刚架拱桥病害分析及加固设计研究论文[五篇]

第一篇：刚架拱桥病害分析及加固设计研究论文

1工程概况

某刚架拱桥位于福建省一县进出城口，属国道上桥梁。桥全长59．6m，桥宽21m。上部结构:净跨3．0m钢筋混凝土矮肋板梁+净跨50m钢筋混凝土刚架拱+净跨3．0m钢筋混凝土矮肋板梁，主跨横向布设7片刚架拱片，拱片间距3．2m。桥面铺装连续，两侧桥头各一处简易伸缩缝。桥面系采用矢跨比为1/16、厚6cm的微弯板及现浇混凝土填平层。桥面宽度为3．35m(人行道)+14．3m(车行道)+3．35m(人行道)。下部结构采用钢筋混凝土组合式桥台。为配合道路改造工程，该桥将在桥面上直接加铺10cm沥青路面，同时业主要求该桥改造后能够满足公路－Ⅱ级、人群3．5kN/m2的荷载要求。但是该桥无设计和竣工资料，需要对桥梁进行整体进行详细的现状调查、分析后进行相应的处理。

2桥梁现状调查

2．1主要病害

1)桥面铺装存在大量横向裂缝、纵向裂缝;伸缩缝不平顺;人行道板、栏杆、路缘石多处破损缺失;桥面排水不畅、积水;桥头沉降造成搭板凹陷。

2)跨中拱顶附近存在较多裂缝，大小节点附近弦杆段存在个别裂缝，所检裂缝最大宽度测读值为0.25mm，未超过规范限值;拱肋有露筋锈蚀现象;部分拱肋局部存在孔洞、蜂窝麻面等表观病害。

3)微弯板存在开裂现象，主要集中于跨中附近，所检裂缝最大宽度测读值为0.73mm，超过规范限值;微弯板存在大量露筋锈蚀、裂缝、孔洞病害，严重的微弯板混凝土碎裂，导致桥面塌陷，详照片。

4)横系梁存在较多裂缝，车行道下部横系梁尤为严重，所检裂缝最大宽度测读值为0.72mm，超过规范限值。并有露筋锈蚀、混凝土表面蜂窝麻面、剥落现象。

5)下部结构盖梁受水侵蚀严重，有较多竖向裂缝，所检裂缝最大宽度测读值为0.35mm，超过规范限值。

2.2荷载试验

1)静载试验静载试验按公路－Ⅱ级(考虑10cm沥青铺装层)荷载等级进行，静载试验荷载效率为0.86～1.01;在各工况荷载作用下，控制截面应变校验系数在0.14～0.94之间，满足校验系数小于1.00的要求;所测测点的最大相对残余应变小于残余应变限值要求(20%);在各工况荷载作用下，各控制截面挠度校验系数在0.39～0.94之间，满足校验系数小于1.00的要求;所测测点中的主要测点相对残余变形基本满足的残余变形限值要求(限值20%)。

2)环境振动试验实测振动响应信号经试验模态分析，该桥竖向实测基频为5.00Hz，理论基频为3.07Hz，实测基频大于理论值，表明现状桥梁实际刚度较大。

3)桥梁承载力评定结果根据桥梁缺陷状况检测结果、材质状况与状态参数检测结果和荷载试验结果对桥梁承载能力进行核算，该桥承载能力不满足公路－Ⅱ级、人群3.5kN/m2(加铺10cm沥青铺装层)荷载等级的使用要求。

3结构计算分析

为了解桥梁结构提载后受力情况，本工程结构分析采用桥博3.0程序建立平面杆系模型分别对边拱肋和中拱肋进行计算。单片拱肋划分为70个单位，其中三角刚架区24个单位，桥面单元为46个单位，拱角采用完全固结，边支点采用竖向支撑，纵向滑动约束。

4病害原因分析

近几年该地区交通量急剧增加，该刚架拱桥经过长时间运营，构件混凝土的开裂呈普遍现象，裂缝的产生有着各种各样的原因，内部和外部不同原因的裂缝和不同类别的裂缝对结构的安全性和耐久性也有着不同的影响。

4.1微弯板

车轮荷载通过桥面铺装层作用于微弯板上，形成较为直接的受力构件，原设计的微弯板计算模型为将微弯板两端简化为弹性约束的变截面板进行承载力验算，该假定方法与实际受力状态相差甚大，且微弯板厚度仅设为60mm，因此大大降低了微弯板在实际工作中的可靠性。由于桥梁多年的使用，桥面铺装的破损，拱肋下挠、横向偏移等，均造成微弯板支座端偏位，严重者使得微弯板变成两端铰结的简支板，从而微弯板实际受力大大增加，超出设计范围，造成微弯板的破坏。本桥微弯板存在大量裂缝，且部分微弯板的塌陷，正是设计缺陷引起的。

4.2横向联系

刚架拱桥的结构内力分析是根据平面杆系理论进行的，基本采用弹性支撑连续梁的方法进行横向荷载分布分析，而后进行纵向桥梁内力分析。在实际工程应用中，往往很难模拟横向联系的实际受力状况，导致结构内力计算失真。弹性支撑连续梁法需要结构必须有足够的横向连接刚度，横向连接刚度是通过横系梁、桥面铺装层及微弯板进行连接，而这种连接通过多年刚架桥的使用可知，其刚度较弱。由于先天横向刚度的不足，桥梁使用一段时间后，横系梁逐渐出现开裂现象，横系梁的开裂弱化了横向刚度，出现更严重的裂缝，其裂缝基本形态为竖向贯通缝或斜向裂缝。同时在汽车荷载作用下出现振动现象，也使得横向连接减弱，导致刚度降低。同时微弯板的侧向水平推力作用也使得横系梁处于横向受拉，对横系梁产生不利作用。因此，由于刚架拱的先天不足，导致桥梁过早的出现不同程度的病害，病害又导致桥梁横向刚度降低，而刚度的降低加剧了构件的损伤、损坏，周而复始，造成桥梁使用年限大大缩短。

