公路橋梁病害及加固設(shè)計技術(shù)探析

摘 要：隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的交通運(yùn)輸業(yè)也取得了很大的進(jìn)步，交通運(yùn)輸業(yè)在經(jīng)濟(jì)生活中也發(fā)揮著重要的作用。但是隨著橋梁的使用和超負(fù)荷的承載，很多橋梁出現(xiàn)了不同程度的缺陷和病害現(xiàn)象。橋梁的質(zhì)量直接影響到交通運(yùn)輸?shù)牧鲿臣鞍踩?，因此，對橋梁進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸逃兄种匾默F(xiàn)實(shí)意義。本文通過對橋梁病害的分析以及加固技術(shù)的探討，希望能夠?qū)ξ覈鴺蛄旱慕ㄔO(shè)提供一些建設(shè)性的意見。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；病害；加固設(shè)計；技術(shù)探析；研究

1 公路橋梁的常見病害

1.1 裂 縫

在目前國內(nèi)以鋼筋混凝土為主要結(jié)構(gòu)的路橋建筑中，橋梁裂縫是一個常見的道路橋梁病害，橋梁裂縫由多種因素綜合作用而引起，裂縫對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁所造成的危害是不一樣的。一些常見的比較嚴(yán)重的裂縫如：貫穿裂縫、網(wǎng)裂等，這些裂縫都會嚴(yán)重的影響到橋梁的質(zhì)量以及運(yùn)行安全。另外，裂縫往往會造成其它病害的發(fā)生，比如，凍融破壞和鋼筋銹蝕，這些裂縫和病害形成了惡性的循環(huán)，時間一長就會對公路橋梁的安全產(chǎn)生極大的危害。橋梁裂縫一般包括主拱圈的裂縫、橋梁主梁裂縫、主梁的變形以及橋梁墩臺的裂縫。

1.2 鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕會導(dǎo)致橋梁的穩(wěn)定性大大降低，銹蝕損害主要是由于混凝土的質(zhì)量問題或鋼筋保護(hù)層的厚度達(dá)不到要求而引起的。一旦鋼筋被銹蝕，銹蝕部分的體積就會膨脹，甚至達(dá)到原來鋼筋體積的十倍以上，周圍混凝土遭到擠壓，空間受限，造成混凝土表面出現(xiàn)開裂以及剝蝕等病害。這些常見的病害都會嚴(yán)重?fù)p害橋梁的結(jié)構(gòu)，鋼筋銹蝕剝蝕，會減小截面的面積，會使得整個橋梁的承載能力極大的下降。同時鋼筋的銹蝕還會造成混凝土的握裹力下降，鋼筋銹蝕物脫落后，就會在橋梁結(jié)構(gòu)的外形上形成銹跡，很大程度上影響橋梁的美觀。

1.3 混凝土氣泡和孔隙

在橋梁的建設(shè)過程中，由于施工操作的不科學(xué)使得混凝土內(nèi)部出現(xiàn)孔隙和裂縫，這些孔隙為空氣中的二氧化碳、水以及氧氣向混凝土內(nèi)部的擴(kuò)散提供的通道，嚴(yán)重影響到的橋梁的耐久性。

2 橋梁常見病害形成的原因

橋梁作為保障人類生命財產(chǎn)安全的現(xiàn)實(shí)載體，隨著橋梁使用功能不斷的轉(zhuǎn)變，橋梁結(jié)構(gòu)面臨的加固問題越來越受到關(guān)注，只是有些橋梁加固的原因并不是一樣的：有的橋梁在建設(shè)的過程中，由于設(shè)計缺陷造成了橋梁施工的質(zhì)量問題因而需要加固補(bǔ)強(qiáng)，例如橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理；有的是由于地質(zhì)原因造成的，比如說泥石流、滑坡以及軟基等，這些都是致使橋梁發(fā)生病害的原因；雖然有的橋梁已經(jīng)建成并投入使用，但是由于橋梁設(shè)計的改變或者橋梁自身結(jié)構(gòu)的老化，而不得不對其進(jìn)行加固，比如橋梁通過的運(yùn)輸車輛超載使得橋梁自身的承載能力不夠，從而對橋梁安全產(chǎn)生威脅。對于橋梁建筑出現(xiàn)的這一些列安全問題，相應(yīng)的橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)工作也在不斷深入開展。一般來說，橋梁在使用的時候，會受到不同車輛的壓力，并且橋梁處在長期的風(fēng)吹日曬之中，這樣就會不可避免的對公路橋梁造成不同程度的損壞。因此，橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作者不但要熟練的掌握橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計細(xì)節(jié)，同時還要依據(jù)橋梁新的發(fā)展趨勢，了解新的技術(shù)方法并將其運(yùn)用到橋梁的加固設(shè)計之中。

