高速公路鋼筋砼橋梁損傷和加固施工探討

楊仲升

（甘肅省張掖公路管理局，甘肅張掖 734000）

高速公路鋼筋砼橋梁損傷和加固施工探討

楊仲升

（甘肅省張掖公路管理局，甘肅張掖 734000）

在社會發(fā)展進程中，高速公路成為交通系統(tǒng)的重要組成部分，但是在高速公路中通常會出現(xiàn)鋼筋砼橋梁損傷問題，從而影響高速公路的施工質(zhì)量和正常運營。本文在對高速公路鋼筋砼橋梁損傷分析的基礎上，探討其加固施工技術(shù)。加強高速公路鋼筋砼橋梁損傷加固處理技術(shù)的研究，對于延長高速公路鋼筋砼橋梁壽命和確保車輛的安全行駛等具有重要的作用。因此，為保證我國國民經(jīng)濟的可持續(xù)快速健康發(fā)展和方便人們的安全出行，必須對高速公路鋼筋砼橋梁損傷及其加固處理技術(shù)進行分析研究。

高速公路 鋼筋砼橋梁 加固施工

近年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國高速公路也得到快速的發(fā)展。作為促進國家經(jīng)濟快速發(fā)展的一種重要因素，高速公路運輸能力的提高對于我國的經(jīng)濟增長具有重要的作用。但是，隨著高速公路鋼筋砼橋梁損傷問題日益嚴重，正常的行車速度和通行能力等受到嚴重影響。然而，加強高速公路鋼筋砼橋梁損傷加固處理技術(shù)的研究，對于延長高速公路鋼筋砼橋梁壽命和確保車輛的安全行駛等具有重要的作用。因此，為保證我國國民經(jīng)濟的可持續(xù)快速健康發(fā)展和方便人們的安全出行，必須對高速公路鋼筋砼橋梁損傷及其加固處理技術(shù)進行分析研究。

1 高速公路鋼筋砼橋梁損傷影響因素

首先，是前期設計階段的因素。隨著高速公路的快速發(fā)展，其鋼筋砼橋梁的設計理念需要不斷的進行更新和完善。但是，許多設計單位沒有及時更新有關(guān)的設計理念和設計方式，對于高速公路鋼筋砼橋梁的結(jié)構(gòu)設計依然是注重通用設計，套用標準圖紙，而未充分考慮橋梁個體條件的差異，搞了“一刀切”。

其次，是施工過程中的因素。一方面，由于在施工過程中沒有考慮橋梁的排水結(jié)構(gòu)或者對其排水結(jié)構(gòu)設計不合理，高速公路鋼筋砼橋梁就會出現(xiàn)大范圍的水損壞問題。另一方面，缺乏對施工現(xiàn)場自然因素等方面的實地勘察，在現(xiàn)場施工過程中會出現(xiàn)由于所選購材料受周圍自然環(huán)境的影響而造成高速公路鋼筋砼橋梁質(zhì)量不達標，或者被腐蝕和損壞的問題。再一方面，在施工過程中，一些施工單位滿足于快速完成施工任務，對發(fā)現(xiàn)的設計不合理和錯誤的地方，不能及時發(fā)現(xiàn)或者即便發(fā)現(xiàn)了也不能及時反饋，不能采用最優(yōu)的實施方案。

最后，是后期投入運營階段的因素。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，高速公路上的交通運輸量日益增加，車輛超載的現(xiàn)象也常常發(fā)生，這些都在一定程度上縮短了高速公路鋼筋砼橋梁的使用壽命。但是，一些有關(guān)施工企業(yè)并沒有對這一問題給予足夠的重視，缺乏對高速公路鋼筋砼橋梁的維護方法和具體管理措施。另外，橋梁建設周期完成后，移交到養(yǎng)護單位，養(yǎng)護單位的養(yǎng)護管理水平和養(yǎng)護職責履行情況也較大程度地影響到鋼筋砼橋梁的完好狀況。

