淺談高速公路鋼筋砼橋梁損傷的類型與加固處理

■石慧麗 ■中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710038

在經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的迅速發(fā)展下，高速公路對(duì)促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，提高運(yùn)輸能力，正顯現(xiàn)出越來(lái)越重要的作用。但隨著高速公路負(fù)荷的不斷增大各種損傷問(wèn)題也越來(lái)越多，從而影響了正常的行車速度、通行能力等一系列問(wèn)題，因此如何預(yù)防、處理高速公路損傷問(wèn)題越來(lái)越迫切需要解決。只有處理好高速公路損傷問(wèn)題才能保證人們?nèi)粘３鲂?、保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。下面就針對(duì)目前高速公路通常出現(xiàn)的鋼筋砼橋梁損傷情況，怎樣找到在施工中即快捷又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠并能最大程度上延長(zhǎng)鋼筋砼橋梁的使用壽命的方法進(jìn)行研究。

1 高速公路鋼筋砼橋梁的損傷類型及造成的原因

高速公路鋼筋砼橋梁的損傷類型主要有:混凝土質(zhì)量缺陷、混凝土抗壓強(qiáng)度、鋼筋保護(hù)層厚度、混凝土觀感質(zhì)量等。

目前，造成高速公路鋼筋砼損傷的原因很多，而在施工過(guò)程中也會(huì)有很多種因素能造成鋼筋砼橋梁受到損傷。但總體歸納起來(lái)不外乎鋼筋砼橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量及通車后使用和處理防治管理等等方面的問(wèn)題。例如鋼筋砼橋梁結(jié)構(gòu)在前期的設(shè)計(jì)方面，許多設(shè)計(jì)單位都是照搬照抄以往“強(qiáng)基薄面”的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)方式幾乎全是半剛性基層混凝土鋼筋橋梁，然而“強(qiáng)基薄面”的設(shè)計(jì)理念已不能適應(yīng)當(dāng)今高速公路快速發(fā)展的形勢(shì)。首先，造成鋼筋砼橋梁出現(xiàn)大范圍的水損壞也可能是在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中對(duì)排水結(jié)構(gòu)沒(méi)有考慮周全;其次，給鋼筋砼橋梁的質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重威脅的也可能是由于在選購(gòu)材料時(shí)缺少對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)自然因素了解，導(dǎo)致選購(gòu)的材料在現(xiàn)場(chǎng)施用的過(guò)程受周圍氣候環(huán)境的影響，從而出現(xiàn)鋼筋砼橋梁的腐蝕和損壞現(xiàn)象。另外，鋼筋砼橋梁在正式進(jìn)入運(yùn)營(yíng)后的維護(hù)及管理工作等，若這些后期工作跟不上日益增長(zhǎng)的交通運(yùn)輸量，及不斷加大的車輛軸載，不僅會(huì)帶給鋼筋砼橋梁很大的損傷，還會(huì)大大縮短鋼筋砼橋梁的使用壽命。

2 高速公路鋼筋砼橋梁損傷的加固處理方法

2．1 碳纖維加固法

碳纖維加固鋼筋砼橋梁的工作原理:主要是用專業(yè)的結(jié)構(gòu)膠粘貼在鋼筋砼橋梁表面以補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件的承載力和延性，通過(guò)結(jié)構(gòu)膠傳遞剪力而達(dá)到共同工作的目的。碳纖維只有在鋼筋砼橋梁出現(xiàn)損傷性裂縫時(shí)才會(huì)被動(dòng)地加入到到抗剪工作中并逐漸發(fā)揮其功效。試驗(yàn)表明粘貼碳纖維布可很大程度上提高鋼筋砼柱斜截面承載力?？偠灾迟N碳纖維布的抗剪能力主要有以下兩個(gè)方面:⑴為了有效控制斜裂縫的繼續(xù)開(kāi)展，位于斜裂縫相交處的碳纖維直接參與到鋼筋砼橋梁的抗剪中，承受部分剪力;⑵為了保證斜裂縫頂端砼剪壓區(qū)的有效高度，碳纖維壓條對(duì)部分斜裂縫的發(fā)育也起到抑制作用，從而提高位于斜截面的骨料的咬合力。

碳纖維加固鋼筋砼橋梁的試驗(yàn)分析:

第一，按照目前國(guó)內(nèi)外的研究常規(guī)，因受時(shí)間和外界環(huán)境的限制，本試驗(yàn)采用對(duì)鋼筋砼橋梁構(gòu)件用12V直流電源進(jìn)行加速腐蝕的方式進(jìn)行。首先用電烙鐵把鋼砼柱與導(dǎo)線焊接好，并對(duì)焊點(diǎn)用浸透環(huán)氧樹(shù)脂的薄棉布條加以包裹進(jìn)行處理，使電源的陽(yáng)極和鋼砼柱通過(guò)電源線串聯(lián)起來(lái)，且電源的陰極和外簧不銹鋼片連接，然后再通過(guò)氯鹽液，使其形成電化學(xué)回路實(shí)現(xiàn)電流流通，以促使鋼砼柱加速腐蝕。

