公路桥涵常见病害与分析.ppt

公路桥涵常见病害与分析,内 容 提 纲 绪论 桥涵检测与状态评定、桥面系常见病害与分析、上部结构常见病害与分析、桥梁支座常见病害与分析、下部结构常见病害与分析、附属构筑物常见病害与分析、涵洞常见病害与分析,2023/9/22,3,第一章 绪论 我国公路桥梁现状 截至2008年底，我国共有公路桥梁59万座，我国已成为世界桥梁大国。随时间的增长，桥梁耐久性、安全性降低，我国公路路网有3万余座危桥急需加固改造，桥梁维修加固与养护管理面临诸多的世界性难题，是国内外桥梁界研究的热点。混凝土结构桥梁占90%以上。,2023/9/22,4,在我国桥梁中，跨越长江（宜宾以下）的桥梁有60余座,平均每40公里一座。,2023/9/22,5,跨越黄河的桥梁148座，平均每37公里一座。,2023/9/22,6,跨海桥梁二十多座,2023/9/22,7,桥涵使用现状 近年来随着我国工业化进程的加快，特大型工业设备运输、集装箱运输、矿山特种车辆及私自改装重型车辆的运行，都给现有桥梁的安全使用造成威胁。加之前述重型车辆的频繁出现，更是造成这些桥梁雪上加霜。现有道路上的桥梁由于营运使用多年，主要部位出现缺陷，如裂缝、错位、沉降等。另外，当桥梁遭受特大灾害时，如因地震（比如2008年5月四川地震有许多高速公路桥梁需要检查，加以维修）、洪水等而受到严重损坏或在建造、使用过程中发生严重缺陷（如质量事故、过度的变形和严重裂缝以及意外的撞击受损断裂等）。,2023/9/22,8,对桥梁结构检查的重要性 桥梁结构的使用性能及耐久年限,主要由设计、施工和所用材料的质量等诸多因素共同确定。由于设计、施工和材料可能存在某些缺陷,而这些缺陷会使桥梁结构先天存在着某些薄弱之处。此外,桥梁在营运使用中又会受到不可避免的人为损伤及各种大自然侵蚀，带来后天病害。先天缺陷和后天病害的不利影响往往会结合在一起,如果再遇上荷载和外力的临界组合,则很容易使桥梁发生不可预见的损坏。桥梁结构中的一处或某几处局部的损坏又可能产生连锁反应，波及到更多的位置,发展成更大的损坏,乃至危及桥梁的安全。所以,确保建成的桥梁保持良好的运营状态和正常的使用功能,当务之急是及时发现早期病害,在尚未出现更大的损伤之前采取维修养护措施,以控制病害发展或把病害清除,而要达到此目的,就必须对桥梁进行检查。桥梁结构的检查是保证桥梁正常使用、进行维修加固的重要依据。检查桥梁结构的目的在于随时掌握结构的技术状况和安全状态,总结设计、施工、使用和维修的经验和教训,鉴定现有桥梁的承载力和通过能力,指导对桥梁的正确使用、管理和维修,2023/9/22,9,现代桥梁病害（组图）,2023/9/22,10,桥涵维护与加固的基本原则及要求维护与加固设计应遵循的基本原则为：必须对原桥进行详实的现状调查、具体的病害分析与结构状态评定。加固改造后 的桥涵使用荷载等级，应根据使用要求由设计者按实际情况而定。加固设计与施工方法紧密结合，保证新增结构与原结构连接可靠，协同工作。应按现行公路桥涵设计规范进行设计，加固改造后的桥涵在使用荷载下，原有结构与新增结构的刚度、强度及裂缝宽度限值等均应符合规范要求。加固桥涵进行结构承载力验算。,2023/9/22,11,基本要求技术要求经济要求交通影响要求环境影响要求（具体内容详见P-4）,2023/9/22,12,桥涵维护与加固的技术途径1.