4.3拱肋

根据桥涵通用设计规范，进行恒载、汽车荷载、温度荷载等组合，经结构分析可知，拱顶、拱角最大抗力不满足内力需求;跨中、拱腿(与大节点连接处)、拱角、弦杆(与大节点连接处)等部分部位裂缝宽度大大超出规范的最大要求。同时，根据桥梁检测报告可知，拱肋混凝土质量表观差，表面粗糙、不平、局部蜂窝麻面;大小节点部位配筋不合理，缺乏必要的构造抗拉钢筋。因此，在桥梁使用过程在大小节点部位出现不规则裂缝，影响桥梁的结构承载力和耐久性。

5加固对策及验算

5.1加固对策

根据检测结果及上述病害分析，提出了主要处理措施，如下:

1)对拱肋跨中两侧各10m的范围内，拱肋下缘粘贴U型钢板，加配U型压条，粘贴钢板采用环氧树脂化学灌浆湿式外包钢法施工。

2)大、小节点受力复杂，两侧粘贴整体大钢板，在横系梁处断开，方便安装，粘贴整体钢板采用环氧树脂化学灌浆湿式外包钢法施工。

3)将拱腿全部和斜撑根部2.5m段外包混凝土加大截面;拱腿顶面、侧面增加混凝土厚度15cm;在拱脚2.5m段区域内，将拱腿和斜腿连成整体。在拱脚新增截面上加强抗弯受力钢筋，并将新增截面的连接钢筋植入原结构，以保证新增截面能与原结构共同受力。拱腿新增截面纵向钢筋与大节点钢板焊接连接，并将该部分混凝土过渡平顺。

4)对横系梁下表面粘贴钢板条加固，侧面上缘粘贴钢板，在拱肋处植入螺杆连接，增强横向刚度。

5)拱肋弦杆上缘出现较多裂缝，计算也发现该部分结构承载能力富余量较小甚至不足，为此采用在靠近弦杆上缘粘贴钢板条方法加固弦杆。

6)若配合整条路线改造，直接在桥面加铺10cm沥青混凝土，桥梁上将增加共250吨恒荷载，考虑原设计资料缺失，无法判定原基础承载力富裕度，应考虑尽量不增加旧桥恒载;同时，根据检测报告可以看出，微弯板及加劲肋存在较多裂缝，通过计算，原微弯板不满足荷载要求。因此，考虑采用将原桥面铺装层铣剖掉2cm的磨耗层，绑扎钢筋铺设8cm厚C40聚丙烯纤维混凝土铺装层，使得新增钢筋混凝土与原桥面板形成组合受力结构，共同承载受力;同时，对微弯板表观病害进行维修处理，采用压力注胶封闭裂缝、钢筋除锈、聚合物砂浆恢复保护层等措施。再者在桥梁铺装6cm沥青混凝土，桥两端与整体路线平滑过渡。既解决了桥面板承载不足的问题，同时又使得旧桥恒载增加不多。

7)对所有宽度大于0.15mm的裂缝进行灌浆处理，灌浆胶采用优质A级环氧灌缝胶。对所有宽度小于0.15mm的裂缝，无论缝宽大小，在进行裂缝的灌浆过程中一并封闭。

5.2加固验算

1)计算参数

验算按照JTGD60－2004要求进行，汽车荷载采用公路Ⅱ级荷载标准，人群荷载3.5kN/m2。桥面铺装二期恒载为原混凝土铺装层铣剖2cm磨耗层，加铺8cmC40钢筋混凝土铺装层，其上加铺6cm沥青混凝土铺装层。混凝土强度按检测报告实测结果，恒载按改造后使用需要计取。对拱肋、弦杆、及大小节点节点处粘贴钢板的单元将钢板等效为钢筋加入单元截面，等效计算考虑0.9的应力滞后效应。

2)拱肋挠度计算结果

挠度计算结果如所示，计算结果表明，加固措施对桥梁的刚度有大大改善。3)拱肋控制截面强度计算结果经验算现有的桥梁结构跨中强度基本能满足承载能力极限状态要求;拱腿大节点处、拱脚、斜腿脚及弦杆大节点处裂缝宽度不能满足正常使用极限状态要求。比较加固前后的计算结果，对桥梁的薄弱环节进行加强，提高了强度要求，减小裂缝宽度，增加了安全储备，达到了加固效果。边拱肋、中拱肋控制截面强度计算结果如所示;边拱肋、中拱肋控制截面裂缝计算结果如所示。路面加铺沥青混凝土提载后，经加固后桥梁拱肋各截面承载力、裂缝宽度要求等均能满足，并且有较大的富余度。

6结语

本文针对某刚架拱桥的病害特点，结合目前诸多刚架拱桥的病害特点及加固处理经验，进行本桥的病害分析和内力计算分析，找出该桥主要问题所在，提出提载后有效的加固处理措施，最后通过加固验算，加固后桥梁大大提高了承载能力，满足业主单位使用要求。

作者:郑瑞生 詹德勇 黄婷婷 单位:福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室

第二篇：组合梁桥常见病害分析及加固策略研究

组合梁桥常见病害分析及加固策略研究

SQ09018146001 刘芳

摘要：本文通过调研国内外钢一混组合梁桥的运营状况，总结、归纳了该类桥梁出现的几种常见病害，并在病害成因分析的基础上，研究了该类桥梁的加固方法。并对几种不同的加固方式进行了对比分析，研究了各种加固方法的适用性。关键词：组合梁桥；病害；加固方法

Abstract：This paper studies operating conditions of mix of steel bridge beam both at home and abroad.We summ up and conclud several common diseases of such bridge, and,study of the strengthening methods based on the analysis the cause disease.Comparing the consolidation of several different ways and studying the applicability of various strengthening methods.Keywords: Combination bridge, Diseases, Reinforcement method 1引言

