淺談公路橋梁病害起因、檢修與加固

■李 倩 ■江蘇現(xiàn)代工程檢測有限公司，江蘇 南京 210049

隨著社會(huì)發(fā)展，我國交通運(yùn)輸量也出現(xiàn)了大幅度的增長，行車密度和車輛載重日益增加，再加上大量的重型車輛，對公路橋梁的壓力越來越大。而且很大一部分的橋梁已經(jīng)在超負(fù)荷使用，這些都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患。由于資金緊缺，在選擇維修與加固方法時(shí)，都是采用投資比較少，施工期比較短但能有效的緩解當(dāng)前運(yùn)輸緊張問題的方法。所以，橋梁病害的檢測與分析是應(yīng)該被重視起來。

1 公路橋梁病害產(chǎn)生的原因

1.1 歷史遺留問題

橋梁建設(shè)已有一定歷史，有些部分是在前期設(shè)計(jì)的，其關(guān)鍵受力設(shè)計(jì)技術(shù)水平?jīng)]有達(dá)到最優(yōu)化條件，在后期使用中容易出現(xiàn)病害問題。比如梁式橋病害較多，特別是支座等受力較多部位常常因?yàn)榛A(chǔ)地基沉陷或使用時(shí)間過長而導(dǎo)致支座變形開裂危險(xiǎn)，引發(fā)裂縫、側(cè)向外傾等現(xiàn)象;部分橋梁多造于七十年代，在設(shè)計(jì)上結(jié)構(gòu)剛度往往達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)需要，無法滿足當(dāng)前荷載總量，容易在擠壓中變形、塌陷;還有系桿拱橋等其他類型的橋梁各有各的不足，又承受著下雪時(shí)低溫的冷凍，溫度升高時(shí)的加熱作用等自然力影響，病害程度不斷加劇，嚴(yán)重影響著橋梁的穩(wěn)定性。

1.2 維護(hù)工作不到位

公路橋梁在使用的過程中，是完全暴露在自然環(huán)境中的，他們每天會(huì)承受各種外力的影響，比如大自然中強(qiáng)烈的陽光照曬，大風(fēng)刮吹等等都在不斷侵蝕著橋柱還有橋面，讓他們表面的水泥等基礎(chǔ)材料慢慢變質(zhì)松散，這樣橋梁本身的承受力也在不斷減弱。特別是一些大型的重壓車從上面經(jīng)過也會(huì)擠壓路面，對橋體產(chǎn)生壓力。在一定的時(shí)間后，橋梁的一些承受點(diǎn)會(huì)因?yàn)檫@些影響出現(xiàn)大面積的裂縫問題，這些縫隙如果不及時(shí)維修，就必然會(huì)不斷增大，到了嚴(yán)重程度，可能就會(huì)引起坍塌或裂開等方面的事故，留下各種病害隱患。如果不及時(shí)進(jìn)行修護(hù)處理的化，慢慢積累到一定的程度，橋梁就根本無法使用了。因此，再這樣人力和自然力的影響下，橋梁本身就出在不斷的損耗過程中，無法保證公路橋梁的安全使用。

2 公路橋梁病害的檢修

2.1 鋼筋混凝土構(gòu)件的檢測

橋梁的基本組成是混凝土材料，其中得到普遍應(yīng)用的有鋼筋混凝土構(gòu)件，通常在材料性能，幾何尺寸等方面存在很大波動(dòng)，都有一些固有的老問題存在，諸如材料的強(qiáng)度很不夠，尺寸存在一定的偏差，蜂窩麻面，保護(hù)層未能達(dá)到應(yīng)有的厚度，有露筋等情況出現(xiàn)，且因?yàn)闃?gòu)件材料原本就存在一定的特性。在使用的過程中，鋼筋混凝土構(gòu)件經(jīng)常會(huì)有開裂的情況出現(xiàn);混凝土?xí)l(fā)生腐蝕或者凍融的情況，還會(huì)存在鋼筋銹蝕等損傷?？偨Y(jié)鋼筋混凝土構(gòu)件的檢測內(nèi)容，主要有局部環(huán)境、材料和構(gòu)件的力學(xué)性能、構(gòu)件缺陷和損傷、變形和偏差與構(gòu)造。(1)施工偏差:施工偏差主要針對的是混凝土構(gòu)件的尺寸與位置，指的是其實(shí)際情況與設(shè)計(jì)之間存在的差異。偏差太大將促使建筑物的使用功能降低，或者造成更大的附加內(nèi)力，進(jìn)而促使結(jié)構(gòu)的承載能力降低。(2)缺焰:“這包括了外觀與內(nèi)部兩部分的缺陷”［1］。其中內(nèi)部缺陷的檢測方法包括超聲脈沖或地下雷達(dá)檢測法，通常是以前一種方法為主。

2.2 裂縫檢測

(1)“無線電檢測”［2］。公路橋梁路面及路基面臨著一定強(qiáng)度壓力，當(dāng)施工操作不規(guī)范，溫度控制不合理以及承受系數(shù)被超過時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫、變形等問題，隨著時(shí)間的推移，裂縫還會(huì)不斷增多并且更加嚴(yán)重。而無線電檢測就可以接收到裂縫在擴(kuò)大過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力波，這樣設(shè)備檢測就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫的情況，并通過頻率變化來分析裂縫的嚴(yán)重程度，有效消除道路橋梁中裂縫隱患。在實(shí)際操作中主要是通過傳感器來接收信號(hào)的，并加以分析排查。