加强薄弱构件,在桥涵上，对于有严重缺陷的部位或者因要道通行重型而不能满足承载要求的部位。如梁桥的跨中部位，支座部位，承受负弯矩的部位；拱桥的拱顶，拱脚；14拱跨部位；以及其他变截面处等措施：往往采用喷射混凝土粘贴钢板玻璃钢或纤维布。,2023/9/22,13,2.增加辅助构件 当承载力不足或因为某种原因致使桥涵遭受破损时，可以在原有的结构上增加新的受力构件。措施：梁桥 增设主梁横隔梁；简支梁之间增加辅助构件使其成为连续梁的工作状态；梁下部采用八字斜撑增加跨孔改变受力状态等,2023/9/22,14,3.改变结构体系,根据桥涵的实际情况可采取：将梁氏结构改变为拱式结构拱式结构改变为梁氏结构简支梁变连续梁单跨变多跨增加支点等,2023/9/22,15,4.减轻恒载,根据M=1.2Mg()+1.4Mp()可知通过减轻桥涵恒载的方法来提高承受活荷载的能力，是一种经济有效的措施。在实际中，将实腹式拱桥改建为空腹式拱桥，或更换拱上填料，对提高拱桥承载力具有十分显著效果,5.加固墩（台）与基础,在桥涵结构中，一部分缺陷有桥涵墩（台）与基础病害引起。采用方法：用钢筋混凝土套箍并施加外部预应力加固等,2023/9/22,16,桥涵检测与状态评定,一桥涵检测的原则与要求二资料的收集与整理（具体内容详见P-11）,桥梁结构质量检测,桥面系常见病害与分析,1、桥面铺装病害类型 桥梁铺装为水泥混凝土铺装和沥青混凝土铺装两种。（1）龟裂：裂缝有多条，裂缝不长，形状杂乱。产生原因：施工养护不当，或铺装层与行车道板之间存有间隙；,（2）横向裂缝：裂缝延伸的方向与行车方向垂直。产生原因：温度应力，或上部结构受力裂缝的反射；检查要点：裂缝在桥上的位置。,（3）纵向裂缝：裂缝延伸的方向与行车方向一致。产生原因：施工养护不当；或装配式简支梁接缝质量差；或桥面板上裂缝的反射；检查要点：纵向裂缝在桥梁横断面的位置；,（4）断裂或破损：水泥混凝土铺装上裂缝宽度较大，并有混凝土破裂；产生原因：铺装层与桥面板之间存在脱空间隙。,（5）坑槽：铺装层局部存在凹陷；产生原因：铺装层材料质量分布不均，局部区域混凝土抗剪强度不够；,（6）露筋：铺装层内的钢筋露出铺装层表面；产生原因：铺装层的保护层厚度太薄。,（7）车撤：沥青混凝土铺装上不平整，沿行车方向存在具有一定长度的凹槽；产生原因：沥青混凝土材料质量差；,（8）拥包：沥青混凝土铺装上存在隆起的鼓包；产生原因：铺装层与桥面板之间粘结强度不够。,沥青混凝土铺装与混凝土铺装一样，在桥面铺装存在有龟裂、横向裂缝、纵向裂缝和坑槽。,沥青混凝土铺装上的坑槽产生原因：沥青混凝土中的沥青与骨料的粘结力不够。,2、桥面与道路连接处病害类型桥面与道路连接处接缝存在错台，接缝处桥面破损。产生原因：桥头道路下沉。检查要点：桥头有明显跳车现象。,3、排水设施病害类型 泄水管堵塞，产生原因为桥面垃圾积累未清除；排水PC管破损，产生原因是PC管老化，质量差。,4、伸缩缝病害类型伸缩缝中堵塞，产生原因为桥面垃圾堆积未清除；橡胶条破裂，产生原因为橡胶条老化质量差，或施工安装不当；伸缩缝周边混凝土破损，产生原因为伸缩缝安装时两接边高差过大；,5、人行道板病害类型人行道板裂缝、铺砌破损，路缘石松动、残缺；产生原因：施工质量差,6、护栏病害类型露筋与扶手脱落栏杆与扶手钢筋锈蚀，产生原因为保护层太薄；扶手断裂或脱落，产生原因施工或安装质量差。