公路桥梁重载交通下破坏的探讨

来源:用户上传      作者: 关龚

　　由于国民经济的发展对公路运输提出了越来越高的要求。对于重载运输，在严令禁止超载的同时，我们还应该从技术上采取有效的措施，提高桥涵承载能力，适应车辆荷载增长的变化，以保证公路运输的安全、畅通。本文通过分析重载条件下对公路的影响提出一些看法。
　　
　　近年来随着我国交通运输业的不断发展，物流业成为我国一个新的经济发展龙头，同时公路交通日益发展，交通运输中的车型日益复杂化， 现在的方向发展是向大型、重载方面发展，特别是在有大型矿业等路段上的重载交通已日益形成规模。我省海西这样的道路很多；公路负荷设计与车辆的设计大型方向的滞后使得超载运输问题非常突出。我们的路政禁止重车上路，但是这样势必会降低运营效益，假如不加限制地任其通行，那么对公路的桥涵构造物等造成严重损伤。我们发现在109、315等我省段的这些国道上面有许多超载造成的破坏。因此，为了保证桥涵的安全运营与使用寿命，应对重载交通下公路桥涵的破坏形态进行研究分析，对局部路段及桥涵进行必要的加固、维修和改造，以提高其承载能力，使其能够适应实际的通行需求。
　　1.公路桥涵超载破坏的形态分析
　　重载车辆超过桥涵承载能力的时候，对桥涵产生特别严重的破坏，公路使用能力下降，承载能力降低，结构许多地方开裂，耐久性缩短。梁桥由于其横截面由多跨梁组合而成，桥梁的病害主要表现为横向联结结构的破坏。在桥面上，由于结构发生破坏加剧了主梁的挠度，重车道位置会出现较严重的车辙，行车平顺性降低。桥面铺装沿主梁的铰缝产生纵向的裂缝。
　　我们可以从桥下观察，最严重的问题就是铰缝开裂，铰缝内填充的混凝土剥落，桥面上的雨水顺铰缝渗漏，有水痕。沥青混凝土铺装出现裂缝、渗水，水泥混凝土桥面铺装层及铰缝发生严重的碎裂，并且渗水。由于桥梁上部结构的各主梁间横向联结主要靠铰缝及混凝土铺装层实现，上述病害将导致横向联结完全失效。这样，桥梁横截面上的主梁之间无法相互传力，重车道上的荷载将完全作用于轮下一条单独的主梁上，而横截面上其他梁没有分担，因此，桥梁的整体承载能力降低。承受荷载的主梁会因为过载发生破坏，在跨中梁底部位出现弯矩裂缝，裂缝一般为多条，分布于跨中一定区段内。裂缝的出现会降低梁的刚度，因此，重车道下承载的主梁的梁底向下凸出，挠度加大。
　　2.超载车辆对各类桥涵的影响分析
　　为了分析超载车辆对桥涵的破坏形态并进行维修加固，应首先摸清超载交通的情况。具体做法为：对路线进行一定时期的交通流观测，并通过超限站对货车称重，记录货车的车型、轴重、全车重，以及横向轮距、车厢全宽、轴间距、车长等，然后按照车重、车型进行分类汇总和分析，根据其载重量大小及在重车中所占比例大小等情况选择最具代表性的几种车型，按实测车重及轴重进行平均，得到车辆荷载的抽象力学模型，类似于规范中设计荷载车队中的主车、重车车辆荷载模型，给出总重、车辆纵横向尺寸、单轴重、轴距、横向轮距等数据。还应根据实际调查的荷载运营规律归纳、抽象得出它在桥涵上的布置方式。如重车的纵向、横向间隔以及考虑高速公路上车流分道行驶的特点确定其在桥涵上所占车道的位置等。
　　一般来说，重车的总重量及单轴重均远远大于汽―超20级重车的，可达100吨至140吨，并且车身较长，车轴、车轮较多，对桥涵构造物的影响不可低估。
　　对于斜交桥涵来说，重车对桥涵的影响略小于同等跨径的正桥，因为车辆荷载通过斜桥时车辆的两排轮胎不能同时作用于最不利位置，所以与同跨正交桥相比，其截面内力略小。
　　对于单孔跨径较大的桥，因为桥长、跨径大，在同一跨内或相邻跨内可能同时上多辆重车，重车的荷载效应较大，并且车辆的纵向间距对内力影响也很大。由此可见，在重载交通的路段，大跨桥涵是不适宜的，应多采用中小跨径的桥涵。
　　对于中小跨径桥涵，随着跨径的减小，恒载内力所占比例变小，活载内力所占比例变大，所以活载增大对桥涵内力的整体影响也变大，也就是说重车在小跨径桥上的荷载效应较大，造成的破坏较严重。另外，因为桥涵短，跨径小，纵向仅能上1辆重车，因而纵向车距造成的影响不大，最大活载内力的大小由重车的主轴重量决定。内力最大值所对应的布载情况为超车时两列重车的重轴同时布于最不利位置。
　　3.超载破坏桥涵处治方法
　　超过承载能力运营的桥涵会因病害的出现承载能力降低，而在重载作用下，承载能力降低会更进一步加重桥涵的结构破坏。因此对于重载交通下的桥涵应经常进行检测，发现问题及时加固处理或采取限载措施，防患于未然，以免造成较大损失。
　　对于如前所述的病害应通过提高承载能力的方法来根治，从根本上解决问题。对于桥面铺装及铰缝的破坏要进行维修补强，以加强横向联结，提高桥涵的整体承载能力。具体做法如下：首先铣刨桥面铺装，凿除水泥混凝土铺装及铰缝的松散结构，然后在主涵的顶面钻孔，用环氧砂浆或其他粘合剂植入一定长度的竖向短钢筋，该钢筋伸入铺装层，与桥面铺装钢筋网绑扎在一起，起到层间抗剪传力作用，使桥面铺装与主涵联为一体，铺装层有效参与主涵受力。沿铰缝边缘也植入短钢筋，并且交互搭接，以加强铰缝横向传力。水泥混凝土桥面铺装的厚度应该增大，如有标高方面的限制可考虑取消或减薄沥青铺装层。但如果仍设置沥青铺装，应保证其有一定的厚度，否则过薄的沥青层在重车轮载下易破坏，影响行车平顺。加大水泥铺装层的厚度除了能够补强桥涵主涵的承载能力外，还可以增加桥涵的横向刚度，加强桥涵上荷载的横向分布，使重车道上的荷载能够更多地分配给其他主涵承担。为此，还应加强桥面铺装的横向布筋，加密、加粗桥面铺装钢筋网中横向的钢筋，以实现有效的横向传力。配筋设计应通过计算确定，在进行重载交通桥涵的加固设计时，要把实际调查得来的重车荷载用作验算荷载，对结构配筋等进行修正，计算中内力组合等各种系数可参照挂车验算荷载的取值选定，以保证重载车辆通行情况下结构的安全。
　　4.结语
　　由于国民经济的发展对公路运输提出了越来越高的要求。对于重载运输，在严令禁止超载的同时，我们还应该从技术上采取有效的措施，提高桥涵承载能力，适应车辆荷载增长的变化，以保证公路运输的安全、畅通。
　　参考文献
　　[1] 肖玉辉，沈立宏. 混凝土桥梁病害成因分析及对策研究[J]. 中外公路，2004（1）.
　　[2] 张业平，瞿尔仁，韩振峰，潘莉，任国红. 钢桥面铺装的力学分析及病害预防措施[J]. 合肥工业大学学报（自然科学版），2004（1）.
　　
　　（作者单位：青海省海东公路工程建设公司 青海省平安县810600）

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