淺談混凝土梁橋的維修與加固方法

雷璽

【摘 要】 本文通過結(jié)合實(shí)例，對(duì)混凝土梁橋在維修與加固方面的適用性及必要性進(jìn)行論述，總結(jié)了混凝土梁橋在維修與加固工作中的原理及基本方法，列舉了在這一過程中需注意的重要事項(xiàng)，并為此提出了自己的建議。

【關(guān)鍵詞】 混凝土梁橋；維修；加固；適用性

桁架拱橋是以雙曲拱橋?yàn)榛A(chǔ)的前提下而改良發(fā)展成的一種拱橋，其本身包括造價(jià)低、質(zhì)量輕、外觀好以及易施工等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，從上世紀(jì)50年代至70年代間，便受到了我國各地區(qū)的廣泛推廣及應(yīng)用。伴隨著交通運(yùn)輸業(yè)的不斷擴(kuò)大發(fā)展，車輛的運(yùn)輸量得到了大幅度的增長，承載重量也隨之不斷增加，從而使得許多桁架拱橋因受力過大從而導(dǎo)致了不同程度上的損壞，對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)帶來了一定影響，因此受到了世界各國的高度重視，梁橋的維修與加固問題已成為了當(dāng)今世界中刻不容緩的問題。

1 工程概況

本文選取的梁橋?yàn)楹鲜?nèi)的某拱橋，建于1979年，且為一座混凝土桁架拱橋。該橋主橋跨45米，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土桁架拱單跨，由四片桁架組成，共有三波，采用的腹桿形狀為三角形，跨徑總長45米；拉桿位于上弦桿的節(jié)點(diǎn)處；下弦桿節(jié)點(diǎn)處則為橫隔板。橋臺(tái)規(guī)格為空箱式，全長70米，全寬8米，其中橋面寬度為7米，荷載等級(jí)為汽-15。

2 梁橋的受損成因

2.1 鋼筋銹蝕

該橋梁的拱片1/3跨處的下弦桿及部分腹桿均出現(xiàn)鋼筋外露現(xiàn)象，且在混凝土中，還存在多處空洞或雜物，由此可見該橋梁在當(dāng)時(shí)建筑時(shí)并未得到良好的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。當(dāng)橋梁中外漏的鋼筋遭遇銹蝕后，會(huì)使得鋼筋的受力面積受到減小，其承載能力也會(huì)隨之大大降低，從而降低鋼筋的耐久性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成構(gòu)件突然斷裂?；炷恋慕Y(jié)構(gòu)、整體缺陷、保護(hù)層厚度、混凝土是否厚實(shí)及所處環(huán)境的酸堿度都會(huì)對(duì)鋼筋造成銹蝕。

鋼筋一旦受到銹蝕便會(huì)對(duì)鋼筋混凝土桁架拱橋的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大影響，直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞從而失去穩(wěn)定性。

2.2 混凝土裂縫

一處人行道懸臂梁局部因受壓塌陷，混凝土松動(dòng)產(chǎn)生脫落，導(dǎo)致梁內(nèi)鋼筋外露；底板局部出現(xiàn)裂紋和水漬，橋面出現(xiàn)坑洞，致使外露的鋼筋因此受到銹蝕；橋梁北側(cè)有根立柱出現(xiàn)豎向裂縫，混凝土表層遭到退化，裂縫由于鋼筋的銹蝕引起膨脹，裂縫面積增大。橋面出現(xiàn)裂縫主要是由于橋面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，混凝土強(qiáng)度低、橋梁彎度不夠以及橋面裝層薄弱，都會(huì)對(duì)橋梁的承載能力造成影響。

隨著現(xiàn)在交通運(yùn)輸量的大幅度增加，特別是超載車輛，對(duì)于橋梁的承載能力更是造成重大影響。橋梁的損傷如若不能進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，便會(huì)引發(fā)微彎板破碎，造成路面坑洞增加，也不利于車輛在橋面上的安全行駛。另一方面，由于設(shè)計(jì)時(shí)橋梁的標(biāo)準(zhǔn)荷載較低，混凝土強(qiáng)度較弱，加上車輛對(duì)于橋面施加的重量過大，致使得混凝土衰退現(xiàn)象提前，橋梁四周出現(xiàn)裂縫。

2.3 主拱圈病害

主拱圈的橫斷面主要為現(xiàn)澆的鋼筋混凝土，同時(shí)拱頂和拱腳處的橫截面剛度相差較大。由于上下兩處剛度相差較為明顯，因此對(duì)于橋梁橫向承受力的傳遞具有一定程度上的阻撓作用，并且容易造成縱向裂縫的增加[1]。由于主拱圈的橫向力量薄弱，即便截面上的橫系梁較多，但對(duì)拱圈的整體而言，同樣發(fā)揮不了較大的作用。由此可見，由于該橋在原設(shè)計(jì)建設(shè)上考慮不夠全面，在對(duì)橋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)太過強(qiáng)調(diào)材料的節(jié)約以及橋梁整體的重量，使用的混凝土在強(qiáng)度等級(jí)上較低，鋼筋配置也較少，致使主拱圈的尺寸也隨之減小。

通常情況下，在對(duì)橋梁進(jìn)行施工及建設(shè)時(shí)，主拱圈在這一過程中主要是用于承載橋身所受的重量，但隨著交通運(yùn)輸業(yè)負(fù)荷的不斷增加，主拱圈在其承載力方面也逐漸顯露出了內(nèi)在缺陷。車輛的大負(fù)荷超載在對(duì)于橋中心附近的主拱圈進(jìn)行反復(fù)施壓，因而導(dǎo)致主拱圈在中拱波處出現(xiàn)了縱向裂縫。

