、锈蚀等。 5、对附属结构物进行检查。重点检查桥位区段河床冲淤变化情况；翼墙(侧墙、耳墙)有无开裂、倾斜、滑移、沉降、风化剥落和异常变形；锥坡、护坡、调治构造物有无塌陷、铺砌面有无缺损、勾缝脱落、灌木杂草丛生等。

（二）沪渝高速宜恩段内有一座特大悬索桥是四渡河特大桥，被誉为世界第一高

悬索桥。悬索桥，是以通过索塔悬挂并锚固于两岸的缆索作为上部结构主要承重构件。桥面荷载经主梁或加劲梁、吊杆传给主缆索，再由主缆索传至索塔和两端的锚碇。悬索桥由索塔、主缆索、吊杆、锚碇、加劲梁和桥面系等构件组成。对悬索桥的日常养护可以从下面几个方面进行检查。

1、对锚碇进行检查。检查锚碇及锚杆有无异常的拔动，锚头、散索鞍和散索段缆索有无锈蚀破损，锚室(锚洞)内有无开裂、变形、积水，除湿机设备是否运行良好，温湿度是否符合要求等。

2、对主缆索、吊杆进行检查。检查主缆、吊杆表面封闭、防护是否完好，有无破损、老化等，吊杆上下端与主缆索、梁的连接部件及索夹和螺栓有无松动、移位、破损、变形等。

3、对索鞍进行检查。检查索鞍是否有异常的错位、卡死、滚轴歪斜，构件是否有锈蚀、破损，主缆索跨过索鞍部分是否有挤扁变形等。

4、对主梁或加劲梁进行检查。加劲梁主要起支承和传递荷载的作用，大都采用钢桁架结构。重点检查钢桁架节点部位铆钉和螺栓有无松动、脱落或断裂，节点是否滑动、错裂，焊缝边缘有无裂纹或脱开，防腐油漆层有无裂纹、起皮、脱落，构件有无锈蚀、扭曲变形、局部损伤等。

（三）沪渝高速宜恩段内有两座斜拉桥，分别是铁罗坪特大桥和清江特大桥。斜拉桥，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种组合受力结构体系。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索、上锚头、下锚头等构件组成。对斜拉桥的日常养护可从下面几个方面进行。

1、对索塔及桥面进行检查。利用水准仪、经纬仪或全站仪等仪器，检查索塔高程、塔柱倾斜度、桥面高程及梁体纵向位移是否有异常变位。检查索塔爬梯、检查门、工作电梯是否安全可靠，塔内的照明系统是否完好。

2、对斜拉索进行检查。检查索体振动频率、索力有无异常变化，逐束检测索体是否开裂、鼓胀及变形，逐个检查索端部出索处钢护筒、索套管连接处是否有松动脱落、锈蚀、渗水，抽查钢护筒内防水垫圈是否老化失效，筒内是否潮湿积水。必要时可剥开护套检查索内干湿情况和钢索的锈蚀情况等。

3、对锚头进行检查。逐个检查锚具及周围混凝土的情况，锚具是否渗水、锈蚀，是否有锈水流出的痕迹，周围混凝土是否开裂。必要时打开锚具后盖抽查锚杯内是否积水、潮湿，防锈油是否结块、乳化失效，锚杯是否锈蚀等。

（四）沪渝高速宜恩段内典型拱桥有支井河钢管拱特大桥、小河钢管拱特大桥和花天河箱板拱大桥，均为上承式结构。钢管混凝土拱桥是一种钢——混凝土组合结构，利用钢管的径向约束使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。钢管混凝土拱桥充分利用钢材和圬工混凝土的力学性能，技术先进，造型美观。对拱桥的日常养护可以从下面几个方面进行。

1、对钢管拱进行检查。检查钢管是否扭曲变形、铆钉和螺栓部位有无松动、脱落，焊缝边缘有无裂纹裂缝，防护油漆是否起皮、脱落等。

2、对拱上结构进行检查。检查拱上立柱上下端、盖梁和横系梁的混凝土有无开裂、剥落、露筋和锈蚀。检查钢立柱或钢盖梁防腐油漆层有无裂纹、起皮、脱落，构件有无锈蚀、扭曲变形、局部损伤等。

3、对拱座进行检查。检查拱肋或拱板与拱座交界处混凝土是否开裂，是否有裂纹或混凝土剥落。对拱座设永久观测点，定期进行沉降观测。

4、对侧墙进行检查。检查侧墙有无鼓突变形、开裂。

5、对拱轴线和桥面挠度进行线性观测。

三、常见缺陷、病害及其产生原因分析

(一) 梁体裂缝。裂缝是钢筋混凝土结构桥梁最常见的病害。由于混凝土自身会产生收缩徐变，收缩裂缝属于正常裂缝，不会影响结构安全。若是因设计荷载标准较低或车辆超载超出设计荷载，而产生的裂缝属结构性裂缝。随着交通荷载的反复作用，裂缝宽度、长度会不断增大，危及桥梁使用安全。

腹板上的竖向裂缝，一般出现在跨中范围内，其走向在一片梁内外两侧形成对裂或环裂，多数裂缝从梁肋往上越来越细。这种裂缝均为结构性裂缝，是最普遍也是较为严重的裂缝。多为设计存在缺陷，梁横截面尺寸不合理或底板钢筋、预应力钢筋配置不足；或为施工质量存在缺陷，施工时预应力筋张拉效果达不到设计要求。

腹板上的斜裂缝，多出现在跨中两侧，裂缝多由梁下缘向上斜伸。因为梁端至跨中为受剪弯区段，主拉应力出现在斜截面，当箍筋配置不足时便会引起斜裂缝出现。

梁底板跨中裂缝，多发生在梁跨中部，严重的延伸到腹板，自下向上展开，与腹板裂缝连在一起。多为设计存在缺陷，梁横截面尺寸不合理或底板钢筋、预应力钢筋配置不足；或为施工质量存在缺陷，施工时预应力筋张拉效果达不到设计要求，致使梁抗弯能力不足，在荷载作用下，梁体产生较大挠度导致裂缝产生。

梁底面纵向裂缝，沿梁底板主筋方向开裂。原因是由于预应力筋平曲线定位钢筋配置不足或没有发挥作用，在梁承受车辆荷载时，预应力筋局部应力过大导致沿纵向开裂。

(二) 混凝土破损。大多因为混凝土粗骨料粒径太大、振捣不实导致离析，混凝土强度不足，在车辆荷载反复作用下，混凝土产生脱落。冻融循环、钢筋锈蚀膨胀也会引起混凝土脱落。