橋梁工程維修與加固技術(shù)研究與應(yīng)用

【摘要】隨著我國(guó)橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)橋梁工程承載能力與使用狀態(tài)要求越來(lái)越高，運(yùn)營(yíng)橋梁維修與加固改造變得更加重要，但由于橋型多樣化、病害多種性等原因，維修加固技術(shù)內(nèi)容十分復(fù)雜。維修與加固技術(shù)的研究與應(yīng)用，可以使橋梁得到有效保護(hù)，延長(zhǎng)使用壽命，降低維修和重建的成本，提高資源利用的效率。文章詳細(xì)分析橋梁維修與加固技術(shù)的應(yīng)用，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】橋梁維修；加固技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)

【中圖分類號(hào)】TU445" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2024）03-0145-03

0 引言

橋梁是一個(gè)國(guó)家交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其安全、穩(wěn)定和持久性對(duì)于保障公眾的出行和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)具有至關(guān)重要的作用。然而，受到自然環(huán)境的侵蝕，以及連續(xù)不斷的交通負(fù)荷，橋梁結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)裂縫、位移、疲勞等問(wèn)題，進(jìn)而威脅到其正常使用和公眾的安全[1]。因此通過(guò)維修與加固技術(shù)的研究與應(yīng)用，可以有效提高橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震能力，保障行車安全。

1 橋梁維修與加固技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

1.1 提高橋梁安全性和耐久性

橋梁作為連接城市的重要交通紐帶，承載著日常的車輛與人員流動(dòng)，其安全性和穩(wěn)定性影響著人們的生活和社會(huì)的穩(wěn)定。然而，由于自然環(huán)境的侵蝕，交通壓力的增加，以及橋梁本身的老化等因素，橋梁將會(huì)出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)問(wèn)題，如裂縫、變形、疲勞等，從而影響其使用安全[2]。通過(guò)使用維修與加固技術(shù)，可以有效地修復(fù)這些問(wèn)題，提高橋梁的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其使用壽命，從而保證橋梁的安全使用。

1.2 維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的穩(wěn)定

橋梁是城市交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)于商業(yè)活動(dòng)、旅游、日常出行等都具有重要的支撐作用。如果橋梁出現(xiàn)問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致交通中斷，影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的正常進(jìn)行，甚至可能引發(fā)安全事故，對(duì)社會(huì)造成重大的影響。因此，通過(guò)維修與加固技術(shù)來(lái)保障橋梁的正常運(yùn)行，對(duì)于維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的穩(wěn)定具有重大的意義。

1.3 促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展

隨著科技的發(fā)展，橋梁維修與加固技術(shù)也在不斷的創(chuàng)新和發(fā)展。新的技術(shù)方法和材料，如納米材料、復(fù)合材料、智能化技術(shù)等，都在被應(yīng)用于橋梁的維修與加固中。這不僅提高了橋梁維修與加固的效率和效果，也為橋梁設(shè)計(jì)和建造提供了新的思路和方法[3]。同時(shí)，通過(guò)橋梁維修與加固技術(shù)的研究與應(yīng)用，可以推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，促進(jìn)科技進(jìn)步。

2 橋梁維修與加固技術(shù)的應(yīng)用措施

2.1 鋼結(jié)構(gòu)維修與加固技術(shù)