2 高速公路鋼筋砼橋梁損傷的加固施工

2.1 碳纖維加固法

2.1.1 試驗分析

（1）鋼筋砼橋梁的腐蝕。依據(jù)目前國內(nèi)外的研究資料，由于受時間和其他條件的限制，在對鋼筋砼橋梁構(gòu)件進行加速腐蝕的試驗中，擬定采用12V直流電源的方式進行。若要將直流電源的陽極通過電源線與鋼筋砼橋梁的鋼筋混凝土柱串聯(lián)起來，陰極與鋼筋混凝土柱側(cè)面的外簧不銹鋼片連接起來，首先要通過使用電烙鐵將鋼筋砼柱和導線焊接好，并用浸透環(huán)氧樹脂的薄棉布條對焊點進行包裹處理。若要促使鋼筋砼柱加速腐蝕，可以通過加入一些氯鹽液形成電化學回路，從而實現(xiàn)電流流通。

（2）加載試驗。目前，一般采用通過對砼構(gòu)件恒定加載70%極限承載力來完成加載試驗，并且其極限承載力參數(shù)都是實測參數(shù)。考慮到加固試驗的特殊性，為避免鋼筋砼構(gòu)件加固試驗的時間過長，該試驗采用 QF 50- 20K 液壓千斤頂和反力架進行加載。

（3）試驗措施。為避免加固試驗因時間過長或受其他自然因素等影響，保證試驗結(jié)果是實際情況的真實反映，本次試驗采取以下措施：為了解鋼筋砼柱腐蝕對鋼筋砼橋梁構(gòu)件的損壞情況以及碳纖維對于鋼筋砼橋梁構(gòu)件的抗剪加固作用，促使不銹鋼陰極片與混凝土表面能夠更好的進行接觸，可分別在碳纖維的布條間隔區(qū)以及不銹鋼陰極片之間塞一些薄棉布。

2.1.2 高速公路鋼筋砼橋梁碳纖維加固處理結(jié)果

（1）試驗現(xiàn)象分析。由于鋼筋砼橋梁構(gòu)件試驗時間較長，一些鋼筋混凝土柱的剪彎區(qū)在加載后不久就產(chǎn)生了裂縫，而沒有經(jīng)過碳纖維加固處理的鋼筋混凝土柱也在縱軸45°處出現(xiàn)斜裂縫。在對鋼筋混凝土柱進行加載試驗后，一般1L、3L和5L會發(fā)生混凝土保護層剝離，3L和5L會產(chǎn)生碳纖維U型斜裂縫，而2L和4L由于加固處理效果相對較好，其剪彎區(qū)并沒有產(chǎn)生明顯的斜裂縫。相對于未經(jīng)加固處理的鋼筋混凝土柱來說，經(jīng)過碳纖維加固處理后的鋼筋混凝土柱在修飾物滲出時間方面具有較大的優(yōu)勢，因此，其特性也比較好。

經(jīng)過試驗現(xiàn)象分析可知，在氯離子等的腐蝕下，經(jīng)過碳纖維加固處理的鋼筋混凝土柱更具有抗剪性。

（2）結(jié)果分析。在對高速公路鋼筋砼橋梁碳纖維加固處理的試驗過程中，鋼筋混凝土柱的跨中撓度在整體上隨著時間的推移而逐步上升。但是，在前期階段，鋼筋混凝土柱的跨中撓度增長緩慢并且增加幅度不明顯，其增長速率在后期階段才開始明顯增加。我們知道，鋼筋混凝土柱具有徐變變形的特點。在一般情況下，鋼筋混凝土柱的跨中撓度會隨著時間的推移而變慢。因此，如果鋼筋混凝土柱受到銹蝕，就會出現(xiàn)這種隨著時間的推移而持續(xù)增加的現(xiàn)象。另外，由于鋼筋混凝土柱在前期沒有裂縫，而在后期出現(xiàn)不同程度的裂縫，氯離子腐蝕呈現(xiàn)由慢到快的變化趨勢，最后形成“裂縫-銹蝕-承載力降低”的惡性循環(huán)。

