高速公路橋梁加固后的結構性能研究

劉吉勇

摘要：隨著我國城市化進程的不斷加快，交通運輸在我國的經(jīng)濟發(fā)展中起到了越來越重要的作用，只有不斷完善我國各個地區(qū)之間的交通運輸體系，才能使我國的經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。這在無形之中為我國的橋梁帶來了更大的發(fā)展空間，同時也是一個巨大的挑戰(zhàn)。近年來，我國交通運輸量不斷增長，并且我國各地的地質(zhì)災害頻發(fā)，這使得我國的橋梁結構在一定程度上出現(xiàn)了許多問題，對橋梁的耐久性和使用壽命產(chǎn)生了不利影響，甚至危及到我國國民的生命和財產(chǎn)安全。本文針對我國橋梁經(jīng)常出現(xiàn)的問題進行分析，并對橋梁加固提出一些策略，并對橋梁加固后的評價方法進行了闡述。

關鍵詞：橋梁加固；高速公路；性能研究

引言：高速公路的飛速發(fā)展有力地推動了我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。但是隨著近幾年來交通量的增大，載重等級的提升，這使得20世紀末期修建的高速公路橋梁已經(jīng)進入了大修期，尤其是許多高速公路橋梁已經(jīng)受到一定程度的病害，甚至無法滿足日常運行需求。因此，如何在大載重量和交通量的情況下對高速公路橋梁進行加固，同時又不中斷交通，是橋梁施工單位的一個重要課題。

一、我國高速公路橋梁存在的病害

1.高速公路橋梁橋面的病害

（1）縱向開裂

我國高速公路橋梁橋面經(jīng)常出現(xiàn)的一個問題是橋梁路面出現(xiàn)縱向裂縫，這些裂縫主要集中在高速公路橋梁的主梁腹板與縱梁之間的接縫以及主梁腹板與頂梁之間的接縫處，裂縫尺寸大約在0.1nm-5nm之間不等。這極大的影響了高速公路橋梁的橫向剛度，使得在橋面橫向上的受力分布不均勻，當大量的車流通過時，橋梁的主板受力不均勻，一些主板會遇到單板受力問題[1]，嚴重影響了我國高速公路橋梁的使用壽命和耐久性，甚至于威脅著國民的生命財產(chǎn)安全。

（2）橫向開裂

高速公路橋面的橫向開裂常見于半剛性的瀝青混凝土路面。這是因為車輛的長期載荷沖擊以及橋梁自身的熱脹冷縮現(xiàn)象，導致高速公路橋梁的內(nèi)部鋪張層開裂。除此之外，施工過程中混凝土振搗不均或者雨水的沖刷也會造成這種病害的產(chǎn)生。

（3）伸縮縫的病害

高速公路橋梁上的伸縮縫能夠協(xié)調(diào)橋梁的各個結構之間的位移，幫助橋梁抵抗機械磨損和碰撞。然而我國的橋梁伸縮縫經(jīng)常被一些臟物堵住，伸縮縫兩側的混凝土出現(xiàn)龜裂、破損等現(xiàn)象。

2.高速公路橋梁上部結構病害

我國高速公路橋梁的上部結構主要存在的病害是空心板橋病害和橋梁病害兩種?？招陌鍢虿『χ饕强招陌鍢蛑写嬖谝恍┛斩?，或者出現(xiàn)混凝土剝落、漏水滲水等現(xiàn)象，并且還會出現(xiàn)縱向和橫向的裂縫。橋梁的病害主要表現(xiàn)在一些橫隔板較薄或者沒有橫隔板的橋梁上出現(xiàn)縱向或者橫向的裂縫。

3.高速公路橋墩常見病害

高速公路橋梁墩臺通常出現(xiàn)的病害有橋梁墩臺傾斜變位和橋梁墩臺自身的開裂。在高速公路橋梁結構中，橋梁的墩臺主要用于支撐橋梁上部結構，若墩臺發(fā)生傾斜變位[2]，那么將會影響整個橋梁結構結構安全穩(wěn)定性。墩臺臺身開裂一般會呈現(xiàn)出下寬上窄的情況。

二、高速公路橋梁病害成因分析

1.橋面病害成因

造成我國高速公路橋梁橋面病害的主要原因是施工單位在對高速公路橋梁的鋪張層結構的設計和施工過程中沒有對高速公路橋梁的橋面鋪裝施工進行嚴密的計算，同時在設計原理上沒有綜合考慮施工地的地質(zhì)結構，使得橋梁的整體結構缺乏合理性，導致高速公路橋梁結構失衡造成開裂。此外，在高速公路橋梁上為了交通安全對橋梁橋面上的車道進行了劃分，長此以往會造成橋梁處于長期的偏載狀態(tài)，橋面受力不均勻，容易造成開裂。橋梁施工過程中施工人員的澆筑時間沒有控制好，使得橋梁橋面鋪裝地開裂。