钢一混组合梁桥是一种在公路尤其城市桥梁工程中应用较多的结构形式之一。该结构形式最早出现于19世纪末20世纪初，经过几代工程师们近百年深入、细致、全面地研究和应用。自20世纪70年代开始快速发展。以法国为例，据该国1990～t993年建设的桥梁上部结构的统计分析，工字钢梁与混凝土桥梁构成的公路组合梁在跨长30--11Om范围内最有竞争力，在60～80m跨长则有明显优势。组合粱的占有率达85％。在我国公路和城市桥梁中，组合梁的应用也取得了举世公认的进步，1993建成的上海杨浦大桥(跨径为602m)，2001建成的福建青州闽江大桥(跨径为605m)。其加劲梁均采用了钢一混组合结构，在同类型桥梁中位居世界前列。2005年我国首座波形钢腹板PC组合箱梁公路桥一泼河大桥建成通车(跨径4×30m)，2006年建成通车的常州新运河平陵大桥为国内首例大跨度(主跨llOm)钢一混凝土组合连续梁桥，2005年开工建设中的河南鄄城黄河大桥是目前世界上最长的波形钢腹板PC组合箱梁桥(跨径58X50m)。在城市立交桥建设中，钢-混组合梁也以其跨越能力大，建筑高度小，抗震性能好以及施工速度快等优点得到了广泛的应用，建成了以北京航天桥(主跨73m)、朝阳桥(主跨64m)、淮安市长征桥(跨径18.5m+30m+18.5m)为代表的一批钢一混组合连续梁桥，取得了较好的技术经济效益。可以预期进入21世纪后，钢一混组合梁这种结构形式必将得到更大的发展。

钢一混组合粱桥以其施工速度快，建筑高度小，抗震性能好等优点，在我国公路和城市桥梁建设中得到了广泛的应用。但是由于交通量和重型车辆的不断增加，空气、水汽、工业烟尘以及其他化学和污染物的环境作用，缺乏定期的养护维修等原因，既有钢一混组合梁桥在运营若干年后，出现了不同程度的病害问题。为保证该类桥梁的安全运营，延长其使用寿命，必须对该类型桥梁进行维修、加固。

2常见病害及成因分析

应该指出的是，国内外既有钢一混组合梁桥目前的运营状况较好，出现的问题也不算严重，但是未雨绸缪，随着该类型结构形式桥梁在国内的进一步推广使用，以及由于经济快速发展带来的对桥梁功能要求的提高。对其进行病害分析及加固策略研究也是必要的。根据已有文献资料的研究报道以及现场调研表明，既有钢混组合梁桥常出现以下几种病害。

2.1 钢梁的锈蚀

钢梁裸露在空气、水汽、工业烟尘以及其他化学和污染物的环境中，容易发生化学反应或者是电化学反应，尤其是当油漆退化以及桥面板防水失效时。油漆防护是保证钢梁耐久性的重要手段，也是钢桥维护的主要项目。因此当油漆退化后，其直接后果就是导致钢构件锈蚀，严重锈蚀会导致截面损失，锈坑处产生应力集中，如若发生在设计控制部位，将严重降低结构的疲劳性能及承载能力。桥梁端部的伸缩装置，支座附近、桥面结构，箱形截面构件里侧以及组合梁接合面处等易于积水和积尘的地方是容易发生锈蚀的部位，造成钢构件板厚变薄。在钢构件的焊接点处也容易发生锈蚀。

2.2 钢梁疲劳

钢结构桥梁在汽车作用下，容易产生疲劳裂纹，可能导致构件脆性断裂。引起构件疲劳开裂的内因主要是材料缺陷和应力集中，外因主要是重复活载作用下产生的应力循环。超载、车辆撞击和截面锈蚀等因素增加了裂纹扩展和构件断裂的可能性。现场检测表明：目前公路桥梁的车辆荷载具有轴重大、行驶速度快、通行流量大的特点，容易导致钢结构桥梁出现疲劳破环事故。连接件是把混凝土桥面板和钢梁连接为一个整体且保证组合梁协同工作的关键部件，也是组合梁抗疲劳的一个重要因素。栓钉是应用较为广泛的一种连接形式，试验研究表明，在保证焊接质量的前提下，组合梁的疲劳破坏大多是由于栓钉的剪切疲劳破坏造成的。

2.3 桥梁承载力不足，不能满足既有交通荷载要求

该类情况的既有钢-混组合梁桥本身并没有出现明显的病害现象，只是一方面由于桥梁本身的原因，例如使用时间较长，从桥上所通行的车辆载重及流量的增长等，使得桥梁功能退化，不能达到原有设计功能；另一方面是由于经济水平快速增长的需要，既有桥梁已不能满足经济的需求，需要对现有桥梁进行加固加宽。因此将该种情况列为既有钢-混组合梁桥所面临的一种问题，通过加固或可解决。

2.4 钢-混组合连续梁混凝土翼板纵向开裂

剪力键在钢-混凝土组合梁中起着重要作用，主要是用来承担钢梁与混凝土翼板之间的纵向水平剪力，并抵抗两者之间的掀起作用。钢-混凝土组合梁中，相当宽的混凝土翼板沿一个狭窄的接触面承受钢梁通过剪力连接传来的剪力，将在混凝土翼板的结合面附近产生较大的剪应力。所以在组合梁中，尤其是单排栓钉连接T形截面组合梁常发生混凝土纵向开裂。混凝土翼板的纵向开裂将导致混凝土翼板的纵剪强度成为梁破坏的控制条件，如果没有足够的横向钢筋来约束裂缝的发展，组合梁的剪力连接程度就有会降低，而使得组合梁达不到设计承载力而提前破坏。

2.5 钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土桥面板横向开裂

混凝土翼板受压，钢梁受拉是钢-混凝土组合梁的最有利受力状态，但是在连续梁中支点负弯矩区不可避免的会出现混凝土翼板受拉而钢梁受压的不利状态，易在中支点负弯矩区出现混凝土开裂的情形，当负弯矩区处混凝土裂缝较大时，将会导致混凝土板中钢筋锈蚀，影响结构耐久性，同时开裂严重还会使得箱内漏水、腐蚀，影响结构的外观，给人们以不安全感。

2.6 剪力键剪断

剪力键的作用是保证桥面板混凝土及钢梁共同工作，因此它承受着巨大的纵向剪力作用。对于经常超载的桥梁，由于纵向剪力过大或者反复作用导致剪力键疲劳将会导致剪力键弯曲或剪断。出现这种情况时会明显地发现梁段的钢梁与混凝土桥面板间发生相对错动，这时，剪力键起不到应用的作用，组合桥梁已演变成迭合梁桥。

2.7 混凝土桥面板局部破裂或腐蚀

由于重载交通的反复作用、桥面防水失效及融冰盐的化学腐蚀作用，使得混凝土桥面板局部或大面积开裂、损伤严重。混凝土板中的受力钢筋出现锈蚀，进而使得混凝土桥面板承受局部车轮荷载的能力明显下降。即降低桥梁的承载力，同时也降低了桥梁的适用性和耐久性。