第二，加載試驗(yàn):該試驗(yàn)采用QF50-20K液壓千斤頂和反力架對(duì)鋼筋砼構(gòu)件進(jìn)行加載，這樣就避免了加固試驗(yàn)需要花費(fèi)很長(zhǎng)一段時(shí)間弊端。目前一般采用的試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)砼構(gòu)件恒定加載70%極限承載力來(lái)完成的。

第三，為確保試驗(yàn)結(jié)果能真實(shí)地反應(yīng)實(shí)際情況，避免因長(zhǎng)時(shí)間加固試驗(yàn)及受自然環(huán)境等因素的干擾，本次試驗(yàn)采取了以下措施，該試驗(yàn)為得到因鋼砼柱腐蝕導(dǎo)致構(gòu)件損壞及碳纖維對(duì)鋼筋砼橋梁構(gòu)件進(jìn)行抗剪加固的效果，且保證不銹鋼陰極片和混凝土表面能夠充分接觸，因此分別在加固試驗(yàn)柱的碳纖維間隔區(qū)和不銹鋼陰極片間塞了一些薄棉布。

2．2 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法的工作原理:利用粘接劑和錨栓的粘貼錨固能力，實(shí)現(xiàn)鋼板與大型砼結(jié)構(gòu)的受拉面或其余薄弱位置的固定，從而達(dá)到共同抗彎、抗剪。該方法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，其主要特點(diǎn)是施工方便，技術(shù)安全可靠，短時(shí)間內(nèi)加固效果較好，且構(gòu)件原尺寸基本不會(huì)變動(dòng)等。該技術(shù)通過(guò)粘貼鋼板對(duì)鋼筋砼橋梁的加固處理，能夠使其原結(jié)構(gòu)剛度獲得進(jìn)一步的加強(qiáng)，并對(duì)裂縫的開(kāi)展起到好的抑制作用，改善鋼筋與大型砼的應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)粘貼鋼板擬提高橋梁的抗彎強(qiáng)度時(shí)，可將鋼板粘貼到梁的底部。如果將這兩者當(dāng)成一個(gè)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼板和大型砼局部剪切強(qiáng)度的有效控制，如將鋼板粘貼到構(gòu)件的側(cè)面，需要注意要使鋼板與原構(gòu)件內(nèi)部抗剪鋼筋保持一致的方向。另外，適合在鋼板產(chǎn)生屈服前期采用該加固方法，以保證大型砼不會(huì)出現(xiàn)剪切及正應(yīng)力破壞。

2．3 增加橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法

該方法是利用增加體外預(yù)應(yīng)力方法進(jìn)行加固的，體外預(yù)應(yīng)力是后張無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力的一種，這種方法能使被加固的構(gòu)件應(yīng)力水平降低、且加快工期等特點(diǎn)，最大的特點(diǎn)是適用在大跨度構(gòu)件、重型結(jié)構(gòu)以及基于高應(yīng)力或高應(yīng)變狀態(tài)下的大型砼構(gòu)件等效果最佳，但加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定的影響。該方法是將預(yù)應(yīng)力鋼筋布置于大型砼截面之外的技術(shù)，體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)件包括:體外預(yù)應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等幾種，但該方法不能在溫度超過(guò)60℃的環(huán)境下使用，也不宜用在收縮徐變較大的大型結(jié)構(gòu)上，只有在防銹和防腐蝕條件較好條件下才能獲得好的加固效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

每一種高速公路鋼筋砼橋梁損傷的加固方法都有一定的針對(duì)性和局限性，所以在實(shí)際操作過(guò)程中需根據(jù)實(shí)際情況選擇跟設(shè)計(jì)要求相符的處理方法，只有這樣處理結(jié)果才能夠達(dá)到理想的效果。為得到即合理又經(jīng)濟(jì)的方案，就要對(duì)達(dá)到治理結(jié)果的方法分別針對(duì)其在使用階段技術(shù)的可靠性、施工過(guò)程的難易度、工程造價(jià)的高低、工期的長(zhǎng)短及對(duì)外部環(huán)境的要求等進(jìn)行綜合評(píng)比。目前，為了延長(zhǎng)高速公路鋼筋砼橋梁的使用壽命，減少其出現(xiàn)裂縫或開(kāi)展，提高其抗剪力，保證交通生產(chǎn)的良好運(yùn)營(yíng)，在鋼筋砼橋梁損傷處理的技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，除以上幾種處理方法外摸索出更簡(jiǎn)捷、更經(jīng)濟(jì)的處理方法。

［1］劉銳．高速公路鋼筋砼橋梁損傷的類型與加固處理［J］．科技致富向?qū)В?/p>

［2］張廣山，趙華，蒙云．影響鋼筋砼橋梁使用壽命的因素之一——砼的碳化機(jī)理及其影響因素分析［J］．重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)．