2.橋梁的上部結構病害成因分析

由于我國高速公路橋梁的負載量很大，同時橋梁的橫向剛度較差，一些高速公路橋梁的頂板過薄就會造成橋梁上部結構中出現(xiàn)空洞、漏水、縱向和橫向開裂等問題。

3.高速公路橋梁墩臺的病害成因分析

（1）墩臺傾斜變位

由于地質(zhì)條件不同，造成我國公路橋梁墩臺傾斜變位的原因也不同。在平原地區(qū)，造成我國公路橋梁墩臺傾斜變位主要是因為河水的長期沖刷或者是橋梁墩臺區(qū)內(nèi)土質(zhì)過軟；而我國山區(qū)內(nèi)高速公路橋梁墩臺變位的主要原因是地質(zhì)災害頻發(fā)，如山體滑坡、地質(zhì)崩塌、泥石流等。

（2）墩臺自身開裂現(xiàn)象

外部施工溫度的變化會造成橋梁墩臺的裂縫，體積越大的橋梁墩臺自身的收縮越大，產(chǎn)生的裂縫也就越多。此外，河水的長期沖刷不斷侵蝕著裂縫，致使橋梁裂縫逐漸增大[3]，地質(zhì)災害頻發(fā)也會給橋梁墩臺造成不同程度的損壞。

三、橋梁加固措施

針對以上橋梁出現(xiàn)的病害及病害成因分析，本文提出一些橋梁加固措施。目前我國常見的橋梁加固方法主要有橋面補強層加固、套拱加固等，隨著科技的飛速發(fā)展，許多新型材料和先進的加固技術也已經(jīng)得到了廣泛的應用，如注漿法加固、碳纖維加固等等。

1.封縫處理

我國高速公路橋梁經(jīng)常出現(xiàn)橫向開裂和縱向開裂現(xiàn)象，針對這種情況，我們可以對裂縫進行封縫處理。先將裂縫表面積累的灰塵、雜物清除干凈，再采用壓縮空氣對縫內(nèi)的浮沉進行清理，最后用丙酮等工業(yè)溶劑將裂縫刷洗干凈。向清理干凈的裂縫涂上一層環(huán)氧樹脂膠，

留出埋設灌漿底座的位置，等環(huán)氧樹脂膠完全干透后，用樹脂膠對灌漿底座進行埋設。將調(diào)配好的漿液灌注到裂縫中，然后立即肚絲灌漿孔，灌漿結束后早出灌漿底座，再用環(huán)氧樹脂膠進行封縫。

2.蓋梁加固

蓋梁加固主要是針對橋梁上部結構出現(xiàn)的病害所采取的加固措施。在蓋梁加固施工前，應根據(jù)橋梁的尺寸預先計算好蓋梁側面粘貼鋼板的大小尺寸。將黏鋼位置大樣放與蓋梁側面，用切割機沿邊線對砼進行切割，然后用鋼釬將帶槽剔出[4]，在剔好的槽內(nèi)按照預先設計好的錨間距進行鉆孔，將孔清理干凈，用調(diào)配好的環(huán)氧樹脂在孔內(nèi)植入螺栓。預埋螺栓后，根據(jù)螺栓位置確定鋼帶鉆孔位置，用丙酮處理干凈鑰板錨結面和砼表面，將黏鋼固定到蓋梁上。鋼板粘好后立即擰緊螺母，同時不斷輕輕敲擊鋼板，保證砂漿能夠均勻擴散。30個小時后，用小錘敲擊鋼板來判斷砂漿的密實程度。確定鋼板錨結合格后，在鋼板外刷一層防銹漆。

3.橋墩加固處理

針對橋墩臺自身開裂等現(xiàn)象，可采取橋墩加固措施對其進行加固。加固橋墩的主要手段有：改變結構體系、增加輔助構件、加固墩臺等技術。

橋墩面開裂后，根據(jù)裂縫尺寸別在側面縱向粘貼兩層碳纖維片，環(huán)向粘貼兩層碳纖維片。施工過程中應控制橋面的交通，使加固構件上的負荷降為最低。若加固底面的硅表層已經(jīng)出現(xiàn)剝落、腐蝕等情況，要先對其進行鑿除，構件的表面要打磨平整，用角磨機將轉角處打成圓弧狀。硅表面清理干凈后，在干燥的情況下將底層樹脂均勻的涂在砼的表面，固化后用找平膠將構件表面的凹陷部位填平。在帶粘貼部位預先涂好浸潤膠，將剪裁好的碳纖維片粘于構件上，務必保證沒有氣泡。

四、結論

橋梁加固技術是一項發(fā)展空間很大的新型技術，在21世紀的高速公路橋梁施工領域有十分廣泛的應用。在橋梁加固后應及時對加固效果進行分析和評價，總結分析后期使用效果，不斷積累經(jīng)驗。只有不斷完善橋梁加固的技術，革新加固材料，才能使我國高速公路橋梁滿足我國的交通量和載重負荷，促進我國交通運輸體系的完善，推動我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]盛運順. 高速公路橋梁加固施工技術要點探析[J]. 交通標準化，2013，17：74-76.

[2]肖斌，彭明佶. 某高速公路橋梁加固設計及施工工藝分析[J]. 中國水運（下半月），2012，01：216-217.

[3]王李. 高速公路橋梁加固施工技術研究[J]. 四川建材，2012，05：105+107.

[4]韓光文. 高速公路橋梁加固施工技術與質(zhì)量控制[J]. 民營科技，2011，01：205.