橋梁維修與加固技術(shù)中鋼結(jié)構(gòu)的維修與加固技術(shù)尤為重要。鋼結(jié)構(gòu)橋梁因其良好的力學(xué)性能、建造速度快、結(jié)構(gòu)輕巧等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛使用，然而，在使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)腐蝕、材料老化、過(guò)載等問(wèn)題，這就需要進(jìn)行科學(xué)的維修和加固。首先，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的腐蝕問(wèn)題是一個(gè)重要的維修領(lǐng)域[4]。由于鋼材易于被鹽分、濕氣等環(huán)境因素腐蝕，長(zhǎng)期的腐蝕將導(dǎo)致鋼材強(qiáng)度降低，存在安全隱患。對(duì)此，可以采用噴砂除銹、化學(xué)防銹等技術(shù)去除銹跡，然后涂覆防銹漆、防腐蝕涂料，以進(jìn)一步防止腐蝕的發(fā)生。其次，鋼結(jié)構(gòu)材料老化是維修工作的另一項(xiàng)重點(diǎn)。隨著時(shí)間的推移，由于各種環(huán)境和使用因素的影響，鋼材可能會(huì)出現(xiàn)老化、疲勞裂紋等問(wèn)題。此時(shí)，采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)橋梁進(jìn)行全面檢查，找出問(wèn)題部位，并使用焊接、補(bǔ)強(qiáng)板、高強(qiáng)度螺栓等方式進(jìn)行修復(fù)。最后，加固工作是針對(duì)橋梁超載、承載能力不足等問(wèn)題的重要措施。加固工作通常需要在不影響橋梁正常使用的情況下進(jìn)行，主要采用增設(shè)鋼桿、加厚鋼板、更換部分構(gòu)件等方式，提升橋梁的承載能力，保障其使用安全。以某城市的一座鋼結(jié)構(gòu)橋梁為例，橋梁投入使用十余年后，開始出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕和部分構(gòu)件疲勞裂紋的問(wèn)題。為維護(hù)其安全，工程師首先采用噴砂除銹，去除橋梁表面的銹跡，然后涂覆防銹漆，防止新的腐蝕發(fā)生。接著，采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，找出疲勞裂紋的位置，使用焊接和補(bǔ)強(qiáng)板進(jìn)行修復(fù)。此外，針對(duì)橋梁承載能力不足的問(wèn)題，增設(shè)鋼桿提升橋梁的承載能力。經(jīng)過(guò)這一系列的維修與加固，橋梁的安全性和使用壽命得到了顯著提升[5]?？偟膩?lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)橋梁維修與加固技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜而重要的過(guò)程，需要根據(jù)橋梁的具體情況和問(wèn)題，采用合適的技術(shù)和方法，以保障橋梁的安全和穩(wěn)定使用。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)維修與加固技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)以其優(yōu)良的耐久性和強(qiáng)度得到了廣泛應(yīng)用。然而，因環(huán)境侵蝕、使用過(guò)程中的過(guò)載等，混凝土結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)裂縫、蜂窩、破損等問(wèn)題，這就需要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和加固。第一，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題，常用的維修技術(shù)有高壓注漿、壓密注漿和封閉處理等。高壓注漿是將具有某種性能的水泥漿料或其他材料，通過(guò)高壓設(shè)備注入裂縫中，以填充裂縫并恢復(fù)混凝土的完整性。壓密注漿則是在裂縫較多或裂縫較大的情況下，采用預(yù)先設(shè)置的注漿孔，將灌漿料注入混凝土中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的修補(bǔ)。第二，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的破損問(wèn)題，修復(fù)方法主要有破損部位的剔除和新舊混凝土的黏結(jié)。剔除破損部位是將破損的混凝土部分剔除后，用新的混凝土進(jìn)行修復(fù)。新舊混凝土的黏結(jié)則需要使用特殊的粘結(jié)劑，以確保新舊混凝土能夠緊密結(jié)合，提高修復(fù)部位的強(qiáng)度。第三，針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的加固，常用的方法有增設(shè)支撐、加厚結(jié)構(gòu)、粘貼碳纖維等。增設(shè)支撐和加厚結(jié)構(gòu)可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，而粘貼碳纖維則可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪能力。

2.3 橋梁基礎(chǔ)維修與加固技術(shù)