2.8 其他问题

早期较低设计荷载水平的钢-混凝土组合梁桥，由于超载严重，再加上长期暴露在空气和雨水等环境中，容易使连接螺栓或铆钉松动或断裂，因此需要进行更换或加固。对于钢-混凝土连续梁桥，钢梁受压区的腹板或底板会因偶然的超载或升温作用而产生局部鼓包，即局部失稳现象。这种局部失稳如不及时修复，亦会降低整体结构的抗失稳能力，进而间接降低桥梁的承载能力。加固策略

钢-混凝土组合梁桥，不管是简支梁还是连续梁，均为 RC(或PC)板与钢结构由剪力键组合成一整体，因此检测、维修、加固可由上述三部分入手；此外，钢-混组合梁的特有的施工过程，也会形成不同的内力分布特点、缺陷及病害。鉴于上述原因，进行钢-混组合梁桥检测、维修、加固时，混凝土或预应力混凝土桥面板的病害及其处理方法，可参考钢筋混凝土梁、板的方法；钢梁的缺陷及处理方法可遵照钢结构的方法；钢-混组合梁桥特有的缺陷及病害，例如剪力键的锈蚀、疲劳及剪断等，可在分析缺陷及病害成因的基础上，采取相应的加固措施。另外，众多的桥梁破坏事故表明，每个破坏实例往往并不是由单一因素引起的，而是多个因素相互诱发共同作用的结果，就钢-混组合梁桥而言，漏水导致腐蚀或锈蚀、疲劳、应力集中，焊接残余应力以及焊接缺陷可能是最主要的。因此进行钢-混组合梁桥维修加固时，可以视桥梁状况，采取集中加固措施相结合的方法，重视预防，提倡变被动加固为主动加固的设计理念。

常用的桥梁加固改造技术方案有：施加体外预应力、减轻荷载、加固临界杆件、补充新杆件、改善原结构受力体系、加固受力杆件等方法。3.1 施加体外预应力加固

当钢-混组合梁桥出现负弯矩区桥面开裂、主梁挠度过大、荷载等级不够，需要提高主梁承载力等问题时，可以采用体外预应力加固法。该法具有加固、卸荷、改变结构内力三重效果，适用于中小跨径的梁式桥，是一种行之有效的加固方法。工程实践表明，体外预应力加固技术能够较大幅度地提高旧桥承载能力。加固后所能达到的荷载等级与原桥设计标准及安全储备有关，一般情况下可将原桥承载力提高30%-40%。采用本方法加固时宜同时配合其他加固方法进行综合加固，以达到较好的加固效果。

3.2 粘贴碳纤维片材加固

纤维复合材料质量轻、强度高，而且具有较好的耐腐蚀性和抗疲劳性能，因此是进行桥梁维修和加固的理想材料，国内外对采用CFRP加固钢-混凝土梁已经有了比较系统的研究并进行了相关的试验。研究表明采用碳纤维骗财加固钢-混组合梁桥可以有效的提高原桥地承载能力，减小主梁挠度。

3.3 钢梁裂纹或锈蚀等缺陷的修补

当钢梁出现裂纹进行修补时，如仅以焊接和增加盖板等将裂纹堵塞一下，是不能解决问题的。必须充分调查裂缝发生部位的钢材质量、焊接状态、应力状态、锈蚀状况和疲劳状态等，依据调查的结果采取对策。有时，为了改善材质，必须更换构件，为了改善应力状态，必须优化构造细节或变更结构。当钢梁发生锈蚀时，必须及时除锈，并按钢结构的防腐要求进行防腐处理。

3.4 混凝土桥面板更换

由于受到车辆局部荷载的反复作用及混凝土碳化、钢筋锈蚀，板抗弯能力相对较弱，钢一混凝土组合梁桥的桥面板使用寿命一般应低于其钢梁的使用寿命。当混凝土桥面板局部破裂或腐蚀严重时，需要局部或整体更换混凝土桥面板。在凿除混凝土桥面板后应同时检查剪力连接件的使用情况，必要时可更换或增加剪力连接件数量后，再重新浇筑桥面板。

3.5 更换剪力键

当发现梁端的混凝土桥面板与钢梁明显错位，表明剪力键已因疲劳或纵向剪力过大而失效。在此情况下，必须凿除混凝土桥面板，更换剪力键并重新浇筑混凝土桥面板。否则钢一混凝土组合梁将蜕化为钢一混凝土叠合梁，其挠度将明显增大、承载能力将大幅降低。

3.6 钢板局部失稳的处理．

对于局部失稳的钢板可采取局部更换钢板、局部粘贴或加焊钢板及箱内局部增加横向或纵向加劲肋的措施，以增加其局部稳定性。结束语

(1)组合梁桥最常见的，也是最可能出现的病害，其包括：钢梁构件由于锈蚀、疲劳、高应力集中及焊接残余应力等因素导致出现裂纹，而引起构件的脆性断裂；钢一混组合梁桥特有的构造和施工过程导致的组合连续梁桥负弯矩区桥面板开裂和桥面板纵向开裂；混凝土桥面板局部破损、腐蚀；剪力键剪断或疲劳破坏等。

(2)研究表明，当组合梁桥承载能力不足，或荷载等级要求提高时，可以采用体外预应力或粘贴碳纤维片材的加固方法。这两种方法均可以有效地提高钢一混凝土组合梁桥的承载能力，一般情况下提高幅度可达到20％--40％。

(3)剪力键是保证钢梁和混凝土桥面板共同工作的关键所在，如果因其疲劳或承受过大的纵向剪力而破坏时，必须更换之。否则钢一混凝土组合梁的组合作用已不复存，并将蜕化为叠合梁，其承载能力将大幅降低。

(4)钢一混凝土组合梁桥具有钢筋混凝土结构和钢结构的共性问题，例如混凝土桥面板开裂、破损和钢粱腐蚀、疲劳裂纹、鼓包等病害；同时也具有其独特的个性问题，例如剪力键的疲劳和剪断问题。在实际工程中须对具体的病害进行具体的分析，进而采取具有针对性的加固策略，以达到加固的目的。

