道路橋梁結(jié)構(gòu)病害與加固措施

白利偉

摘要：由于我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通壓力與日俱增，超運輸量和超載現(xiàn)象時有發(fā)生，更加大了路面和橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害、出現(xiàn)缺陷的幾率和破壞性。本文介紹了常見的幾種道路橋梁結(jié)構(gòu)病害，分析了道路橋梁加固措施。

關(guān)鍵詞：道路橋梁結(jié)構(gòu)病害加固措施

我國多年的實踐證明了舊橋的加固、維修工作是一項技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的、符合我國國情的舉措。在資金花費相對較小的情況下，采用科學的、合理的加固技術(shù)，可以恢復(fù)和提高舊橋危橋的承載能力及通行能力，這不僅可延長橋梁的使用壽命，滿足現(xiàn)代化交通運輸?shù)男枰€可以給國家?guī)砭薮蟮纳鐣б婧徒?jīng)濟效益。

一、常見的道路橋梁結(jié)構(gòu)病害

1、路橋地基的不均勻沉降引發(fā)的病害地基不均勻沉降是引發(fā)路橋病害的最主要原因之一，地基不均勻沉降會使得路橋面各部位受力不均，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，嚴重時甚至會導(dǎo)致橋面的塌陷和橋梁的損毀。因此必須予以高度重視，通常地基出現(xiàn)不規(guī)則沉降主要有三方面的原因。

其一，施工前勘探和設(shè)計的不科學。通常一個項目施工前都必須進行實地的地質(zhì)勘探，并提出工程地質(zhì)報告真實反應(yīng)地段的地質(zhì)情況，在此基礎(chǔ)上再有工程設(shè)計師進行工程設(shè)計，作出設(shè)計圖，這兩項工作是緊密相連，缺一不可的，對于實際施工起到了基礎(chǔ)性的作用，因此，一旦這兩項工作沒做到位，就很可能導(dǎo)致后期施工地基不穩(wěn)，出現(xiàn)不均勻沉降。

其二，施工過程中的不規(guī)范，工程施工是工程建設(shè)的主體工序，因此必須在每一環(huán)予以重視，如果在施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)管理不善，偷工減料，甚至偏離工程設(shè)計初衷，則很大程度上影響了工程質(zhì)量，也就無法保證地基的穩(wěn)固。

其三，周圍環(huán)境的影響，由于一個地區(qū)可能有數(shù)個工程在施工，當周圍工程打樁深挖不合理時，則很可能影響到本工程地基的穩(wěn)固，從而導(dǎo)致地基的不均勻沉降。

2、橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫通常橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫有三方面的原因：其一是施工中周圍溫度變化不均導(dǎo)致的裂縫。目前，我國道路橋梁的鋪裝層多采用半剛性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然能夠提升鋪裝層的強度、密實度以及壓實度，但也使得鋪裝層承重面對溫度變化過于敏感，南方溫差比較小影響不明顯，但在北方由于溫差較大，路橋面溫度不均引發(fā)裂縫比較常見。其二是車輛行駛的影響，車輛行駛中往往會有急剎車現(xiàn)象，還有部分汽車存在超載問題，在這兩種情況的持續(xù)作用下，路橋面長期受到磨損和擠壓，最終很可能出現(xiàn)裂縫。其三是施工中混凝土配料的不合理性，因為目前路橋面主要以水泥混凝土為原材料，混凝土的配比必須根據(jù)實際施工需要進行配置，因此一旦施工人員沒有真實掌握初凝期鋸縫時間，混凝土配比失誤時就很容易在竣工通車后產(chǎn)生裂縫。以上裂縫在長期作用下會逐步加寬加深，并最終導(dǎo)致路橋面出現(xiàn)凹陷和坑槽。

3、粱端頭局部破損粱端頭破損是路橋結(jié)構(gòu)中組容易出現(xiàn)的破損，且比較難修復(fù)，其破損主要表現(xiàn)為梁端頭伸縮縫的損壞和變形。通常導(dǎo)致梁端頭局部破損的原因有以下三個：其一，設(shè)計之初計算失誤，工程設(shè)計師在對路橋進行設(shè)計時對于粱端缺乏嚴謹，對其伸縮量的計算失誤，在這樣的情況下梁端經(jīng)過車輛反復(fù)碾壓極容易破損，并導(dǎo)致伸縮裝置的失靈。其二，施工人員施工失誤，現(xiàn)實施工中，施工人員應(yīng)該重點對梁端伸縮縫進行施工，稍微出現(xiàn)閃失都容易導(dǎo)致日后問題的出現(xiàn)。其三，養(yǎng)護工作不足，在養(yǎng)護缺失的前提下很容易導(dǎo)致伸縮裝置損壞，特別是容易導(dǎo)致“伸縮縫跳車”，不僅降低了行車人員行車過程中的舒適度，還增加了對橋梁的沖擊力，破壞了橋梁整體結(jié)構(gòu)，縮短橋梁的使用壽命。