(2)“光纖檢測”［3］。這種檢測技術(shù)相對應(yīng)用范圍擴(kuò)大很多，比如電壓、壓力等等，同時(shí)光纖傳感器產(chǎn)品種類多很多。因?yàn)樵诘缆窐蛄菏┕r(shí)，一個(gè)地方出現(xiàn)了損傷，附近會(huì)連帶壓損，這樣就出現(xiàn)集中問題帶，處于一直擠占狀態(tài)中。這樣的狀態(tài)下，光纖傳感器就能接收到散射光波，分辨出缺陷所在區(qū)域，以及嚴(yán)重情況、壓損大小等等，最終判斷出施工問題。在技術(shù)上，光纖傳感器精度非常高，可以將誤差控制在零點(diǎn)幾毫米以內(nèi)，具有極高的實(shí)用價(jià)值。

總之，道路橋梁檢修技術(shù)雖取得一定的成就，但還需要不斷開發(fā)，配合施工要求提高應(yīng)用率，真正發(fā)揮檢測的實(shí)際目的，達(dá)到防患于未然的效果。

3 有效進(jìn)行加固的改造

3.1 在修理中加固裂縫

(1)材料填充法。對于出現(xiàn)的縫隙，我們常見的方法就是進(jìn)行選擇新的材料填充進(jìn)去，讓兩邊重新連接在一起，這里說的就是使用碳纖維進(jìn)行維修處理，讓橋變得更穩(wěn)固一些。在進(jìn)行這樣的工作之前，首先要觀察好裂縫的長度、寬度等等，清理掉一些不必要的雜物，根據(jù)要求制定好修理的方案。選擇這個(gè)材料進(jìn)行修補(bǔ)，一面是因?yàn)樗旧硎蔷哂械目估ο鄬^高，方便聯(lián)合兩個(gè)縫邊，這個(gè)特點(diǎn)也就是相當(dāng)于在兩個(gè)人中間拉上了一條彈力帶，這樣把橋梁變成一個(gè)整體，增加了承受力，達(dá)到支撐公路的目的。具體的操作方法就是直接粘貼在有裂縫的之間，或者是那些將要裂開的地方，增加粘合的力量。通過這個(gè)材料，把一個(gè)地方的形成一個(gè)完成的板塊，這樣整體的強(qiáng)度就提高了，更好維護(hù)公路的運(yùn)行和使用。

(2)注入膠質(zhì)粘液。裂縫的產(chǎn)生有大的有小的，有深有淺，對于那些在可以控制的范圍內(nèi)的縫隙，直接就可以在表面封閉起來，常見的是采用封口膠。在操作的時(shí)候要注意做好相關(guān)的清潔工作，保證粘貼的時(shí)候表面沒有各種疙瘩的東西;還有那些看不清楚大小的裂縫就要做好灌漿處理了，這樣在液體慢慢填充的過程中，很多不清楚的隱藏縫隙都能填充好，進(jìn)行的時(shí)候一般是一段進(jìn)行擠壓，讓氣體慢慢排出，要處理好壓力的范圍，避免膠液大量流出來。

3.2 改進(jìn)加固設(shè)計(jì)

(1)梁式橋類施工要求。在對此主要進(jìn)行的是支座的加固和維修，具體步驟如下圖1 所示。結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)一般通過增大構(gòu)件截面、粘貼補(bǔ)強(qiáng)材料、改變結(jié)構(gòu)體系等方法來實(shí)現(xiàn)，注意做好對稱性施工，保持受力均衡。

圖1

(2)橋梁上部結(jié)構(gòu)加固。在橋梁上部結(jié)構(gòu)也就是主梁部分，可以在應(yīng)力集中區(qū)進(jìn)行局部加固的處理，從而使結(jié)構(gòu)的受力性能得到改善、結(jié)構(gòu)變形得到有效控制，而結(jié)構(gòu)的自重也得以減輕。這樣最終結(jié)構(gòu)整體的使用要求都能得到滿足。例如“鋼纖維混凝土作用不但在于使橋梁的結(jié)構(gòu)性能更好、外觀更美，”［4］而且好促使上部結(jié)構(gòu)的材料用量大大減少了，這就可以相應(yīng)地減少下部的墩臺(tái)數(shù)量。

4 結(jié)束語

近年來的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)告訴我們，公路交通是一項(xiàng)有效推進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的手段，同時(shí)，它的自身也會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，是很大的發(fā)展?jié)摿?。因此，了解公路橋梁病害的起因，提高檢修技術(shù)，做好各方面的加固施工是很有必要的。以便施工成本得以降低、經(jīng)濟(jì)效益得以提高。

［1］李國元，施峰濤，劉漢拾.粘貼鋼板法橋梁加固技術(shù)與施工工藝研究［J］.商品儲(chǔ)運(yùn)與養(yǎng)護(hù)，2008，(3):87-88.

［2］劉正光.香港公路橋梁維修及保養(yǎng)工程合約——引用公私伙伴關(guān)系(PPP)協(xié)議的經(jīng)驗(yàn)［J］.科技進(jìn)步與對策.2009，(21).

［3］塞雁.長路漫漫待求索重整舊橋看今朝——2001 年全國公路橋梁維修與加固技術(shù)研討會(huì)側(cè)記［J］.中國公路.2002，(06).

［4］李常見.道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用探討［J］.黑龍江科技信息，2012，39(18):271-272.