2.4 橋面破損嚴(yán)重

在該橋橋面上，發(fā)現(xiàn)其存在部分磨損、開裂以及骨料外露等現(xiàn)象，有些部位還出現(xiàn)一定程度上的破碎、坍塌以及鋼筋銹蝕，同時(shí)還出現(xiàn)路面輕微塌陷、橋面鋪裝層嚴(yán)重破損。根據(jù)其破損原因可作出以下分析：（1）根據(jù)觀察所得的數(shù)據(jù)表明，橋上車輛的大幅度增長以及超重行駛，致使橋梁所承壓力超出了原規(guī)定范圍和路面的標(biāo)準(zhǔn)軸載，從而造成橋身出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；（2）橋面板缺乏基礎(chǔ)穩(wěn)定性，且橋內(nèi)填充物分布不一、對(duì)面層剛度不一、沉陷不一，減少了橋梁的鋪裝層使用壽命；（3）橋面縫隙接處處理不當(dāng)，變形縫隙數(shù)量較多，致使拱橋橋墩出現(xiàn)變形縫隙，嚴(yán)重影響了橋墩的承載能力。

3 混凝土梁橋維修加固的基本方法

3.1 上部結(jié)構(gòu)的維修加固方法

3.11橋面補(bǔ)強(qiáng)加固法

橋梁橋面的維修加固，主要根據(jù)橋梁的具體情況，從而采用不同的加固方法。對(duì)于建立年限短、受損較輕的橋梁，當(dāng)其混凝土強(qiáng)度仍屬于規(guī)定值時(shí)，可先對(duì)橋梁所存在的病害進(jìn)行逐一處理，并在以原設(shè)計(jì)橋梁承載能力的基礎(chǔ)上，對(duì)橋梁進(jìn)行加鋪碎石及瀝青的維修方式；當(dāng)橋梁受損程度較重且建造年限較長時(shí)，則需采用拆除、修復(fù)的維修方法[2]。

此橋損害程度較輕，可通過對(duì)橋面表層進(jìn)行清縫處理后，往縫隙中灌入環(huán)氧樹脂漿進(jìn)行填補(bǔ)，之后再往橋面加鋪一層瀝青，最后鋪上一層瀝青碎石層，碎石的規(guī)格為AM-10，平鋪厚度約為3cm。

3.12拱圈、拱肋的維修加固方法

通常情況下，使用大拱肋截面和配筋加固法，可解決拱肋的穩(wěn)定性、強(qiáng)度、剛度以及抗裂性等問題。此方法的使用不僅可以擴(kuò)大拱肋的截橫截面積大小，還能將拱肋從無筋率轉(zhuǎn)變?yōu)橛薪盥?，提高舊拱肋的強(qiáng)度和硬度、抗彎性及承載能力，減輕或阻止拱肋因受壓過大而導(dǎo)致變形，使得經(jīng)過維修加固的舊橋梁仍可繼續(xù)投入使用。

對(duì)于拱圈的加固，通常加固方法為對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行增加拱圈加固的方法，這一方法的使用，在對(duì)拱圈進(jìn)行加固的基礎(chǔ)上，還使得原本破損的舊拱圈連為一體，方便了橋梁的橋面排水。具體步驟為：先將對(duì)相對(duì)稱的拱圈進(jìn)行挖開填料，橋中所有的裂縫均采取壓漿處理，從而對(duì)橋中的裂縫進(jìn)行填注修補(bǔ)；對(duì)于破損嚴(yán)重的橋身部位，在拱圈暴露之后，可先澆筑一道鋼筋混凝土拱板，拱板規(guī)格為厚30mm，寬25mm，用于對(duì)拱圈進(jìn)行臨時(shí)加固，之后再對(duì)整個(gè)橋身進(jìn)行全方面的澆筑一層混凝土拱圈，從而完成對(duì)橋梁拱圈的加固[3]。

此外，對(duì)于橋梁拱圈的加固還可采用在拱圈外增加套拱的加固方法。這種方法的使用在不破壞橋梁原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)橋梁拱圈進(jìn)行加固，并且具有工期短、易施工、好控制等優(yōu)點(diǎn)。主要采用粘貼性鋼板法，對(duì)橋梁的主拱片節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固，從而控制大小節(jié)點(diǎn)處的混凝土裂縫，加強(qiáng)各節(jié)點(diǎn)間的融合，提高橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體性。

3.2 下部結(jié)構(gòu)的維修加固方法

下部結(jié)構(gòu)維修加固法主要用于橋墩、橋臺(tái)以及橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行加固的方法。在使用此方法進(jìn)行加固時(shí)，需注意基礎(chǔ)開裂、轉(zhuǎn)動(dòng)及墩臺(tái)等現(xiàn)象，對(duì)于橋梁基礎(chǔ)，采取擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法進(jìn)行加固，可用于橋墩埋度太淺，橋梁基礎(chǔ)承載力不足，且混凝土剛度不足、橋梁墩臺(tái)為磚石等情況下的橋梁；對(duì)于橋墩，可使用補(bǔ)樁基加固法進(jìn)行加固，這種方法通過打入鋼筋混凝土預(yù)制樁，從而擴(kuò)大原樁臺(tái)面積，以此增強(qiáng)橋墩的穩(wěn)定性和承載能力，此外還可使用在樁式基礎(chǔ)周圍增加鉆孔樁的方法對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

4 結(jié)語

鋼筋混凝土桁架拱橋的受損原因及病害有很多，年限長久、地理環(huán)境、混凝土結(jié)構(gòu)、荷載標(biāo)準(zhǔn)高低以及鋼筋老化等因素都會(huì)對(duì)其造成危害。該文中的橋梁通過將鋼筋混凝土桁架拱橋的典型病害進(jìn)行集中，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，為推廣我國混凝土梁橋的加固及維修工作提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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