公路橋梁養(yǎng)護(hù)及維修加固施工技術(shù)

劉忠杰

（山東暢通路橋工程有限公司，山東 濰坊 261500）

0 引言

近些年來(lái)，隨著人們生活水平的提升，選擇出行的方式也多種多樣，為了提升出行的便利性，人們大多選擇汽車代步的形式，在一定程度上增加了車流量，使我國(guó)公路橋梁的承載壓力不斷增加。盡管現(xiàn)階段公路橋梁的施工水平在逐漸提升，但是其使用壽命卻沒(méi)有得到延長(zhǎng)?；诖耍钊胙芯抗窐蛄吼B(yǎng)護(hù)及維修加工施工技術(shù)具有良好的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)提高公路橋梁穩(wěn)定性、延長(zhǎng)使用壽命有重要價(jià)值。

1 公路橋梁養(yǎng)護(hù)及維修加固施工的重要性

公路橋梁養(yǎng)護(hù)及維修加固施工的目的是提升其承載能力，保證其安全性，進(jìn)而達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命的作用，這在一定程度上能夠減少政府在公路橋梁建設(shè)方面的投入，避免不必要的資金浪費(fèi)。在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，尤其是有峽谷、河流等地形的建設(shè)，必須建設(shè)橋梁才能保證人們的出行，這就需要對(duì)橋梁進(jìn)行加固施工，才能保證橋梁的穩(wěn)定性，提升其實(shí)用價(jià)值，進(jìn)而促進(jìn)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。由于公路橋梁工程量較為龐大，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中將原有、老舊的公路和橋梁全部拆除不具有一定的現(xiàn)實(shí)性，而且對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)也具有一定的復(fù)雜性，要求采用先進(jìn)的技術(shù)和先進(jìn)的理念，定期對(duì)其進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)，這樣才能保證其穩(wěn)定性，保證人們的出行安全。

2 公路橋梁養(yǎng)護(hù)及維修加固施工技術(shù)

2.1 公路橋梁養(yǎng)護(hù)

在公路橋梁使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)沖刷、裂縫等問(wèn)題，降低其使用壽命。因此，為了保證公路橋梁的使用壽命和人們的行車安全，需要從以下4 個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。1）定期公路和橋梁的表面進(jìn)行清潔，涂抹材料避免表面出現(xiàn)風(fēng)化問(wèn)題。2）每月2次橋梁?jiǎn)栴}進(jìn)行監(jiān)測(cè)，假如出現(xiàn)裂縫、斷裂、脫落等情況時(shí)，需要及時(shí)進(jìn)行維修和填補(bǔ)。3）每月一次檢查公路橋梁的排水功能，假如出現(xiàn)淤泥擁堵、排水不暢的情況，需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行疏通。4）對(duì)鋼筋混凝土橋梁、木橋梁等結(jié)構(gòu)主體上涂抹具有防腐蝕性的材料，對(duì)于容易出現(xiàn)生銹情況的鋼材部位做好防銹準(zhǔn)備[2]。

另外，還需要定期對(duì)公路橋梁主體結(jié)構(gòu)以及附屬設(shè)施進(jìn)行檢查，保證其穩(wěn)定性和安全性。檢測(cè)內(nèi)容包括以下方面。1）定期對(duì)公路橋梁的受損情況、承載能力進(jìn)行計(jì)算，可以選擇荷載試驗(yàn)、檢測(cè)上基礎(chǔ)檢算等方式對(duì)橋梁的實(shí)際承載能力進(jìn)行計(jì)算。并和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，例如對(duì)于Ⅰ級(jí)公路車道荷載，均勻荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5 kN/m，判斷公路橋梁的受損程度。2）對(duì)公路橋梁實(shí)際受損情況進(jìn)行深入分析，研究其發(fā)生原因，并采用針對(duì)性的修復(fù)方式，進(jìn)行技術(shù)評(píng)定后對(duì)橋梁進(jìn)行修復(fù)。3）對(duì)公路橋梁檢查期間的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行檔案化管理，創(chuàng)建專門(mén)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)橋梁檢測(cè)數(shù)據(jù)的有效共享，為相關(guān)部門(mén)定期養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。

2.2 橋梁檢測(cè)

目前常用的橋梁檢測(cè)包括無(wú)損檢測(cè)法、半損檢測(cè)法、綜合檢查法和荷載試驗(yàn)。對(duì)橋梁混凝土強(qiáng)度或者內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)常用前3 種方式，效果較好。一般來(lái)說(shuō)，混凝土梁采用無(wú)損檢測(cè)需要具體分工，而且要進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)和完整性檢測(cè)，具體內(nèi)容內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 混凝土檢測(cè)法分類及測(cè)定內(nèi)容