4、剝蝕剝蝕是自然力和人為因素共同作用的結(jié)果，通常表現(xiàn)為公路橋梁表面出現(xiàn)蜂窩面、起皮甚至整體性剝落。剝蝕不僅影響公路橋梁結(jié)構(gòu)的外觀形態(tài)和整體美觀，還會導(dǎo)致鋼筋裸露，加速道路橋梁鋼筋的銹蝕速率。

5、混凝土的碳化混凝土碳化主要是自然因素造成的，因為空氣中二氧化碳會與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學反應(yīng)形成碳酸鈣，導(dǎo)致混凝土碳化，碳化的混凝土PH 值會不斷下降，而包裹在混凝土中的鋼筋一般不做表面防腐處理，PH值過低的混凝土不僅起不到保護鋼筋的作用，還會對鋼筋造成腐蝕，這不僅大大縮短了橋梁的使用壽命，還可能引發(fā)安全事故。

二、道路橋梁加固措施

橋梁的增強改造可以分為裂縫修補和對橋梁結(jié)構(gòu)的加固增強，下面介紹其特點及其適用的場合。

1、裂縫修補技術(shù)

裂縫修補的目的在于恢復(fù)結(jié)構(gòu)物的防水性和耐久性，主要技術(shù)有：

（1）表面處理法，在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。對于寬度發(fā)生變化的裂縫，要設(shè)法使用有伸縮性的材料。

（2）注漿法，在裂縫中注入樹脂或水泥類材料，以提高其防水性及耐久性。主要注漿材料是環(huán)氧樹脂，多采用低壓低速注入法。環(huán)氧樹脂注入法與鋼釘并用，可以增強裂縫部位的整體性，是一種防止裂縫繼續(xù)發(fā)展的好辦法。

（3）充填法，這是一種適合于修補較寬裂縫的方法，具體做法是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內(nèi)嵌補各種粘結(jié)材料，如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環(huán)氧樹脂硅、瀝青及各種化學補強劑等。

（4）表面噴涂法，噴漿修補是一種在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且粘度高的水泥砂漿保護層，來封閉裂縫的修補方法。噴漿前，需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去，再用水沖洗清潔，并在開始噴漿之前把基層濕潤，然后再開始噴漿。

（5）粘結(jié)鋼板封閉法，當鋼筋構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫時，可對裂縫先進行處理之后，再在裂縫處粘結(jié)鋼板，并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結(jié)方向應(yīng)和裂縫方向垂直。

2、橋梁加固增強技術(shù)

以最常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式的上部結(jié)構(gòu)及其常見的加固方法進行說明。

梁式橋上部結(jié)構(gòu)加固增強技術(shù)主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法、增設(shè)縱梁加固法。

加大截面加固法采用增大構(gòu)件的截面面積，根據(jù)荷載大小和凈空條件不同，可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主兩種加固方案。

外部粘貼加固法系用型鋼、玻璃鋼等材料通過環(huán)氧樹脂等粘合劑粘貼在結(jié)構(gòu)外部，以提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。適用于構(gòu)件尺寸受限制但又必須大幅度提高結(jié)構(gòu)承載能力的場合，必須保證粘和劑的質(zhì)量外部預(yù)應(yīng)力加固法指運用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件上施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。采用對受拉區(qū)施加預(yù)加壓力，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。

改變結(jié)構(gòu)體系加固法通過增設(shè)支撐或橋墩，把簡支變?yōu)檫B續(xù)、在梁下增設(shè)如鋼架等加勁梁或疊合梁，以減小梁內(nèi)控制截面峰值彎矩，提高承載能力的一種加固方法。

增設(shè)縱梁加固法在橋梁墩、臺基礎(chǔ)穩(wěn)定，并具有足夠承載能力的情況下，可采用增設(shè)承載能力高和剛度大的新縱梁，這些新梁與舊梁連接在一起共同受力。由于應(yīng)運中的車輛荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原梁中所受荷載得以減少，加固后的橋梁承載能力和剛度得以提高。當增設(shè)的縱梁位于主梁的一側(cè)或兩側(cè)時，兼有拓寬的作用。此法適用于梁體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)完好，而承載能力不能滿足要求的場合。

3、橋梁結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)———錨噴

隨著施噴機具的發(fā)展以及速凝劑的采用，人們把噴射與錨桿、鋼筋網(wǎng)等配合起來使用，促進了錨噴技術(shù)的完善。實踐證明，錨噴技術(shù)完全可以應(yīng)用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固增強。

噴射硅的性能。噴射硅在工藝材料及結(jié)構(gòu)等方面與普通現(xiàn)澆硅相比有許多優(yōu)點。施工中需加入速凝劑，因而又具有快凝、早期強度高的特點；錨噴技術(shù)不用或只用側(cè)向模板，其運輸、澆注、搗固合并為一道工序、設(shè)備簡單、占地面積小、施工機械化程度高、速度快、效率高、節(jié)省勞動力；可設(shè)計性強，即按照加固整治的實際需要可在拱腹下施噴形成各種結(jié)構(gòu)類型；不中斷交通。

參考文獻：

[1] 謝旭華. 淺談道路橋梁結(jié)構(gòu)病害與加固[J]. 黑龍江科技信息，2010，（22）.

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