,7、防撞墙病害类型防撞墙裂缝，产生原因为施工不当，或断缝设置不合理，或防裂钢筋配 筋不足；钢筋锈蚀，产生原因为保护层厚度薄，不满足规范要求。,上部结构常见病害与分析,1 钢筋混凝土板桥 钢筋混凝土板桥的常见病害主要是底板裂缝、露筋，接缝渗水。钢筋混凝土板的裂缝有，即龟裂、横向裂缝和纵向裂缝。,底板纵向裂缝，产生原因是由于板比较宽，为双向受力状态，故底板的 横向受力钢筋布置不足。底板露筋，产生原因是桥下净空高度小，受车辆擦伤致混凝土剥落。,底板开裂，产生原因分析：该裂缝为横向裂缝，位于跨中区域，同时有 几条裂缝，故该裂缝为受力裂缝，需要对施工工艺和承载能 力做复核。底板渗水，产生原因分析：该桥底板中存在纵向裂缝导致渗水，则是底 板横向构造不足或施工底板厚度偏薄；接缝处渗水则是浇注 的接缝混凝土不密实导致的。,2、钢筋混凝土简支T梁 钢筋混凝土简支T梁常见病害为：梁肋竖向裂缝、斜向裂缝；T梁翼缘板钢筋外露锈蚀与接缝渗水；横隔板裂缝、露筋和其连接处混凝土剥落等。对钢筋混凝土简支T梁产生的裂缝进行分析主要是要区别是荷载产生的受力裂缝还是非荷载（如温度、混凝土收缩等）产生的非受力裂缝。检查要点：绘制裂缝形态图，即裂缝延伸的走向，裂缝宽度和裂缝 位置。如在梁肋两侧存在多条竖向裂缝，这些裂缝宽度呈现中间大，两端小，则该裂缝为非受力裂缝。如在梁肋两侧存在多条竖向裂缝，梁肋底面也有横向裂缝，裂缝形态呈现为U字形，且裂缝宽度是下面大、上面小，则该裂缝为受力裂缝。,裂缝原因分析：该梁肋一侧在全跨范围内分布有8条裂缝，不仅跨中区域 存在有裂缝，而且L/4区域也有裂缝；裂缝位于梁肋的中部。依据该形态分析出该裂缝是由混凝土收缩产生的裂缝。,裂缝原因分析：该梁肋侧面存在竖向裂缝，位于梁肋下缘，且在梁肋底 面也有横向裂缝，裂缝形态呈U字形，故该裂缝为荷载作用产生的 受力裂缝。,钢筋混凝土翼缘板常见的病害主要为翼缘板之间连接缝混凝土剥落、露筋，翼缘板存在裂缝，并有白色物质渗出。露筋、接缝渗水，产生的原因：施工质量问题；混凝土剥落、裂缝，产生的原因：翼缘板厚度偏薄。,梁底混凝土剥落、露筋，产生的原因分析：该梁在跨中几个局部区域存在该病害，通常为桥下净高不足，梁底受到车辆或船只的撞击产生的。,3、预应力混凝土T梁桥 预应力混凝土T梁桥常见病害主要翼板的连接质量和横隔板裂缝、露筋、破裂。通常全预应力混凝土构件是不容许出现受力裂缝。一旦出现受力裂缝则该构件必须进行加固处理。所以对全预应力混凝土构件的裂缝判定非常重要。预应力混凝土T梁桥的梁肋裂缝是否为受力裂缝，其判别标准与钢筋混凝土基本相同。由于预应力混凝土T梁存在预压应力，故通常的非受力裂缝一般也不出现。目前预应力混凝土T梁桥病害大多为横隔板连接质量病害。,图中预应力混凝土T梁横隔板连接位置存在混凝土剥落、钢筋外露病害，其产生的原因是施工质量差。图中横隔板连接为桥梁中的刚性连接。,4、钢筋混凝土连续箱梁桥 钢筋混凝土连续箱梁桥常见病害为箱体裂缝、钢筋锈蚀、混凝土剥落，翼缘板的裂缝、钢筋锈蚀、混凝土剥落。箱体检查要点为：（1）跨中区域在底板是否有横向裂缝，其侧面是否有从下向上的竖向 裂缝；（2）在连续梁中间支点区域是否有从上向下的竖向裂缝和斜向裂缝；（3）在连续梁两端支点区域则是否有从下向上的斜裂缝。上述这些裂缝是典型结构受力裂缝。