2.3 公路橋梁維修加固施工技術(shù)

2.3.1 增大截面加固技術(shù)

該技術(shù)適用于鋼筋混凝土出現(xiàn)彎曲或者其他構(gòu)件受到壓力變形的加固中，對(duì)受壓構(gòu)件采用增加構(gòu)面面積和配筋的方式，提升構(gòu)件的抗彎能力和抗剪能力，進(jìn)而提升其剛度和穩(wěn)定性。增加截面加固技術(shù)一般可以分為2 種形式。1）主要加大截面。2）主要加強(qiáng)配筋。前者適用于構(gòu)建高度或者厚度不夠的情況，后者是用于主筋受力超過(guò)允許范圍內(nèi)的情況。這2 種方式在實(shí)際施工過(guò)程中都需要充分考慮受力情況，在補(bǔ)強(qiáng)材料還未和構(gòu)件結(jié)合之前，采用恒載以及新加材料的方式進(jìn)行支撐。通常這種情況適用于橋梁橫梁加固或者T 梁加固中[3]。

2.3.2 粘貼鋼板加固技術(shù)

對(duì)于鋼板厚度在5 mm 以內(nèi)的情況，可以直接涂抹膠料進(jìn)行粘貼；對(duì)于鋼板厚度超過(guò)5 mm 的情況，可以選擇使用壓力注膠粘貼的方式。在對(duì)出現(xiàn)彎曲情況的鋼筋混凝土進(jìn)行加固時(shí)，采用條帶粘貼方式，那么鋼板厚不應(yīng)超過(guò)5 mm。當(dāng)鋼板的延伸長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)要求不符合時(shí)，可以采用錨固的方式進(jìn)行加固。對(duì)于直接涂抹膠料粘貼的方式，需要將膠料涂抹在處理好的混凝土表面以及鋼板上，注意涂抹的厚度，要求中間厚（約為3 mm～5 mm）邊緣薄，進(jìn)而將鋼板粘貼到設(shè)計(jì)的位置[4]。

該技術(shù)適用于鋼筋混凝土出現(xiàn)彎曲或者其他構(gòu)件受拉、受壓的情況下，在使用時(shí)需要結(jié)合情況進(jìn)行計(jì)算。

2.3.2.1 受彎構(gòu)件的計(jì)算

可以在受彎構(gòu)件下部邊緣位置粘貼鋼板，提升抗彎承受能力。

粘貼鋼板后的結(jié)構(gòu)受壓區(qū)高度可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

加固后的界面抗彎承受力M 可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：fy0為原構(gòu)件主筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；f 'y0為原構(gòu)件受壓筋鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Aa為鋼板面積；fay為鋼板設(shè)計(jì)強(qiáng)度；fcm0為原構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；X 為加固后受壓區(qū)高度；b0為構(gòu)件寬度；a's0為受壓區(qū)保護(hù)層厚度；As0為原構(gòu)件截面配筋；A's0為受壓鋼筋配筋；h0為受壓區(qū)高度。

2.3.2.2 鋼板錨固長(zhǎng)度

手拉鋼板錨固長(zhǎng)度L1可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：L1≥2fayta/fcv

式中：ta為鋼板厚度；fcv為黏結(jié)區(qū)混凝土抗剪強(qiáng)度。

假如上述黏結(jié)長(zhǎng)度無(wú)法滿足橋梁加固，可以在錨固區(qū)假設(shè)螺栓或者U 型箍進(jìn)行板錨，這時(shí)錨固區(qū)長(zhǎng)度需要滿足：

式中：bu為箍板寬度；n 為一段的箍板數(shù)量；Lu為箍板單側(cè)黏結(jié)長(zhǎng)度；fv為鋼-鋼板抗剪黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；lu為箍板單側(cè)黏結(jié)長(zhǎng)度；b1為截面尺寸。

