廣東省常規(guī)橋梁病害分析及維修加固方案

許國(guó)龍 黃樂(lè)康

（1.新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000；2.中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430000）

一、概述

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)規(guī)模出現(xiàn)了指數(shù)型增長(zhǎng)，每年開(kāi)工建設(shè)的橋梁約1萬(wàn)余座，如此驚人的建設(shè)速度離不開(kāi)我國(guó)在橋梁建設(shè)技術(shù)、材料性能、裝備水平等方面投入的精力，但在橋梁養(yǎng)護(hù)加固方面，我國(guó)與歐美等橋梁強(qiáng)國(guó)仍有較大差距。如今，車(chē)輛逐漸大型化、重型化，公路交通流量日益增長(zhǎng)，超限超載問(wèn)題日益突出，致使現(xiàn)役大部分橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害，嚴(yán)重威脅了人民群眾和國(guó)家的財(cái)產(chǎn)安全，制約了地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

因此，本文對(duì)廣東省某高速公路橋梁的病害類(lèi)型、病害成因、維修加固方案進(jìn)行了研究，可為同類(lèi)型工程提供參考與借鑒。

二、工程概況

廣東省某高速公路由珠海段、新會(huì)段、臺(tái)山段及陽(yáng)江段組成，2002年4月28日，一期正式通車(chē)，2005年底，二期珠海段通車(chē)實(shí)現(xiàn)全線(xiàn)貫通。其中，臺(tái)山段（K50+585～K137+392）起點(diǎn)位于金星農(nóng)場(chǎng)，終點(diǎn)位于臺(tái)山市北斗鎮(zhèn)，全長(zhǎng)86.807公里，全線(xiàn)共有橋梁173座，其中特大橋1座、大橋5座、中橋49座、小橋118座。經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)，該路段所有橋梁結(jié)構(gòu)均存在不同程度的裂縫、橫向連接損傷與裂縫、橋面鋪裝破損、混凝土局部剝落與漏筋、支座脫空等病害。

三、橋梁病害類(lèi)型及成因分析

（一）空心板病害及成因分析

常見(jiàn)的空心板病害包括：混凝土局部剝落、漏筋，橋面鋪裝破損，鉸縫損傷，支座脫空等。

形成原因如下：支座脫空造成其他支座反力增大，超過(guò)支座承載能力，從而導(dǎo)致支座損壞；支座脫空增加板梁橫向彎矩，引起板底縱裂；支座脫空加劇鉸縫損壞程度，進(jìn)而形成單板受力，最終損傷板梁。

本文選取了實(shí)驗(yàn)路段某一簡(jiǎn)支通道橋進(jìn)行分析計(jì)算，該通道橋主梁采用長(zhǎng)10m、高50cm的空心板，底板多處存在縱向裂縫，支座未脫空，計(jì)算時(shí)考慮了恒載、梯度溫度、汽車(chē)荷載等不利工況，該橋的持久狀況承載能力極限狀態(tài)彎矩包絡(luò)圖如圖1所示：

圖1.持久狀況承載能力極限狀態(tài)彎矩包絡(luò)圖

由上圖可知，空心板的承載能力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。由此可見(jiàn)，空心板產(chǎn)生縱向裂縫并非都是承載力不足導(dǎo)致，多數(shù)與施工質(zhì)量有關(guān),由于空心板梁底的鋼筋較密，粗骨料不易進(jìn)入空腔最低處，也不易振搗，由此導(dǎo)致空心板空腔最低處易產(chǎn)生縱向裂縫。

（二）T梁病害及成因分析

常見(jiàn)的T梁病害包括：腹板裂縫，濕接縫裂縫，橫隔板裂縫，混凝土局部剝落、漏筋等。

形成原因如下：T梁腹板裂縫一般分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫，結(jié)構(gòu)性裂縫一般與外荷載關(guān)系密切，當(dāng)外荷載引起腹板底部拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限拉應(yīng)力值時(shí)，裂縫將從梁底向上延伸，出現(xiàn)豎向或傾斜的裂縫。此外，也有部分T梁由于腹板橫向剛度不足，引起側(cè)彎效應(yīng)裂縫，這是一種結(jié)構(gòu)性裂縫，應(yīng)該引起重視，這類(lèi)裂縫主要呈棗核形，兩端細(xì)、中間寬，裂縫僅出現(xiàn)于腹板，腹板出現(xiàn)明顯的側(cè)彎現(xiàn)象；非結(jié)構(gòu)性裂縫一般是由于混凝土收縮或施工工藝所造成的，裂縫僅存在于腹板位置，多為不規(guī)則形狀；濕接縫若出現(xiàn)較長(zhǎng)的不規(guī)則縱向裂縫，多半為結(jié)構(gòu)性裂縫，這種裂縫是在荷載的反復(fù)作用下產(chǎn)生的，若不及時(shí)處理，則會(huì)在橋面鋪裝對(duì)應(yīng)位置處形成貫通的裂縫；橫隔板裂縫主要存在于主梁間距偏大、腹板偏薄的T梁中，多為豎向或傾斜裂縫，主要是主梁整體剛度不足，橫向聯(lián)系薄弱所致；混凝土局部剝落、漏筋主要表現(xiàn)為剝落、掉塊、缺陷、凹陷、鋼筋銹蝕外露等，此類(lèi)病害一般是因?yàn)槭┕げ划?dāng)造成，如保護(hù)層過(guò)薄，在荷載的反復(fù)作用下，混凝土開(kāi)裂，空氣中的水汽滲入裂縫，與鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，此時(shí)鋼筋體積膨脹，大面積保護(hù)層被脹裂。