翼缘板检查要点为：（1）翼缘板是否存在横向裂缝；（2）翼缘板根部是否存在混凝土剥落；翼缘板横向裂缝一般为混凝土收缩裂缝，根部混凝土剥落则要检查桥面板是否在对应位置存在纵向裂缝。,图中照片显示跨中区域存在多条横向裂缝，在其侧面也有竖向裂缝。将这些横向裂缝与竖向裂缝连接一起呈U字形，故这些裂缝是典型的受力裂缝，其产生原因为作用荷载产生的。,图中显示箱梁底板露筋与底板横向裂缝渗水。显然底板露筋是施工质量差造成的；底板横向裂缝则要视处于梁的位置来分析，产生的原因为荷载作用，或底板厚度偏薄。,5、预应力混凝土箱梁桥,大跨度预应力混凝土箱梁桥的截面是由顶板、底板、腹板和翼缘板构成。预应力混凝土箱梁桥常见病害也主要是裂缝、混凝土剥落、露筋锈蚀 检查的要点是：（1）顶板的纵横向裂缝；（2）腹板跨中区域的竖向裂缝和支点区域的斜向裂缝；（3）底板的纵横向裂缝；（4）箱梁悬臂桥面板的裂缝，（5）横隔板的竖斜向裂缝；（6）箱梁混凝土剥落、露筋锈蚀。,图中为常见的顶板纵向裂缝，该裂缝往往为通长裂缝，其位于顶板中部或两端肋腋处。该裂缝产生的原因一般为温度作用引起的，或荷载作用。,图中为常见的箱梁腹板斜裂缝，裂缝位于正负弯矩变号区域。产生的原因是斜截面抗剪承载能力不足。,图中为常见的底板纵向裂缝，这种裂缝有多条，并为通长的。其产生原因为底板厚度偏薄，混凝土收缩产生的。,图中为常见横隔板上裂缝，其产生原因为过人洞上剪力过大，剪力传递中断导致局部应力集中产生的。,图中为底板露筋病害，产生原因是施工过程中振捣不密实以及保护层偏薄。,6、刚架拱桥,刚架拱桥一般是由刚架拱片与微弯板组成。其组成部分如下图：,刚架拱桥常见的病害为裂缝、混凝土剥落、钢筋锈蚀以及连接破坏。检查的要点是：（1）拱片的边腹孔与中腹孔上弦杆是否存在竖向裂缝、露筋；（2）弦杆与拱腿的节点是否出现裂缝；（3）微弯板是否存在裂缝、渗水和露筋；（4）微弯板与拱片的连接支承是否松动等；（5）拱片之间连接的横梁是否存在裂缝、混凝土剥落；刚架拱桥病害产生的原因一般是横向联系的刚度弱，桥梁整体受力较差，导致拱桥构件产生裂缝。目前在广东地区这类桥梁均出现有病害，过去几年已对这类桥梁进行拆除重建，或加固处理。,图中照片上弦杆混凝土剥落、钢筋外露，产生原因为钢筋锈蚀导致的；照片上弦杆竖向裂缝，是受力裂缝。其产生原因是上弦杆截面抗弯 承载能力不足产生的。,7、石砌拱桥,检查要点是：（1）主拱圈的勾缝是否饱满，片石或石块是否松动，是否有水渗出；（2）侧墙砌块是否存在裂口，砌缝是否饱满、错开等。,8、双曲拱桥,常见病害为构件上裂缝、混凝土剥落、钢筋锈蚀。,检查要点：（一）主拱圈检查（1）拱肋在拱顶的下缘和拱脚的上缘是否有裂缝；（2）拱肋与拱波结合处是否存在裂缝；（3）拱波是否开裂等；（二）腹孔检查（1）腹孔拱圈是否存在裂缝；（2）腹孔立柱是否存在钢筋锈蚀、混凝土剥落；（3）立柱底端是否有水平裂缝或破裂；双曲拱桥裂缝病害产生的主要原因是桥梁整体性较差，不适用于大交通量下重载重量荷载。目前该类桥梁出现的病害较多，需要进行加固处理。,图中照片为主拱圈中拱肋的拱顶区域下缘存在竖向裂缝，导致拱圈下沉。其产生原因是荷载作用过大产生的。,图中拱肋下缘混凝土剥落、露筋，其产生原因是桥下过往船只撞击导致的。,照片中拱波顶部出现纵向裂缝，其原因是荷载作用产生的。,图中腹孔的立柱底端混凝土破裂，立柱发生倾斜，其产生的原因是 立柱内部钢筋锈蚀，抵抗腹孔上的水平推力作用能力不足。