橋梁基礎(chǔ)的維修主要包括基礎(chǔ)裂縫修補(bǔ)、基礎(chǔ)沉降調(diào)整以及基礎(chǔ)防水處理等?；A(chǔ)裂縫修補(bǔ)是將裂縫區(qū)域的混凝土剔除，然后使用新的混凝土或特殊的修補(bǔ)材料進(jìn)行填充和修復(fù)。基礎(chǔ)沉降調(diào)整則需要采用地基注漿、地基置換或者地基擴(kuò)大等方法，對(duì)沉降的基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整，以保證橋梁的水平性和穩(wěn)定性?；A(chǔ)防水處理是通過(guò)在基礎(chǔ)表面涂抹防水材料，或者在基礎(chǔ)四周設(shè)置防水層等方式，防止地下水或雨水對(duì)基礎(chǔ)的侵蝕。另外橋梁基礎(chǔ)的加固主要包括基礎(chǔ)擴(kuò)大、基礎(chǔ)加深和基礎(chǔ)加固等?；A(chǔ)擴(kuò)大是通過(guò)在原有基礎(chǔ)的四周增加混凝土，以提高基礎(chǔ)的承載面積，從而增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載能力?；A(chǔ)加深則是通過(guò)在原有基礎(chǔ)的下方增加混凝土或者鋼筋混凝土樁，以增強(qiáng)基礎(chǔ)的抗壓能力?；A(chǔ)加固體是在基礎(chǔ)下方增設(shè)混凝土或者鋼筋混凝土加固體，以增大基礎(chǔ)的抗壓面積，提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。例如為了防止橋梁出現(xiàn)傾斜或者坍塌，工程師可以采用注漿技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，然后通過(guò)地基置換的方式，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了沉降調(diào)整。之后在基礎(chǔ)四周設(shè)置了防水層，防止雨水和地下水對(duì)基礎(chǔ)的侵蝕。最后為了增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載能力和穩(wěn)定性，在基礎(chǔ)下方增設(shè)了鋼筋混凝土加固體，大大提高了橋梁的穩(wěn)定性和使用安全性。

2.4 橋梁裂縫修復(fù)與加固技術(shù)

采取合理的維修與加固技術(shù)進(jìn)行處理首先需要對(duì)橋梁進(jìn)行全面的檢測(cè)，確定裂縫的位置、深度和性質(zhì)，以便選擇合適的修復(fù)方法。常見的檢測(cè)手段包括視覺(jué)檢測(cè)、超聲波探傷、拉伸試驗(yàn)等。這一步是橋梁裂縫修復(fù)的前提，也是其成功與否的關(guān)鍵。修復(fù)裂縫的一種常見方法是灌漿法。這種方法是將特殊的修復(fù)材料灌入裂縫中，待材料固化后，裂縫便得以修復(fù)。灌漿法適用于裂縫較寬、較深的情況。修復(fù)材料一般選用高強(qiáng)度、抗凍融、抗堿等性能優(yōu)異的水泥基材料，以確保修復(fù)后的耐久性。另一種常用的修復(fù)方法是粘貼鋼板法。這種方法是在裂縫部位表面粘貼鋼板，以增強(qiáng)其承載能力。這種方法適用于裂縫較淺、較窄的情況。粘貼的鋼板需要選擇強(qiáng)度高、韌性好的材質(zhì)，如碳纖維或玻璃纖維，以保證修復(fù)效果。在修復(fù)裂縫的同時(shí)，還需要對(duì)橋梁進(jìn)行加固。常用的加固方法有加寬梁底、增加支撐、施加預(yù)應(yīng)力等。這些加固措施可以提高橋梁的承載能力，防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展。

2.5 橋梁防腐蝕與防水技術(shù)

