现役大跨钢桁架桥病害原因与治理探究.docVIP

现役大跨钢桁架桥病害原因与治理探究 　　【摘 要】钢桁架拱桥由于其构件少、自重轻、造型美观等优点有着很好的应用前景。同时由于材料与结构形式的局限也带来了和不可避免的病害，本文就其病害及病害产生的原因做了详细的分析并对治理加固方法作了分析研究。 【关键词】现役；钢桁架拱桥；病害；成因；治理 0 引言 随着桁架体系的发明及其技术的成熟，加上钢材在这一领域的运用，使得钢桁架拱桥成为桥梁建筑师们的新宠，我国在近50年来特别是改革开放后，钢桁架拱桥建设取得了巨大成就，并于2008年建成了世界第一的钢桁架拱桥――重庆朝天门大桥。作为江苏最为年轻的城市，特殊的水域文化和地理位置使宿迁钢桁架拱桥发展迅速。但随着交通运输业的迅速发展，车流量的不断增加，桥梁在使用过程中也出现了不同程度的损害，因此桥梁的维修加固也变的极其重要。龙河大桥位于宿迁市，横跨徐洪河，全长173m，2010年9月龙河桥桥梁部位因发生塌陷而被相关部门认定为危桥，后决定对该大桥实施改造。在改造中66m主跨全部采用钢桁架梁，本文以龙河大桥改造后的钢桁架桥为背景，对宿迁市钢桁架桥的工程应用的实际情况进行调查，总结了钢桁架桥梁在运营中所出现的典型病害，并分析病害产生的原因、探讨加固的方法。 1 主要病害及原因 1.1 上部结构 1.1.1 钢材锈蚀 锈蚀是影响钢桥健康状况的最主要因素，包括：①严重锈蚀产生局部锈坑，使得对刻痕敏感的受拉钢构件发生脆性破坏。②锈蚀发展造成构件截面损失，如是设计控制部位，则将极大地降低桥梁承载力。③不对称锈蚀可能产生偏心受力作用，从而发生永久变形。④板间锈胀造成板件永久鼓包变形。锈蚀严重地影响着钢桁架桥的耐久性，使其维护更加昂贵，并威胁着桁架结构的安全[1]。 1.1.2 稳定性不足 桥梁由于稳定性不足导致变形而丧失承载力是桥梁常见病害之一，桥梁结构失稳主要包括以下三种：整体失稳，构件失稳，局部失稳。规范规定压杆的弯曲率不得超过其长度的1/500，拉杆不超过其长度1/300，对于钢桁架拱桥出现弯曲杆件时，必须及时校正、整修、加固或更换。 1.1.3 杆件裂缝 裂缝是钢桁架拱桥上部结构最常见的病害，其主要原因有材料缺陷、受力变化幅度大、应力集中、变形和焊接缺陷等。常见的裂缝有以下几种：①横梁与主梁腹板连接处一般采用刚性连接，在活荷载作用下连接角处产生交变弯矩，引起疲劳裂纹。②主梁腹板受压区由于具有初偏心，在压力作用下会发生鼓胀，从而引起周围焊缝开裂。③主梁受拉翼缘的开孔、焊脚或钢材缺陷处易形成垂直于应力方向的裂缝。④由于钢桁架拱桥在长期活荷载作用下横系杆的横向联接功能减弱，导致桥梁横向整体感度降低，使横向联系梁、杆、板出现竖向裂缝[2]。 1.2 桥面系结构 1.2.1 桥面铺装层 由于直接承受车辆的作用，加之自然环境的影响，所以铺装层容易发生各种不同程度的缺陷。现阶段桥面大多采用沥青类铺装层，沥青混合料抗剪强度低，在荷载作用下桥面易形成纵向、横向或网状裂缝，有的甚至表层剥落、下陷。 1.2.2 桥梁栏杆 栏杆是桥梁上部结构的组成部分，是桥梁上的安全防护设施，也是桥梁美化的一种艺术装饰。但由于交通事故、管理不当、环境影响等造成的撞毁、缺损、裂缝、变形和锈蚀降低了交通安全，有损美观。 1.2.3 桥梁伸缩缝 桥面伸缩缝装置由于设置在梁端构造薄弱部位，直接承受车辆反复荷载作用，又多暴露于大自然环境中，受到各种自然因素的影响，因此，可以说伸缩缝装置是易损坏、难修补的部位，经常发生各种不同程度的缺陷[3]。设计和施工方面的原因，如桥面板刚度不足、伸缩量计算不精确、选材的不合理。极易导致伸缩缝装置的开焊、脱落，最终引起伸缩缝装置的破坏。 1.2.4 桥梁搭板 桥头搭板是为防止桥头跳车而设置在桥头两侧的混凝土板，由于它一端与桥台相连，一端与路基相连。在沉降作用下会导致连接的不顺适，出现桥头跳车，影响形式的舒适感。 1.3 下部结构 1.3.1 墩台的病害 桥梁墩台位于桥梁上部结构和基础之间，它将上部结构的荷载传递给基础，因此，桥梁上部结构和基础的变化对他都会产生影响。墩台的缺陷主要有承载力不足、沉降、倾斜、位移及开裂等。 由于外部温差、日照的影响，在桥墩向阳面，水位线以上易形成有温差应力导致的网状裂缝。由于填土、冻胀或地基承载力不足，会引起桥台侧墙、前胸、翼墙下沉、外倾或位移。另外，在船只、漂流物的碰撞下，墩台会发生局部破坏。 1.3.2 桥基础的病害 桥梁基础主要病害有基础的不均匀沉降、滑移、倾斜、开裂等。由于地基压密下沉引起的基础沉降，对于任何一座桥来说都是不可避免的，在一定范围内这是正常现象，而超过允许值则会对