2.3.3 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

該技術(shù)適用于存在結(jié)構(gòu)問(wèn)題的鋼筋混凝土梁式橋中，特別是在承載力下降，需要對(duì)構(gòu)件荷載能力進(jìn)行提升的情況下使用。在使用該技術(shù)施工時(shí)，需要將預(yù)應(yīng)力筋放置在主體結(jié)構(gòu)外部，對(duì)橋梁的主要受力構(gòu)件進(jìn)行加固時(shí)，需要在構(gòu)件的外部設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋，這樣起到改善橋梁受力情況的效果[5]。在實(shí)際加固施工過(guò)程中，可以結(jié)合橋梁受損情況，選擇整體加固或者局部加固。采用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)時(shí)，選擇使用的預(yù)應(yīng)力筋可以是粗鋼筋，也可以是高強(qiáng)鋼絲或者鋼絞線等。假如混凝土缺乏保護(hù)層，需要對(duì)其進(jìn)行防腐處理，還能避免預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)生銹的情況。目前常見(jiàn)的體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)使用單根粘貼鋼絞線的方式較多，這樣防護(hù)體系較為完善，不需要再次進(jìn)行防腐處理。采用正確的預(yù)應(yīng)力筋端頭錨固方式，才能更好地保證預(yù)應(yīng)力的穩(wěn)定性，在選擇錨固方式時(shí)，需要結(jié)合構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況確定。假如體外預(yù)應(yīng)力錨固端頭的受力較大，需要使用專門(mén)的錨具和夾片；針對(duì)鋼絞線端部的錨固，可以利用圓套管，采用三夾片單孔錨固的方式，對(duì)于錨具鋼墊板位置的混凝土，需要保證其表面的平整性，可以利用快硬水泥砂漿或者堵漏劑等尋找不平整的位置，進(jìn)而進(jìn)行平整處理[6]。

可以根據(jù)體外預(yù)應(yīng)力的線形，結(jié)合施工的預(yù)應(yīng)力等效荷載方式進(jìn)行計(jì)算，可以按照以下步驟。

2.3.3.1確定控制界面最大設(shè)計(jì)彎矩

確定控制界面最大設(shè)計(jì)彎矩Mj和剪力Qj。

2.3.3.2 對(duì)體外預(yù)應(yīng)力筋面積進(jìn)行估算

式中：M 為控制截面彎矩設(shè)計(jì)值；Ms為加固前控制截面抗彎承載力；DE為體外力筋有效偏心距；QY為體外力筋預(yù)剪力；σk為張拉控制力；為體外筋斜筋應(yīng)力；AY為斜索面積；γb為工作條件系數(shù)；γs為材料安全系數(shù)；Qjmax為最大控制截面設(shè)計(jì)剪力；R 為彎矩直徑，h0為承載力下降高度，b 為截面尺寸。

2.3.3.3 估算體外預(yù)應(yīng)力損失

體外索與轉(zhuǎn)向塊的摩擦損失σl1可以利用轉(zhuǎn)向處的摩擦系數(shù)和受力平衡進(jìn)行計(jì)算；溫度變化引起的損失σl3，可以利用公式計(jì)算σl3=（ay-ah）ΔtEy；分批張拉損失σl4需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算；力筋松弛損失σl5，可以利用公式σl5=μσk計(jì)算，其中μ 表示剛才松弛系數(shù)；ay、ah為某一y 和h 時(shí)間段非均勻溫度場(chǎng)在空間上的描述；ΔtEy為橫向溫度差。

2.3.4 粘貼碳纖維加固技術(shù)

該技術(shù)應(yīng)用時(shí)要保證采用的碳纖維材料指標(biāo)滿足國(guó)家的規(guī)范和技術(shù)要求，將抗拉強(qiáng)度較強(qiáng)的碳纖維在環(huán)氧樹(shù)脂浸泡下成為復(fù)合型高強(qiáng)材料，能夠和原有鋼筋混混凝土結(jié)合起來(lái)，增加結(jié)構(gòu)抗裂和抗剪能力。應(yīng)用的碳纖維加固構(gòu)件，通常將碳纖維結(jié)合強(qiáng)度、應(yīng)力等換算為鋼筋，進(jìn)而通過(guò)鋼筋混凝土的計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算。使用該技術(shù)是碳纖維布的用量可以根據(jù)下式進(jìn)行估算：Acf=As（f/fcf）

式中：Acf為碳纖維布的面積；As為需要鋼筋的面積；f 為鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度；fcf為碳纖維布設(shè)計(jì)的抗拉強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，公路橋梁工程的建設(shè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用，在投入使用的過(guò)程中，需要提高對(duì)其養(yǎng)護(hù)、維修和加固的重視程度，保證人們出行的安全性和穩(wěn)定性。在對(duì)公路橋梁進(jìn)行維修和加固施工的過(guò)程中，要結(jié)合實(shí)際情況，選擇正確的加固方式，保證橋梁的承載力，進(jìn)而不斷提升我國(guó)公路橋梁養(yǎng)護(hù)、維修加固的技術(shù)，延長(zhǎng)公路橋梁的使用壽命。