鋼筋混凝土橋梁問題分析與加固技術(shù)

宋朝輝

（河南省滎陽市地方公路管理所，河南 滎陽 450100）

1 橋梁病害的產(chǎn)生原因

1.1 在橋梁的建造過程中設計不合理、截面尺寸和鋼筋配置不符合力學要求、施工質(zhì)量問題達不到設計要求、建筑材料使用不當、品質(zhì)不良等等這些方面如果出現(xiàn)問題將使橋梁在使用伊始就存在質(zhì)量隱患。

1.2 車輛的超限運輸給橋梁增加了額外的載重負擔，使橋梁的設計安全度下降，同時也使橋梁的壽命大為降低，對橋梁結(jié)構(gòu)安全性構(gòu)成嚴重威脅，超載和超限車輛已經(jīng)成為公認的橋梁“殺手”。

1.3 設計標準的變化，以前的設計標準要求較低，而現(xiàn)行規(guī)范的荷載值提高，導致以往修建的橋涵不能滿足現(xiàn)代交通的需要。如現(xiàn)在采用的設計和驗算荷載等級比以前的公路橋梁普遍采用的是設計和驗算荷載要大。

2 混凝土橋梁的常見加固方法

2.1 加大截面加固法

增大截面加固法是在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上再澆筑一定厚度的鋼筋混凝土，這是對鋼筋混凝土橋加固的一種常用的改造技術(shù)。增大混凝土截面一般采用兩種方式，一種是加厚橋面板；另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。對于第一種方式常用于板橋的加固，一般情況下，除個別板塊有嚴重破壞不能繼續(xù)使用而需更換外，對配筋率偏低或斷面尺寸不足、跨中出現(xiàn)裂紋等病害，可通過加固來確保鋼筋混凝土板橋的正常使用。增大截面加固法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設汁和施工經(jīng)驗，適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高，承載能力也能取得較好的效果。該法也有明顯的缺點，比如混凝土構(gòu)件的體積增大、自重增加、施工周期加長、施工空間大等。如圖：

2.2 改變橋梁結(jié)構(gòu)體系加固法

改變橋梁結(jié)構(gòu)體系加固法通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系來達到提高橋梁承載能力和提高橋梁安全系數(shù)的目的。如在簡支梁下增設支點或墩臺以縮短簡支梁的單跨跨徑；或?qū)⑾噜弮煽绾喼Я合噙B接采用鋼筋混凝土聯(lián)結(jié)，使簡支梁變成連續(xù)梁，通過減小跨中正彎矩來提高橋梁的承載能力。

2.3 粘貼碳纖維增強塑料加固法

粘貼碳纖維加固技術(shù)采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面時碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應力，從而使結(jié)構(gòu)達到了加固和補強效果。粘貼碳纖維加固技術(shù)的主要特點是：幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對原結(jié)構(gòu)幾乎不會造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據(jù)受力分析可進行多層粘貼進行補強，其方向性也可以靈活掌握。此外碳纖維質(zhì)地柔軟，加固后可用混凝土砂漿涂敷，或根據(jù)要求涂裝各種顏料，修復補強不留痕跡?？稍诓桓淖兘Y(jié)構(gòu)外型的前提下補強各種混凝土結(jié)構(gòu)物，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風、控制裂縫和撓度的擴展，增加結(jié)構(gòu)的延性。

2.4 噴涂、置換混凝土加固法

噴涂混凝土加固法是在原有結(jié)構(gòu)上噴涂一層高品質(zhì)的混凝土，以恢復對鋼筋的保護，提高已剝離或變質(zhì)的混凝土強度，提供美觀表面的功能，是目前常用的維修加固方法。置換混凝土法的優(yōu)點與加大截面法相近，且加固后影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點，通常適用于受壓l鬟混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

3 某橋梁加固為例

3.1 橋梁概況

隨著我市經(jīng)濟的快速發(fā)展，此橋的交通量急劇增長，隨著基礎(chǔ)設施的建設，過橋重載交通逐年加大，交通非常繁忙。如我市某橋上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆實心板，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，V型斜撐墩身，U型橋臺。該橋上部構(gòu)造均為輕型結(jié)構(gòu)，由于全橋整體性較差，特別是斜撐與板塊的連接處（節(jié)點）不能完全連接而接近于鉸接，使得斜撐隨著板的彎曲變形而變形，斜撐對板的約束能力隨著橋梁的整體剛度的變小而降低。經(jīng)過近二十年使用，特別是近幾年重載車輛的頻繁通行情況下，全橋各節(jié)點（托板位置）有不同程度的沉降變形(下沉2～12cm)，橋跨結(jié)構(gòu)正趨向失穩(wěn)的危險狀態(tài)，嚴重影響了橋梁的安全正常使用，經(jīng)相關(guān)部門檢測，定為危橋，并禁止汽車通行。