参考文献

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第三篇：高速公路沥青路面病害分析及养护办法研究

高速公路沥青路面病害分析及养护办法研究

黄骅

廊坊市公路管理站，河北 廊坊 061100

摘要：众所周知，沥青路面具有光平坦，噪声低，对车轮的伤害度较小等优点，高速公路上面一般都采用沥青进行铺设。但是由于诸多原因导致沥青路面严重受损，本文就高速公路沥青路面病害的形成原因进行相应的分析，并给出相应的解决对策。

关键词：高速公路；沥青路面；病害分析；问题和对策

0 引言

沥青混泥土路面具有很多的优点，其中就包括路面平整、行车舒适、耐磨度高、养护维修简便、能够进行分期修建等，所以沥青混泥土路在生活中被广泛进行应用。在进行高速公路建设时，我国的很多高速公路都在采用沥青进行铺设。随着我国科学技术的迅猛发展，我国的交通运输量逐步增大，很多车辆不仅体积较大，而且在行驶过程中还出现超载的情况，使高速公路的路面受到重创。很多高速公路都面临着使用不到设计所定年限就发生病变损毁的情况，常常在使用 2-3 之后就因为受到重创而不能进行使用，因此对高速公路沥青路面病害的成因与防治对策进行分析，就当前公路建设与管理有着重要的作用。

1沥青路面病害存在的问题

1.1车辆超载和日常养护管理不严

就对柔性路面进行设计控制所采用的控制值还是弯沉值，使用年限则是随着常年的积累承载次数作为相应的指标，就承载量较大的重型车对路面所引起的结构强度没有得到详细的保证，在重型车的操作过程中对路面所能承载的极限并没有纳入考虑范畴，当重型车超负荷行驶就会给路面造成严重的创伤，导致路面出现开裂、坑洼下陷等局部状态，导致路面被损毁[1]。1.2气候变化引起的沥青路面病害

在夏季连续高温的情况下，就会导致路面出现车辙变形、拥包等情况。究其原因就是因为混合料的不断变化而造成的。就一般情况而论，矿料级的贡献率相对较高，反之沥青的就比较低。在严寒天气，进行沥青集料时容易把沥青膜破坏，这种方法会导致集料损伤。所以沥青的抗裂性就是直接取决于它的低温变形性能，沥青结合料的贡献度高达90%。这种话情况下的沥青混合料是最具坚硬的，收缩变形无法对混合料造成伤害，因为其贡献率相当低下。1.3排水设施排水不畅

如果高速公路位于多雨地区，由于夏季雨水相对频繁，我们就要对相应的排水设施进行较好的处理，这种做法可以有效的保证公路的使用寿命和性能不断增强，保证路面不受到雨水的侵袭。近些年来，公路建设的速度十分快，相对地质进行全面开挖，当公路路面铺设工作完成，往往就会因为资金不足的原因没能对排水系统进行相应的优化，所以只要雨水天气来临路面就会造成严重的积水情况，在由于重型车本就超载严重，就更是加剧路面破坏，当然还有就是高速公路中部的隔待排水问题，人们也没有加强重视度，排水系统设计的不合理，雨水就这样通过中部的分隔带渗入到路面内层，最终导致路面因为受到水的侵蚀而损坏。

2高速公路沥青路面病害防治对策 2.1加强反超限运输管理，并加强日常护理

近几年来，由于高速公路发展较为迅速，交通运输量也在不断增大。重型车辆超载的情况十分的严重，此种原因已经严重影响到公路的使用寿命。所以，就要求我们应该严格按照《公路法》、《超限运输车辆行驶公路管理规定》等来执行，加强对反超限运输管理的打击力度，在重要的位置设置关卡进行检查，对有不从者要采用强行卸载的方法进行执行，以免超载运输车对公路造成损毁，使公路的使用寿命得以不断增强[2]。把“预防为主、防治结合”的方针在现实中进行落实，加强对路面建设的研究，制定出科学规范的养护管理系统，对路况进行追踪检测，及时采取有效的措施进行防范，在使用过程中发现的问题要及时进行处理，以免造成不必要的麻烦，与此同时，要不断加强对路面病害处理对策进行研究，不断提高公路的使用寿命和路面养护质量。2.2在施工过程中注意温差

在《公路沥青路面施工技术规范》中，对沥青碾压的温度进行相应的规范，只有在温度适宜的情况下，对沥青混合料进行碾压才能保证其相应的切合度。事实上，这么做就是为了使沥青混合料的密度更加牢固，在碾压过程中能够保证它的压实性。当然，规范并没有对混合料的厚度、级配类型、性质和施工环境做明确的规定，在施工过程中需要根据相应的项目情况进行具体分析，标号不同的沥青当它的温度不同时粘度却有相应的吻合度，不同级配类型的混合料在进行施工时也要采取不同的方法进行施工。在不同的季节，其地质温度与气温有所区别，混合料的散热效率会受到明显的影响。从很大程度上来讲，沥青的粘度是在碾压过程中影响碾压难度高低的关键因素，所以，就应该针对沥青的粘度和温度采取有效的措施进行控制，就当前情况而言，改性沥青得到广泛的使用，由于沥青抗剥落剂的使用，使得里欧请的粘度和温度不断提高[3]。2.3增强结构排水

对于雨水较为丰富的地区应该引起我们的高度重视。要安装更多的排水设施，也可以在基层顶面设定相应的防水层，如果条件允许的话可以运用沥青碎石在中间层设定排水基层。与此同时，在路面上做好相应的排水设施，在路面较低的地方进行设定，这更有利于及时将路面的积水排出，又可以预防积水一直渗透冲刷到中间路面基层，就路面还应该掺加适量的抗剥落剂，这样可以加强沥青相互间的粘结度，使得路面层的水更加稳定的流出。2.4合理确定沥青路面结构，选择适合的材料

对沥青的路面结构进行有效的确认，沥青表面之所以会产生裂缝都是因为其自身的温度引起的，最好的沥青除延度大以外，其他方面的性能都是比较薄弱的，仔细的对矿料进行选择，将级配沥青的混合料与配置沥青的混合料进行对比，所配置出的沥青混料定是质量精良的，严格对沥青的使用量进行相应的控制，使沥青的质量得到较好的保障，这种方法对减少裂缝是相当有效的。2.5严格控制施工质量

不对施工质量进行严格的控制，就会造成很多损毁现象出现。进行沥青路面施工必须要按照相关规定进行操作，建立科学规范的质量体系，在进行路面施工时，要对所进行的每道工序进行严格的质量监控，使得路面建设达到相应的质量指标，然而要对质量进行落实就必须严格按照以下步骤进行操作：