2.2 增加橋梁體外預應力加固法

作為一種后張無粘接預應力，體外預應力在鋼筋砼橋梁中的使用，對于其損傷的加固具有重要的作用。作為我國工程建設的一項重要任務，體外預應力研究對于我國橋梁工程的建設與發(fā)展具有重要的作用。采用體外預應力加固的方法對高速公路鋼筋砼橋梁損傷進行加固處理，有利于延長其使用壽命，保證車輛的安全通行。施加橋梁體外預應力加固法就是通過增加體外預應力的方法對鋼筋砼橋梁的損傷進行加固處理，其對于大跨度構(gòu)件、重型結(jié)構(gòu)和大型砼構(gòu)件等具有很強的適用性，具有降低被加固構(gòu)件應力水平和加快工期等優(yōu)點。但是，大跨度構(gòu)件、重型結(jié)構(gòu)和大型砼構(gòu)件等在采用增加橋梁體外預應力加固法進行加固后，其結(jié)構(gòu)外觀會發(fā)生一定的變化。作為一種將預應力鋼筋布置于大型砼截面之外的技術(shù)，增加橋梁體外預應力加固法中的體外預應力構(gòu)件主要有轉(zhuǎn)向塊、體外預應力孔管、錨固體系和漿體等四方面的內(nèi)容。為確保鋼筋砼橋梁損傷的加固效果，施加橋梁體外預應力加固法只能在溫度小于60℃的環(huán)境內(nèi)使用，并且盡量不在收縮徐變較大的大型結(jié)構(gòu)上使用。

2.2.1 加固設計

（1）在加固之前，要用鋼絲刷對混凝土的表面進行清理。此外，為確保混凝土橋梁的橋面恢復平整，要采用混凝土對高速公路鋼筋砼橋梁進行掛模澆筑。

（2）在加固施工階段，要根據(jù)加固前所設計的高速公路鋼筋砼橋梁的承載能力，控制預應力鋼絞線的張力。

（3）在加固施工完成后，為確認加固的效果是否達到設計要求，要進行試行檢測。

2.2.2 施工要點

（1）在滑塊墊板和錨固支座方面，要沿著高速公路鋼筋砼橋梁的底部從錨的實際重心向取滑塊墊板的中心等位置進行放樣定位。

（2）在上錨固定方面，一般要以高速公路鋼筋砼橋梁單梁頂面的縱橫線為基礎進行放樣定位。

（3）對于上錨固定的設置，要根據(jù)高速公路鋼筋砼橋梁損傷的具體情況，來設置錨的具體位置。

4 結(jié)語

目前，在鋼筋砼橋梁損傷處理的技術(shù)應用過程中，通過對不同處理技術(shù)在使用階段技術(shù)的可靠性、對環(huán)境的要求、施工過程的難易度、工期的長短和工程造價的高低等方面進行綜合比較，選出既合理又經(jīng)濟的方案，能夠有效減少高速公路鋼筋砼橋梁出現(xiàn)裂縫或裂縫發(fā)展的問題，并有效提高其抗剪力，延長其使用壽命，保證交通生產(chǎn)的良好運用。此外，除以上幾種加固處理技術(shù)外，還應積極探索更簡捷、更經(jīng)濟的加固處理措施。

［1］許小剛.高速公路鋼筋砼橋梁損傷分析與加固處理［J］.城市建設理論研究（電子版），2011，（32）.

［2］許小剛.高速公路鋼筋砼橋梁損傷分析與加固處理［J］.城市建設理論研究（電子版），2011，（28）.

［3］李中山.高速公路鋼筋砼橋梁損傷的類型與加固處理［J］.城市建筑，2013，（18）∶252-252，254.

［4］石慧麗.淺談高速公路鋼筋砼橋梁損傷的類型與加固處理［J］.江西建材，2015，（1）∶150-150.