3.2 加固方案

經(jīng)過對原橋的全面檢測，結(jié)合該橋的特點制定了本橋的加固方案。本次加固主要通過托板處施加體外預應力，改善原斜撐的受力體系，并將每個墩身的八字形斜撐組成穩(wěn)定的三角形體系，防止斜撐承托沉降，以增強全橋的整體性。

3.3 加固施工技術(shù)研究

3.3.1 原橋面鋪裝層的鑿除：首先用空壓機配合風鎬將原橋面1～4跨瀝青混凝土及第5跨水泥鋼筋混凝土橋面鋪裝層鑿除，并將橋面及伸縮縫清理干凈。

3.3.2 搭設臨時吊架工作平臺：臨時吊架工作平臺以墩為單元搭設，每單元吊架均在托梁及橋墩前后位置設共6個橫斷面，每個橫斷面在橋面鉆孔設置5根φ16鋼絲繩作吊繩。經(jīng)計算，吊架自重、人員、機械材料等合計總重約6t，平均每條鋼絲繩受拉約200kg。

3.3.3 托梁、斜撐加固：加固托梁和斜撐后，需增加托梁和斜撐的自重，其中每個墩需增加托梁混凝土3.4m3，自重約8.5t，斜撐鋼板自重2.7t。為了防止托梁和斜撐因自重在張拉前發(fā)生傾覆或下沉，在托梁和斜撐加固前須用鋼絲繩預先拉緊斜撐，進行臨時加固。

3.3.4 預應力張拉：預應力張拉前應檢測高強螺紋鋼筋符合要求，并對千斤頂及油壓表進行標定。在準備工作完成后，安裝高強螺紋鋼筋，并按設計說明的張拉順序進行張拉。共分3次張拉：第1次張拉至油表讀數(shù)1.7MPa,張拉力為30kN;第2次張拉至油表讀數(shù)3.0MPa，張拉力為50kN;第3次張拉至油表讀數(shù)3.9MPa，張拉力為65kN。張拉完成后，再用環(huán)氧樹脂封閉錨頭，在高強螺紋鋼筋噴涂兩層防銹漆，再涂上瀝青防銹。

3.3.5 裂縫補強：對于橋梁結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的裂縫，采用還氧樹脂加玻璃纖維粘貼補強。按配比用環(huán)氧樹脂、二丁脂、丙酮、乙二胺玻璃纖維，對全橋原舊裂縫進行粘貼，并分四層粘貼。

3.3.6 橋面鋪裝：橋下工作完成后，拆除臨時工作平臺和臨時加固設施并清理橋面。把全橋伸縮縫用麻絲瀝青塞滿后，鋪設鋼筋網(wǎng)，用C30水泥混凝土連續(xù)澆筑橋面。待水泥混凝土達到強度后，即可進行瀝青混凝土面層的鋪筑，攤鋪碾壓完成全橋，第5跨清理后鋪鋼筋網(wǎng)后，澆注混凝土，全橋施工全部完成，并正式開放交通。

3.3.7 檢測：本橋通過托板處施加體外預應力加固后，改善原斜撐的受力體系，增加整體剛度，防止斜撐承托繼續(xù)沉降。并采用還氧樹脂貼鋼板的方法對全橋的裂縫進行了加固處理。經(jīng)過測試，達到加固效果，恢復了交通功能。今后還應對大橋進行定期檢測，并且建立橋梁檢測檔案，密切關(guān)注橋梁的使用情況。

4 結(jié)語

本文從橋梁病害產(chǎn)生的原因分析入手，通過對橋梁的不同加固方法的的對比和總結(jié)，并通過對橋梁加固的具體工程為例的研究，采用了對托板處施加體外預應力，改善原斜撐的受力體系，增加整體剛度，防止斜撐承托沉降。并采用還氧樹脂貼鋼板的方法對全橋的裂縫進行了加固處理。經(jīng)檢測和驗收，證明了加固后達到了加固效果，恢復了原橋的交通功能。

[1]劉威.碳纖維布加固型鋼混凝土梁受彎性能的研究[D].武漢理工大學;2007年

[2]孫曉燕.服役期及加固后的鋼筋混凝土橋梁可靠性研究[D].大連理工大學;2004年