（三）箱梁病害及成因分析

常見(jiàn)的小箱梁病害包括：腹板斜裂縫、梗腋處縱向裂縫、濕接縫縱向裂縫、底板縱向裂縫等。

形成原因如下：腹板斜裂縫是由腹板厚度偏小，箍筋配筋率偏低，小箱梁抗剪承載力儲(chǔ)備不足所致；梗腋處縱向裂縫與施工質(zhì)量、荷載反復(fù)作用有密切的關(guān)系；濕接縫縱向裂縫是在荷載的反復(fù)作用下產(chǎn)生，隨著交通流量的增加，此類(lèi)裂縫在小箱梁中日益增多；梁底裂縫主要表現(xiàn)為梁底面出現(xiàn)縱向裂縫、腹板和底板相交處出現(xiàn)縱向裂縫，這類(lèi)裂縫為非結(jié)構(gòu)性病害，多數(shù)與施工質(zhì)量有關(guān)。

四、橋涵結(jié)構(gòu)維修加固方案

維修是保持橋梁正常使用而采取的處治措施，針對(duì)的是非結(jié)構(gòu)性病害，加固是橋梁結(jié)構(gòu)因局部損壞或其他原因?qū)е鲁休d力不足時(shí)，進(jìn)行的補(bǔ)強(qiáng)措施。若梁體損傷已經(jīng)影響了結(jié)構(gòu)承載能力，則需要對(duì)其進(jìn)行加固，如底板出現(xiàn)橫向裂縫、小箱梁腹板出現(xiàn)超過(guò)限值的結(jié)構(gòu)性裂縫，常采用增大截面法、粘貼鋼板法、體外預(yù)應(yīng)力法等加固方式。

空心板鉸縫損壞應(yīng)按以下兩個(gè)原則進(jìn)行處治：一是若僅鉸縫脫落滲水，可在鉸縫滲水位置灌注Ⅰ級(jí)環(huán)氧類(lèi)聚合物改性水泥砂漿；二是若空心板鉸縫已失效，或存在單板受力現(xiàn)象，橋面鋪裝存在反射縱向裂縫時(shí)，則須重做鉸縫。

對(duì)于濕接縫、橫隔板、梗腋處等非結(jié)構(gòu)性裂縫，如果裂縫寬度δ＜0.15mm且為裂縫深度較淺的細(xì)小裂縫，可采用表面封閉法處治；如果裂縫寬度δ≥0.15mm，可采用壓力注漿法封閉處治。

混凝土局部剝落、漏筋應(yīng)按以下兩個(gè)原則進(jìn)行處治：一是發(fā)現(xiàn)表觀質(zhì)量破損時(shí)，應(yīng)及時(shí)鑿除破損部位松散混凝土，并采用Ⅰ級(jí)環(huán)氧類(lèi)聚合物改性水泥砂漿處治混凝土疏松和較淺區(qū)的病害；對(duì)孔洞及深度超過(guò)3cm的疏松區(qū)，采用Ⅰ級(jí)環(huán)氧類(lèi)聚合物細(xì)石子混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。二是出現(xiàn)鋼筋外露時(shí)，應(yīng)及時(shí)鑿除露筋部位的剝落、疏松、腐蝕等劣質(zhì)混凝土，對(duì)外露鋼筋進(jìn)行除銹處理，并涂抹阻銹劑。對(duì)于單根主筋銹蝕至截面減少20%以上的，必須將其完全鑿出，進(jìn)行除銹、阻銹處理后，再補(bǔ)焊同等直徑鋼筋，并用Ⅰ級(jí)環(huán)氧類(lèi)聚合物改性細(xì)石子混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。

支座脫空時(shí)，可采用塞填鋼板的方法進(jìn)行處治，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)脫空高度、厚度，將耐候鋼（Q355NHC）加工成楔形鋼板，確保鋼板高度高于脫空高度0.4mm，且打入后鋼板外露寬度不小于5cm；此外，應(yīng)適當(dāng)打磨鋼板楔入端邊緣，使其邊緣略小于正常厚度，以便鋼板楔入支座與梁（板）間隙。

五、結(jié)語(yǔ)

在養(yǎng)護(hù)加固橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，要明確維修與加固的概念，除了收集相應(yīng)資料，如竣工圖、歷年維修或加固施工圖、檢測(cè)報(bào)告外，還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘探，詳細(xì)分析橋梁病害原因，再給出具體可行的施工設(shè)計(jì)圖，具體問(wèn)題具體分析。本文介紹了廣東地區(qū)橋梁的一些常見(jiàn)病害，也給出了相應(yīng)的處治方案，為我國(guó)橋梁建設(shè)及養(yǎng)護(hù)工作提出了可行性的建議，可為同類(lèi)型工程提供參考與借鑒。