,照片中立柱混凝土脱落、钢筋锈蚀，其产生原因是保护层厚度偏薄，内部钢筋锈胀。,9、桁架拱桥,桁架拱的构成,桁架拱桥的常见病害是构件裂缝、混凝土剥落、钢筋锈蚀。检查要点是：（1）桁架片的上下弦杆是否存在裂缝、露筋锈蚀；（2）桁架拱片与横向联结部位是否有裂缝或破损，（3）横向联结构件是否存在裂缝、混凝土剥落、露筋等。桁架拱桥与刚架拱桥相同，病害产生的原因一般是横向联系的刚度弱，桥梁整体受力较差，导致拱桥构件产生裂缝。目前在广东地区这类桥梁均出现有病害，过去几年已对这类桥梁进行拆除重建，或加固处理。,照片中桁架片的竖弦杆和斜弦杆露筋锈蚀，产生原因是混凝土保护层 薄，钢筋锈胀导致混凝土剥落。,桥梁支座,目前桥梁常用支座为板式橡胶支座和盆式橡胶支座。其中简支梁桥的支座采用板式橡胶支座，连续梁桥支座采用盆式橡胶支座。1、板式橡胶支座 板式橡胶支座常见病害是支座剪切变形大，支座脱空或局部脱空，支座老化外鼓、开裂和支座缺失等。2、盆式橡胶支座 盆式橡胶支座常见病害是钢盆锈蚀、锚固螺栓松动、锈蚀、橡胶磨损、垃圾堆积。,图片中板式橡胶支座剪切变形大，其产生原因是支座质量差，或支座厚度偏小。,图片中为板式橡胶支座局部脱空，该产生原因为施工安装不当引起的。,图片中盆式橡胶支座的钢盆完全锈蚀，其原因是支座环境湿度大，或钢盆防锈涂层质量差。,桥梁下部结构,桥梁下部结构是由桥台、桥墩与基础组成。1、桥台 钢筋混凝土桥台的检查要点是：（1）台帽是否存在裂缝、混凝土脱落；（2）台身是否存在纵横向裂缝、露筋；（3）侧墙是否存在裂缝或开裂；（4）挡块是否损坏；2、桥墩 钢筋混凝土桥墩的检查要点是：（1）盖梁是否存在裂缝、露筋以及挡块是否被损坏；（2）立柱是否存在龟裂、竖向裂缝、横向裂缝、露筋；（3）立柱是否被船只撞击；,图片为桥台的台身竖向裂缝，其产生原因一般是混凝土收缩；台身露筋，其产生原因为混凝土保护层偏薄。,图片桥台翼墙开裂，其产生原因是台后沉降或翼墙配筋不足；挡块开裂，其产生原因是温度作用导致梁体横移；,图中盖梁的裂缝位于立柱顶端，裂缝从上向下延伸，为受力裂缝，其产生的原因是荷载作用。,图片中盖梁露筋锈蚀，产生原因混凝土保护层偏薄。,图片中立柱出现龟裂，其产生原因是施工养护不当。,图片为立柱竖向裂缝，其产生原因是混凝土收缩过大，或钢筋箍筋配 箍率不足。,图片中立柱露筋，其产生原因混凝土保护层薄，内部钢筋锈胀。,图片立柱被船擦伤，其原因为桥梁通航净宽不足。,3、桩基 位于水中的桩基一般派遣潜水员在水下模测，或在枯水期间进行检查。桩基的检查要点是（1）桩基是否在水流作用下被冲刷掏空，钢筋锈蚀；（2）桩基是否倾斜、分层；（3）桩基是否被船只或漂浮物撞击、擦伤。,图片中桩基倾斜，其原因是施工钻机成孔不垂直。,附属部分,附属部分的检查要点是检查锥坡、护坡、调治构造物是否存在开裂、塌陷、铺砌缺损、勾缝脱落等,图片导流侧墙开裂，其原因为地基不均匀下沉。,涵洞,公路上的涵洞依据结构的形式不同，分为盖板涵、箱涵、石拱涵和圆管涵等四种。,涵洞检查的要点是：（1）涵洞进出水口是否被堵塞；（2）涵洞附近填土是否塌陷；（3）涵身两侧挡墙是否开裂；（4）盖板涵的涵顶是否存在有裂缝，是否渗水；（5）圆管涵洞四周连接是否有脱空等情况；,图片中涵洞堵塞，其原因为杂物堆积未及时清理。,图片中涵管与浆砌片石脱开，其原因为涵洞基础下沉。,