① 严格对沥青的混合料搅拌质量进行控制，在搅拌过程中发现离析等相关的质量问题要及时进行解决，要对相应的试验频率进行加强，对搅拌过程中沥青混合料的各项指标进行有效的控制，必要时要对混合料进行单独的配置检测和设计。

②要使基层顶面具有相应的粗糙度。对相应的级配材料进行良好的配置，就混合料里面加入相应的粗骨料，使混合料里面具有相应的大粒集料；但要对其含水量进行相应的控制，要对碾压沥青的方法进行改进，避免湿度较大的状况出现，不能让水量蒸发之后基层顶面形成灰浆硬壳，在碾平之后不能掺入细料混合[4]。

③就透层和粘层两种油要合理的进行撒布。再开始铺设前，要保持工作界面绝对干净，结合多年的施工经验，透油层中如果有相应的慢型乳化沥青是最好用的。用沥青专用车进行撒布时，对车速和喷洒的厚度要保持相应的稳定，不能出现出凹凸不平的情形，当然也不能留有空白地带，还要撒布相应的石协和粗沙，这样能增加路面的粗糙度，再运用钢筒压路机进行相应的碾压，然后将多余的浮料刮走。

④ 提高面层摊铺质量。在进行混合料铺设的过程中，运输的过程不能有太大的间隔，就摊铺温度要控制在相应的范围之内，就铺设的混合料厚度要达到均匀的效果，进度控制在2m/min 左右，要对沥青混合料进行反复碾压，以免出现混合料缝隙较大的情况，没有碾压平整的地方不能进行补料，尤其是下面层的，基层经过雨水冲洗还未干的，不能开始摊铺工作，更不能淋着雨进行摊铺，要保证各方面接缝严密。结束语：

路面的早期损毁已经成为沥青路面的主要危害，政府和相关管理部门应该引起高度的重视，并根据相关原因对路面进行全面的设计，然后直到把原材料运输到施工现场，对相应的问题采取有效的措施进行预防和控制。与此同时，还要制定科学规范的质量管理体系，从管理部门到设计部门，从设计部门再到施工部门，都要进行有效的控制和落实。只有运用这样的方法才能从根本上减少沥青路面早期损毁情况的发生，使高速公路在建设质量方面得到显著性的提高，实现高速公路施工质量更上一层楼。本文就沥青路面病害存在的问题进行有效的分析，并由此给出相应的解决策略，希望能够给相关业内人士提供相应的参考数据。参考文献

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第四篇：墩台基础的典型病害及相应加固措施

墩台基础的典型病害及相应加固措施 工程概述 该桥梁总长583m，上部结构采用30m标准跨径预应力T梁和16m钢筋混凝土空心板。上部结构采用结构简支、桥面连续。0号-7号墩台范围桥梁为主桥，跨越主河道，跨径组成为（3×30+4×30）m 的T梁组成，其余跨均为16m钢筋混凝土空心板引桥。0号主桥台采用扩大基础肋板式桥台，1号-2号桥墩采用扩大基础双柱墩，其余主桥墩采用双柱式墩柱嵌岩桩，主桥墩柱直径均为1.5m，引桥桥台采用三柱式桩柱桥台，引桥桥墩均采用双柱式桩柱桥墩，引桥墩柱直径均为1.2m。2 0号-6号墩台基础病害 该桥于1997年建成通车，由于河道大量采砂，河床下降严重，0号-6号墩台范围为跨越主河床跨，目前桥位处河床地面相比桥梁竣工时高程平均下降3m左右，最深处达4m。其中尤以1号墩、2号墩的扩大基础病害严重。下面逐一叙述分析0号-6号墩台基础病害。2.1 0号桥台基础病害 0号台为肋板式桥台，检查发现桥台已无护坡防护桥台，桥台覆土被大量冲刷，扩大基础外露，基础局部脱空，地层岩基面基本裸露。分析护坡破坏原因有二点：一是多年洪水冲刷护坡损毁所致；二是桥台处公路排水沟排出雨水常年冲刷桥墩台护坡，导致倾斜岩基外露。护坡损坏降低了桥台稳定性，加快基础底部岩基稳定性和强度。2.2 1号-2号桥墩基础病害 1号-2号墩下部结构为扩大基础双柱式桥墩，检查发现柱侧存在施工时留下的沉井未拆除，沉井底部比扩基底部高程稍高。1号桥墩扩大基础底部有悬空现象，底部持力层呈倒梯形。1号墩靠近岸侧基础下部落在基岩上，靠近河心侧基础下部没有完全落在基岩上，基础下部局部为砂土。2号桥墩基础处于河水中，但水上河心侧沉井出现明显的倾斜，该处侧墙混凝土出现较宽开裂现象。目前1号墩和2号墩立柱还未出现明显倾斜现象。分析基础冲刷原因：一是河道采砂严重，导致河床冲刷下降所致；另一原因为公路排水沟流水直接冲击1号墩柱基础附近土层，导致1号墩基础底部冲刷尤为严重。扩大基础底部呈倒梯形原因：施工期间沉井下沉时岸侧先接触基岩，而另一侧沉井基岩线较深，此时沉井改侧未达到基岩，仅在砂土层，而沉井岸侧受岩基阻碍已不能下沉，于是施工单位便在沉井中浇筑扩大基础，造成部分基础没有落在基岩上，由于扩大基础上部尺寸比下部尺寸尺寸大，基础下部土体被冲刷掏空后，基础底部就呈现场看到的倒梯形形状。沉井出现倾斜开裂可能原因：在洪水冲刷下，河床不断降低，造成沉井下部支承土体被掏空，造成沉井侧翻，不均匀沉降受力，局部出现开裂，并不断倾斜。从沉井倾斜、基础脱空、地质钻探结果分析，扩大基础和沉井底部未完全接触倾斜基岩面。土层冲刷后，造成沉井倾斜，扩基悬空，造成扩大基础有效传力面积减少，稳定性降低。2.3 3号-6号桥墩基础病害 3号-6号墩为桩柱式桥墩，现场检查发现3号-6号墩基础冲刷严重。该处地面冲刷平均深度达4m。原设计桩基嵌岩2m，经计算桩基各项力学指标安全系数较小[2][3][4]，特别是桩侧土压应力已超标。3 实施维修加固策略 根据0号-6号墩结构、病害以及钻探资料，结合专家组意见，对各墩台进行不同方法的维修加固处理。对0号台基础主要进行矩形挡土墙防护，并设置排水沟引流。对1号-2号墩基础主要进行封闭方体箱形嵌岩护墙防护，对墙内土体进行压浆，为减小施工对基础扰动，保留原沉井，对2#墩倾斜沉井基础以上部分进行切除。对3号-6号墩桩基础采取两种方案：一是利用椭圆形封闭箱形嵌岩护墙防护桩基免于冲刷，二是新增加承台和钻孔桩基分担原有基础荷载。3.1 0号桥台基础维修加固措施 0号台主要采取护坡防护，为排水沟预留空间兼造价考虑，在外露桥台基础水平距离外缘1.5m处做C30混凝土挡土墙，挡土墙截面为矩形（主要考虑基岩面不平，矩形状易于施工），平面绕桥台成矩形进行布置，护坡基础嵌岩深

