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混凝土桥桥面系构造缺陷与防水系统

(作者未知) 2009/5/10

   摘要:本文论述了桥面水对混凝土桥梁的危害,论证了设置桥面防水系统的重要性,进而论述了桥面系构造必须注意的要点,并介绍部分桥梁防水实用技术及施工方法。
   关键词:路桥结构 事故处理 结构防水
   一、桥梁防水系统缺陷引起的病害
   建造公路和城市道路,尤其是高速公路和城市快速道路,动辄几亿、十几亿元的投资,其中桥梁占总造价的10%~30%左右,要求设计使用年限比较长,至少要满足50年以上,有些长达100年以上。因此桥梁的安全性和耐久性是非常重要的。
   天津市的桥梁,防水问题一直没有得到足够的重视,很多人过去有一个错误的观点,认为混凝土本身不怕水,钢筋混凝土结构的桥梁无须作防水,因此,对桥面系的构造设计不太讲究,甚至很粗糙。恰恰就因为桥面系构造的设计缺陷及没有完善的防水系统,引起了很多病害,再由于交通量的增长和超载交通的影响,使桥梁过早地遭到破坏,成为危桥。
   自1995年以来,天津市每年都发生桥面忽然塌陷,甚至出现空洞的严重病害,由于巡查及时,才没有发生重大事故,但是也造成了很大的损失。津国公路菜园桥,由于渗水致使桥梁混凝土腐蚀酥松、脱落,钢筋与混凝土高骨,造成该桥报废重建。宝卢公路上水渠桥,北围堤路马场减河桥等,都发现板梁底部混凝土大面积脱落,钢筋裸露。外环线张贵庄铁路高架桥、津榆公路一号桥,由于桥面积水、渗水,致使T梁翼板混凝土酥松,在车轮作用了突然出现了2m2以上的空洞,经检查所有边梁翼板都有同样病害。同时边梁腹板外侧也都有明显的混凝土腐蚀膨胀,钢筋锈蚀的现象。以上病害的发生,除了超载因素外,桥面系构造的不合理和没有桥面防水层是主要原因,另一方面桥面水泥混凝土铺装太薄和镇缝处的混凝土的质量不高,很容易遭到水的损害。首先在铰缝处形成裂缝,造成单梁受力,水由铺装层向下渗漏,从铰缝流到梁板,对混凝土产生腐蚀,削弱了梁板的承载能力,最后造成桥梁的破坏。
   过去采用的伸缩缝形式基本上都是漏水的,由伸缩缝处渗漏下的水往往流到梁端,再流到帽梁,对梁端和帽梁顶部混凝土产生严重的腐蚀,这一现象几乎在每一座桥上都可以见到,八里台立交桥、解放南路立交等就是最明显的例证。京福公路东州大桥在1999年6月27日北起第十墩T型帽梁翼板南侧西部突然断裂,主要原因就是水从伸缩缝处流到帽梁上,腐蚀了上部混凝土和钢筋造成的。
   从对公路桥梁病害调查结果来看,桥面的损坏占的比例最大,其次是边梁外侧。梁端和帽梁。下部结构则墩台水位浮动处损害最多。
   由于边梁处栏杆和人行道设计没有考虑到雨水的影响,致使含有桥面污物的雨水乱流,先是污染边梁,影响美观,继而腐蚀混凝土,仔细观察,到处可见这样的痕迹。边梁外侧首先遭到破坏就是桥面雨水腐蚀造成的。附图为水腐蚀对混凝土梁造成的破坏情况。
   雨水孔的设计往往考虑欠佳,由于没有重视雨水孔的安装形式和质量,致使收水口周围和孔下梁板混凝土受到严重的腐蚀。
   桥梁墩柱等下部结构由于受到水的侵害,也必然产生损害,在水位上下浮动的部位更是严重。京津塘高速公路龙风新河桥在1997年就发现了墩柱被严重腐蚀的病害,混凝土被腐蚀厚度达10cm以上,如不及时修复,后果不堪设想。
   引起桥梁破坏的原因很多,如荷载、材料质量、施工质量、突发事件等等,但桥面防水系统没有达到使用要求,以至造成桥梁的破坏,是极其重要的原因之一,其后果将是灾难性的。
   二、桥梁防水系统缺陷对桥梁损害的机理分析
   一般来说,水泥混凝土材料是耐水材料,在潮湿环境或水中能保持强度和稳定性,潮湿条件也是水泥混凝土材料早期强度形成和发展不可缺少的条件。但是长期处于潮湿条件下,尤其在于湿交替循环状态下,混凝土的耐久性问题是不容乐观的。很多桥梁墩台,在水位浮动的部位首先被破坏就是证明。京津塘高速公路龙风新河桥墩柱的被腐蚀就是典型的例证。空气中的水和雨水是一种成分很复杂的液体,再混入桥面的污物,常含有溶解的气体、矿物质和有机质等,常见的有酸性物质、氧离了、氯离子、氮、碳酸气、硫化氢及其他酸性离子,以及碱金属和碱土金属离子,这些酸、碱物质超过一定限度时,会侵蚀、损害桥梁的混凝土和金属材料。
   水泥混凝土在塑性期或硬化初期会因为水分蒸发造成塑性开裂。一般而言,桥面混凝土厚度小,和空气的接触面积大,产生塑性开裂的几率也大。加强桥面混凝土施工中的质量管理和早期养护可以减少开裂,但难以完全消除。在以后的使用过程中,早期产生的裂缝会随着车辆反复荷载的冲击下逐渐扩展。如果没有完善的防水系统,带有腐蚀性物质的水就会渗入到混凝土中和从裂缝中流入到混凝土中去。产生碱一骨料反应以及酸碱性物质对混凝土进行腐蚀的反应。
   混凝土碱一骨料反应是(未完,下一页

  
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