3 橋梁加固的重要性及原則

3.1 橋梁加固的重要性

橋梁作為承載交通運(yùn)輸?shù)妮d體，在使用過程中會因?yàn)楦鞣N原因造成破損。早期的公路橋梁，由于當(dāng)時的技術(shù)和材料的欠缺，再加之使用過程中的維護(hù)不力，年代久遠(yuǎn)，受自然因素侵蝕嚴(yán)重，存在不同程度的破損現(xiàn)象。這些橋梁都存在著安全隱患，所以都應(yīng)采取加固措施。橋梁的加固能夠取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，橋梁加固在不拆除原有橋梁的基礎(chǔ)上對原橋進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸袒蚋脑欤@在很大程度上節(jié)約了重建所需的資金，加固又比重建節(jié)約了大量的時間，不會影響交通運(yùn)輸?shù)臅惩?，為交通運(yùn)輸贏得了時間的保障。橋梁通過加固，延長了使用壽命，增加了承載量，滿足了人們交通運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/p>

3.2 橋梁加固的原則

對于使用中的橋梁，由于建設(shè)或使用期間的磨損等原因，為了保證橋體結(jié)構(gòu)的安全性，在原有橋梁自身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行橋梁的加固。在進(jìn)行橋梁加固的過程中需要考慮到以下幾個方面：①橋梁的底部需要有足夠的承載力。②在橋梁加固之后還要考慮加固后的橋梁能不能通過重型的車輛。③不同橋梁所處的位置是不同的，因此在橋梁加固的過程中要考慮到其下部空間的使用性能，不能因加固而對原來的下部空間的使用性能產(chǎn)生影響。④在裂縫處進(jìn)行修補(bǔ)時，裂縫的接口處要平整延展。⑤加固物本身的重量不應(yīng)影響到橋身的承重能力。⑥加固后盡量保持原橋的整體性、協(xié)調(diào)性。

4 橋梁加固的措施

4.1 橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法

橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法是通過在梁頂（橋面）上加鋪一層鋼筋混凝土層，使其與原有主橋梁結(jié)合形成一個整體，從而增加橋梁主梁的高度，增大抗壓截面面積及橋面整體的剛度的方法，這也是提高公路橋梁承載力的一種十分有效的方法。為了使橋梁補(bǔ)強(qiáng)層增加的恒載減到最小，一般將原來橋面的表層進(jìn)行鑿除，而且還能夠使新老層很好的結(jié)合，共同承受重力。目前，在許多橋梁的加固過程中，對于同一座橋梁，針對橋梁不同的部位、構(gòu)件以及改造原因，同時采用了多種不同的加固方法。

4.2 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法在橋梁加固的過程中是一種常見的方法，所謂粘貼鋼板法就是用粘合劑把鋼板粘貼在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱處，從而讓鋼板和結(jié)構(gòu)物形成一個整體，提高橋梁承載力的加固方法。采用粘貼鋼板加固法的時候鋼板可以適當(dāng)?shù)暮褚稽c(diǎn)。將鋼板固定在橋梁受力混凝土的表面以及橋體結(jié)構(gòu)薄弱的地方，能夠增加混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎剛度，減小橋梁結(jié)構(gòu)撓度，很好的限制了橋梁裂縫的繼續(xù)擴(kuò)大。而且在施工的過程中可以根據(jù)設(shè)計需要對鋼板進(jìn)行裁切，從而使粘鋼構(gòu)件的抗壓和抗彎的性能得到有效的發(fā)揮。使其受力均勻，不會在混凝土中出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。此外，這種方法還有很多的優(yōu)點(diǎn)，如施工簡單、快速，不會影響到橋梁結(jié)構(gòu)的外形，加固的費(fèi)用較低等。其不足之處就是粘結(jié)劑的質(zhì)量和耐久性會極大的影響到橋梁加固的效果。