度不小于2m。后在挡土墙上做混凝土护坡，坡度为1:1。同时对公路排水沟进行整治，防止流水侵蚀护坡，在护坡边做排水沟。

3.2 1号-2号桥墩基础加固措施 1号墩—2号墩主要采取防护兼加固策略，利用新嵌入基岩护墙对扩大基础进行防护。步骤是：签于扩基底部已出现脱空，施工前首先采用采用片石混凝土压实基础脱空部分，用钢板桩围堰对扩大基础进行施工期间临时支护。然后对基础与板桩围堰所围砂土进行双液压浆[1]，灌实基础下缘土体。做好基础施工期间支护后，在护墙外侧区域做护墙施工砂袋围堰，护墙基岩面清理好后指定位置采用12.7cm地质钻机钻孔基岩2m，嵌入钢管混凝土灌注桩[5]，同时保证护墙根部嵌岩0.2m，立模绑扎护墙钢筋、浇筑混凝土后，浇注混凝土，使护墙与钢管混凝土桩成为整体。回填基础周围覆土后完成扩大基础维修处理。3.3 3号-6号桥墩基础加固措施 原桥桩基设计嵌岩深度2m，基础承载能力满足规范。但由于冲刷较为严重，安全系数较低。为保证桥梁持续正常使用对桩基进行维修加固处理，加固措施有两条：

（1）利用新增桩基进行加固

沿3号-6号墩系梁上缘位置向下增设2.4m高承台，新增承台与桩基、系梁接触面植筋。为增加立柱向承台传递荷载途径，在承台上缘沿原柱周新增1.5m高圆柱，在界面处植筋。由于新增高桩承台对河道泄洪能力影响较大，因此承台尺寸设计尽量小型化、线条平顺化。承台下新设计四根桩基支撑承台，新增设桩基嵌岩4m，桩径1.2m。新增桩基以及与原有桩基中距不小于桩径2倍[4]。该方案可以较大程度提高下部基础承载能力，但需要对原有桩柱进行较多量的植筋，对原结构有一定损伤，造价较高，桩基施工需要操作空间较大，施工不方便。

（2）新增护墙防冲刷

由于桩基承载能力有一定安全度，可在桩四周直接做施工用砂袋围堰，在指定位置采用12.7cm地质钻机钻孔入基岩2m，嵌入钢管混凝土桩，同时保证护墙根部嵌岩0.2m，立模绑扎混凝土护墙钢筋、浇筑混凝土，使护墙与钢管混凝土桩成为整体。在护墙内外回填覆土后完成桩基础防护处理。

该方案可以永久防护桩基免于冲刷，并较少对原结构产生损伤和扰动，但对基础承载能力增加有限。施工中3号-6号桥墩基础维修最后采取第二种维修加固方案。

第五篇：李栋：山岭重丘区高速公路路面病害分析及治理研究

山岭重丘区高速公路路面病害分析及治理研究 李栋

（作者简介：李栋，男，山西省朔州市朔城区人，1973年11月出生，朔州路桥建设有限责任公司工程师，研究方向：路桥施工）

摘要：国家高速公路网荣乌高速公路山西境内灵丘至山阴段东段（以下简称灵山高速公路东段）的地理区位为山岭重丘区，其路面结构为改性沥青混凝土路面。本文结合该段工程的线形特点、结构形式和区域经济现状，对可能出现的路面病害及其诱因进行了分析，并有针对性地提出了治理措施，实现了特殊路段预防出现早期损毁的目的。

关键词：山区；路面；病害；治理

灵山高速公路东段是国家高速公路网荣乌高速公路在山西境内的一部分，其路面第二合同段地处山岭重丘区，该合同段全长17km。在路面施工当中，我们结合以往施工中总结的经验，对可能出现的病害及其成因进行了认真细致的研究，并采取了一系列相应的措施对病害进行了有效的防范，收到了较好的效果。

1.对路面病害及其成因的预见

1.1软土地基处理不当

尽管在山岭重丘区建设高速公路，但受因地表水、地下水、季节性流水、泉水等并存的影响，软土地基还是经常会出现的，如果在施工过程中对软土地基不加处理或处理不当，路基就会在填土自重作用力的影响下出现下沉，从而导致路面的早期破坏。

1.2车辙和裂缝

灵山高速公路东段是晋煤外运的重要出省路段，且地处山岭重丘区，地形较为复杂，高差大、温差大，桥梁多、纵断面变换频繁，进入运营后的车流量较大，且多数为超重车辆，所以，路面出现车辙和开裂的外部条件是非常充分的。

1.3填方路段的工后沉降

尽管灵山高速公路东段的路基工程完成于2010年10月，但有多段路基属于高填方路段，平均填筑高度为7.8m，最高达13.4m，且多数路段的填筑时间不足2个月。高填方路堤因受填土自重应力状态下的再压缩过程的作用，出现沉降的可能性是很大的。

1.4路面积水加剧对路面的破坏

路面一旦出现车辙和局部沉降，导致了路面不平顺现象的发生，这种情况必然会引起路面的局部积水。沥青与集料之间由于积水的长期浸泡，其沥青膜就会遭到破坏，致使粘结力的丧失，当车辆行驶时，路面因动水压力和真空吸力等的作用，沥青迁移就会直接造成斑状泛油和结构的松散。

