老道口立交桥人行路扶手杆损坏原因及修复方法的研究

王勃涵，王 志

(辽宁城市交通技工学校)

1 桥梁人行路扶手护栏的结构

老道口立交桥人行路扶手杆护栏是由若干跨护栏组成，每跨的两侧由两根主立柱，上部一根主横梁，跨内由若干根变径小立柱构成。主杆是由内有普通圆管，外套直径为Ф110 mm不锈钢管焊接制作主框架。中间的小立柱做成上细下粗形状，上部采用直径Ф22 mm不锈钢管材，下部直径采用直径Ф38 mm的不锈钢管材对焊而成。每跨的扶手小立柱整体做成上细下粗的圆弧结构。其造型美观、大方而不失为一个良好的城市美景。

2 桥梁扶手护栏的损坏的故障现像

故障现象主要是扶手护栏小立柱变径处焊口开裂，上横杆上部凸起变形;上主横樑管一侧被向上顶起开焊变形或主立柱向上被顶起与主桥面脱离等损坏现象。

3 桥梁扶手护栏的损坏机理

桥梁上扶手杆护栏损坏的主要原因是中间小立柱上下焊接的连接部位开焊损坏后，在夏季下雨时，雨水从开裂的开口处灌入到下小立柱内，由于立柱为封闭结构，雨水无法及时排除。在冬季结冰时，由于立柱为圆柱形结构，水结冰时的膨胀作用时，无法向四周扩张，只能沿立柱的垂直方向膨胀，上部的小立柱被向上被顶起。最初中间的一些小立柱结冰膨胀时，会造成上扶手横梁成上凸形弧状弯曲，到后期主立柱的旁的小立柱受冻膨胀时可将横梁与主立柱顶开焊。当两侧同时膨胀时，可造成将主立柱顶起的严重后果。

4 桥梁扶手护栏小立柱的损坏过程

小立柱护栏的损坏过程共有以下几个阶段。

(1)第一阶段:构件开焊。

侧面的小立柱护栏为上细下粗的结构，在上、下变径的部分由一个不锈钢平垫连接。平垫与粗、细两管采用焊接连接。由于是焊接结构，在制造施工的过程中，存在着焊接应力、焊接裂纹、焊接不良等焊接缺陷，这些缺陷在新产品中是不易被发现的。但在北方冬夏的温度变化较大的自然现象及使用过程中的人工损坏、机械碰撞等诸多因素的作用下，经一定的时间后，则会出现焊口开裂等故障现象。但此阶段的故障现象并不明显，一般情况下不会影响到美观及安全。所以在此阶段不会引起人们的注意。

(2)第二阶段:横杆凸起变形。

焊口开裂后，在夏季下雨季节时，大量的雨水由开裂的焊口灌入小立柱中，由于小立柱在一跨中的造型为弧形，中间的部位为最低，高度仅为180 mm，所以中间部分的小立柱最先被灌满，而其他较高部分的立柱还没有被灌满。在冬季到来之时，灌入小立柱中的雨水被冻结成冰，水结冰后产生6%线膨胀，其产生的应力达960 kg/cm2，每个立柱所产生的线性膨胀力可达7 716 kg。如果在相邻的几根小立柱同时产生此类膨胀力作用时，作用力会成倍增加。在这种强大的作用力下横梁开始形成上凸开变形。此阶段巳严重影响到了桥梁的美观，但还能保证行人的安全。

(3)第三阶段:侧大立柱向上顶起或上横梁与立柱开焊。

此类现象以每年一个周期在进行中。当中间小立柱向上被顶起后，带动两侧的立柱开裂，向两边蔓延，当到达两侧时，由于两侧的小粗立柱下部高度达1 050 mm，灌水时会产生了更大的线性变形，在具大作用力作用下，如果是单侧损坏时，会造成横杆与立柱开焊，横杆的一侧被向上顶起。当两侧同时膨胀时，会造成每跨的主立柱从水泥基坐中顶起造成损坏。此阶段中间一部分小立柱已完全上下脱离状态，小立柱有一部分的被人盗走，形成具大空洞，严重的影响到了行人的安全及扶手的美观。

5 桥梁扶手护栏的修复及防止再次发生损坏的方法

扶手杆护栏损坏原因是由于小立柱连接部位的焊口开焊，管内灌入的雨水结冰膨胀是造成扶手护栏损坏的主要原因，那么我们就根据其损坏的机理提出防止发生损坏发生及修复扶手护栏的方法。具体可有以下几种。

(1)填料充填法。

既然是小立柱内的水分结冰膨胀所至，那我们就把小立柱护栏内的空间填满物料，不让水分占有这一部分空间，就可以防止此类现像发生。方法就是在小粗立柱内充填发泡材料，用发泡材料挤占空间，使雨水无法在小粗立柱内存留，从而保证小立柱不被向上被顶起而损坏。假如有一部分的空间没有被充填的发泡材料所占有而被水侵占，当冬季结冰时其膨胀部分被充填的发泡材料所吸收，不会给小立柱造成损坏。

(2)防水进入法。

由于雨水是从立柱护栏的上部灌进去的，如果上部是密封的，就不会有空隙，没有空隙就不会灌进去硬水，没有了雨水也就不会产生膨胀变形了。方法是用密封胶材料，采用现场制做的方法，制成一个个的防水小帽，套在小立柱的变径处，形成一个阻止雨水进入防水层。只要没有雨水进入到小立柱中，就不可能产生结冰，没有了结冰就不能产生膨胀，也就防止了桥梁上的扶手横梁变形损坏了。

(3)打孔排水法。

在小粗立柱上均匀分布的钻上2～3个直径为8 mm的孔洞，每当夏季下雨时，雨水从焊缝灌入小立柱后，雨水可由钻的几个孔流出，由于立柱内没有了水，在冬季不会产生结冰。不会产生结冰，也就不会有膨胀，横梁则不会产生变形损坏了。

6 结束语

总而言之，老道口人行路扶手杆护栏损坏的主要原因是工程在设计及施工过程中就存在的故障隐患。隐患经过一定的时间和使用过程后，在若干年的冬夏交替，焊接管路开焊进水，在冬季冷冻膨胀等作用下，是造成扶手损坏的根本原因。如果说管路开焊在目前的情况下我们无法进行防止或防止很困难的话，那么我们只能从排水的这一个行之有效的方法来解决。如果不采用以上这些方法来解决的话，过一段时间后扶手杆护栏损坏的现象就会更为严重。在此本人想通过此方法可有效的解决老道口公和立交桥人行路扶手杆损坏这些问题，确保桥梁达到设计使用年限。