4.3 碳纖維加固法

粘貼碳纖維加固技術(shù)指的是采用高性能的粘結(jié)劑把碳纖維布粘貼在橋梁結(jié)構(gòu)的表面，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的荷載增加時，二者相互作用，提高橋梁構(gòu)件的承載力，從而達(dá)到加固的目的。由于碳纖維具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐腐蝕以及耐疲勞等良好的物理力特性，以及施工的速度較快，工期較短，容易保證粘貼的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，因此碳纖維是舊橋梁加固的有效材料。在這種方法中粘結(jié)材料的質(zhì)量是保證碳纖維和混凝土共同作用的關(guān)鍵，同時也是混凝土和碳纖維二者之間傳力途徑比較的薄弱部位，因此所使用的粘結(jié)材料要具有足夠的強(qiáng)度，同時還要具有很好的韌性，這樣就不會因?yàn)榛炷灵_裂而破壞粘貼結(jié)構(gòu)。和其他的加固方法比較而言，碳纖維加固舊橋可以最小程度上的改變原有橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，從而保證在荷載范圍之內(nèi)和原橋梁結(jié)構(gòu)共同受力。

4.4 擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法

擴(kuò)大公路橋梁基礎(chǔ)底面積的加固方法就是擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。這種方法適用于橋梁基礎(chǔ)承載力不足，而墩臺是磚石或混凝土剛性實(shí)體的情況。當(dāng)橋梁基礎(chǔ)的沉降極不均勻，且地基土質(zhì)比較堅(jiān)實(shí)的時候，就可以使用擴(kuò)大基礎(chǔ)法進(jìn)行加固。對于部分橋梁底部的地基承載力不足的問題，可在橋梁基礎(chǔ)之下打入一定數(shù)量的樁，從而提高地基的承載力，樁的數(shù)量要根據(jù)地基變形程度來計算。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是施工比較的簡單，其缺點(diǎn)是必須使新老基礎(chǔ)連成一體，共同承受橋梁上部的荷載，因此加固的費(fèi)用比較高，加固的效果也不容易控制。

4.5 高壓旋噴注漿加固法

所謂高壓旋噴注漿加固方法，就是先使用注漿管鉆入地基，使其旋轉(zhuǎn)并且勻速提升，與此同時把漿液從噴嘴里面噴出，使土體沖擊破壞，使用高壓流切割土層并攪碎，從而形成顆粒狀，有些被漿液帶出，而另一些則和漿液混合在一起。在漿液凝固的過程中，形成固結(jié)體，這種固結(jié)體有一定的強(qiáng)度和抗?jié)B透的能力，從而對橋梁地基進(jìn)行加固。這種方法用途很廣，而且加固地基的質(zhì)量可靠效果好，成本比較低，施工比較簡單，目前已逐漸成為我國公路橋梁墩臺基礎(chǔ)加固的常用方法之一。

5 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代化交通的發(fā)展，我國的橋梁數(shù)量和種類不斷的增多，橋梁養(yǎng)護(hù)工作也顯得越來越重要?，F(xiàn)有的橋梁加固表明，利用既有橋梁加固和拆除重建相比，前者工期短，資金少，而且對現(xiàn)有的交通運(yùn)輸影響比較小。總之，對公路橋梁進(jìn)行加固處理時，必須充分考慮到加固措施的可行性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。本文針對公路橋梁病害的分析，提出相應(yīng)的維修加固方法，希望能夠帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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作者簡介：唐虎（1984-），男，工程師，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，土木工程專業(yè)，主要從事道路、橋梁的勘察設(shè)計工作。