1.5强降雨引起路基强度降低

由于该路段地处山区，每年都有不同程度的强降雨发生，高填方路堤的非饱和性填土在降雨入渗后，其强度会明显变弱，极可能出现路面开裂和边坡冲刷问题。

2．对路面病害预防措施

2.1加强软土地基处理，防止路基沉降

2.1.1加强勘探和地质调绘山区软土路段一般分布面积较小，地层变化大，有些软土设计阶段不容易发现。所以施工中对一些不良地质路段，要有针对性加密勘探点，可适当超出“公路软土地基路堤设计与施工技术规范”关于勘探点布置的限制，采取挖探、钎探等方式，详细了解软土和地下水分布特点，绘出地质断面图，作为设计变更的依据。

2.1.2山区软基处理应和地表水、地下水处理的防护工程相结合山区软土多半与地下水、季节性流水、泉水等并存，处理软基首先应采用截水沟、排水沟或盲沟等措施消除水患。有些软土就是由于地下水的长期浸泡造成，所以软基处理要和防护工程结合进行。

2.1.3山区高速公路软基处理应与滑坡调查与防治结合进行高速公路在一定程度上破坏了自然界的平衡，软土往往就是这平衡的薄弱环节，在山区软土层面往往是一个倾斜面，软土层或残留软土层可能就构成滑坡体的滑动面，所以山区软基处理应和滑坡防治结合进行。

2.1.4采取桥梁方案是山区高速公路进行软基处理的比较方案之一经济比较往往是建设单位选取处理方案的重要依据。一般说，桥梁方案最贵，但从安全、美观角度桥梁方案又最好。低路堤一般是最合理，但对一些地质条件复杂、处理难度大的高路堤，如果处理费用接近于桥梁方案，也可以考虑采用桥梁方案。同时要指出，从环境保护的观点考虑，桥梁方案要比大填大挖更可取。

2.2采取路基补强措施，提高路基强度

路基填筑材料的选择是否合理、压实度的控制是否严格、高填方路堤的沉降是否得到有效控制是引起路基强度变化的主要因素。但在灵山高速公路东段，路基与路面不是同一家施工单位施工，在路面施工中发现路基出现病害，只能采取补强措施来提高路基的强度。

2.2.1对已出现开裂的底基层或基层，采取翻晒、换填、重新碾压和增加土工格栅和注浆等措施进行处理。

2.2.2根据路基沉降观察的数据，对压实度不足的路段采取预留抛高或花管注浆等措施加以处理。

2.2.3对因填土不良而造成阴雨弯沉敏感的路段，采取加铺砂砾垫层的措施进行解决。

2.2.4对半填半挖沉降差值较大的路段，对沉降大的一侧采取注浆措施予以加固。

2.3完善排水系统，防止积水危害

水损害对道路影响较大，其一般表现为：①磨耗层松散；②面层松散；③基层顶面泛浆；④路基软化。要想避免水损害，必须完善排水系统。

2.3.1适当调整横坡，特别在超高路段，所设计的排水沟的排量必须满足排水要求，防止路面积水。

2.3.2无论是挖方路段，还是填方路段，在路面与路缘石之间应设置导水盲沟，路缘石最好设置泄水孔，土路肩采用预制盖板，使之成为排水型土路肩。

2.3.3在道路中央的纵向排水沟每隔1m设置一个横向排水孔。

2.3.4挖方路段路侧水沟要设置用于排除层间水的排水孔。

2.3.5在挖方段路基设置隔水层，与边沟底的盲沟相通。局部填方路段设置排水垫层，如地下水的水位较高，要加深盲沟；对纵坡路段设置“人”字型盲沟。

2.4超重交通荷载作用下的车辙破坏

目前，道路早期破坏的主要形式之一----超重交通作用下的车辙破坏是沥青混凝土路面早期破坏的主要表现形式，这种形式可称为不均匀变形。对于这种道路的破坏形式的防范在国际上无可借鉴，可以说是具有中国特色的。有的项目在长陡坡路段采用水泥混凝土路面来解决车辙问题，但是在高填深挖路段路基变形较大，又有其它方面的问题出现，所以，只有通过改进路基路面结构的设计，才能解决不均匀变形的问题。

2.5控制特殊路面的早期破坏

2.5.1伸缩缝周边破坏：如将伸缩缝设在桥梁的端口，承受变形影响，受车辆满载的冲击，较多发生破坏。解决这一问题的措施是将伸缩缝设在桥梁的第二跨，并改善伸缩缝的填充材料。比如采用高强混凝土和BEJ伸缩缝的高聚氨酯作为填充料的效果就比较好。

2.5.2台背下沉

桥涵台背下沉是路面质量病害的顽疾之一。防范出现桥涵台背下沉的措施是：①在原地面处理时要做好清淤与换填，尽量减少原地基的可压缩性。②台背的填料一般采用级配较好的砂砾并充分压实，以提高其抗变形的能力。③在回填时要在路基侧开挖宽度为1m的台阶，使回填的材料与路基紧密结合。

2.5.3填挖交界和半填半挖路段

路基的填挖交界和半填半挖路段是不均匀沉降最易发生的地段，在这些路段防范不均匀沉降的措施是尽量将工作平台加宽，用挖掘机挖松搭接地段的原状土，再用振动压路机压实，必要时要铺设土工格栅并压实，以缩小相邻地段的沉降差。由于土工格栅具有抗拉裂的作用，可以抑制填筑土的侧向位移，也可控制沉降的发生，在实际应用中有着极其明显的效果。

3．结论

提高路面施工质量是一个复杂的系统工程，它需要政府、建设单位、设计单位、施工单位、监理单位的共同努力。从合同层面上讲，建设单位要给施工单位足够的工期和合理的工程造价，使施工单位有足够的时间和资金来实施工程施工。从设计层面上讲，既要保持路基强度，又要注意路面排水，既要保障路面强度，又要考虑路基变形所带来的影响，既要考虑路面的高温稳定性，又要防止低温收缩变形，还要考虑路面耐磨、抗滑、防水等。从施工层面上讲，需要各不同作业间的施工单位共同配合，防止各自为战，互相干扰现象的发生。任何单方面的努力都是不会建设出高质量的工程，而任何一方面的疏漏都会制约工程整体的质量水平，这就是我们经常说到的木桶原理。

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