防腐蝕是橋梁維護(hù)的重要環(huán)節(jié)。橋梁的腐蝕通常由環(huán)境因素引起，如空氣中的濕度、鹽分、酸雨等，因此，需要采取多種措施來(lái)防止腐蝕的發(fā)生。橋梁的防腐蝕技術(shù)主要包括涂層防腐、陰極保護(hù)和防腐涂料使用。涂層防腐是指在橋梁表面涂覆一層防腐材料，防止腐蝕物質(zhì)直接接觸到橋梁結(jié)構(gòu)，常用的涂層包括環(huán)氧、聚氨酯和聚酯等樹脂基漆涂層；涂層防腐可以有針對(duì)性地對(duì)橋梁不同位置分別設(shè)計(jì)涂層厚度，以滿足規(guī)范規(guī)定的耐久性的要求。陰極保護(hù)是通過(guò)在橋梁金屬表面施加電流，使其成為陰極，從而減緩腐蝕速度，常用的方法有熱浸鍍鋅和電鍍鋅等。防腐涂料的使用是指在橋梁表面涂覆一層抗腐蝕性能良好的涂料，以阻隔腐蝕物質(zhì)的侵入。其次，橋梁的防水技術(shù)主要包括防水涂料、防水卷材和防水砂漿等。防水涂料是指在橋梁表面涂覆一層防水性能較好的涂料，常用的涂料有聚氨酯、丙烯酸和環(huán)氧等。防水卷材是指在橋梁結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)一層具有防水功能的卷狀材料，常用的材料有聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等。防水砂漿是指在橋梁表面涂覆一層具有防水功能的砂漿，常用的砂漿有聚合物改性防水砂漿和聚合物水泥防水砂漿等。此外，橋梁的防腐蝕與防水技術(shù)還需要注意定期檢測(cè)和維護(hù)。定期檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)上的腐蝕和防水問(wèn)題，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)。維護(hù)工作包括橋梁表面的清潔、涂層的修補(bǔ)和防水材料的更換等，以保證橋梁的防腐蝕與防水效果。最后，施工質(zhì)量是保證橋梁防腐蝕與防水效果的關(guān)鍵。施工過(guò)程中需要嚴(yán)格控制涂層和防水材料的使用量、涂覆厚度和施工工藝。涂層涂覆厚度不足或不均勻會(huì)導(dǎo)致涂層的保護(hù)效果降低，增加腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。防水材料鋪設(shè)不牢固或存在空隙會(huì)影響防水效果，使水滲透到橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

3 橋梁維修與加固技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 新技術(shù)與新材料的應(yīng)用

現(xiàn)代橋梁維修與加固技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)中，新技術(shù)與新材料的應(yīng)用起著關(guān)鍵作用。材料科學(xué)的新突破為橋梁的維修與加固提供了前所未有的可能性。例如，高性能混凝土、高強(qiáng)度鋼材、碳纖維復(fù)合材料等，這些新材料在強(qiáng)度、耐久性、抗腐蝕性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，能夠有效提高橋梁的承載能力和使用壽命。另外，新興的納米材料和生物工程材料等也在橋梁維修中被逐漸應(yīng)用。納米材料可以提高混凝土的密實(shí)度和抗侵蝕性，而生物工程材料則可以提供有機(jī)的、可自我修復(fù)的解決方案。

3.2 智能化與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

隨著人工智能和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，橋梁維修與加固技術(shù)也在向智能化與自動(dòng)化轉(zhuǎn)變。AI技術(shù)可以通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的深度學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)橋梁的破損情況和維修需求，幫助工程師做出更準(zhǔn)確的決策[6]。通過(guò)引入無(wú)人機(jī)和機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁的無(wú)人檢測(cè)和維護(hù)，大大提高工作效率，減少人工操作的風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)字孿生技術(shù)也正在被引入橋梁的維護(hù)和管理中，通過(guò)構(gòu)建橋梁的高精度數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測(cè)。

3.3 可持續(xù)性與環(huán)保性的考慮

在當(dāng)前環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的背景下，橋梁維修與加固技術(shù)也在積極應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。首先對(duì)于新建橋梁，設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)貫徹綠色建筑的理念，選擇環(huán)保、可回收的材料，并考慮橋梁的整體生命周期，以減少?gòu)U棄物和能源消耗。其次對(duì)于既有橋梁，維修與加固時(shí)應(yīng)采取最小干預(yù)原則，以延長(zhǎng)其使用壽命，減少新建橋梁的需求。最后可以引入綠色材料和綠色技術(shù)，例如使用生物基材料進(jìn)行修復(fù)，或者使用太陽(yáng)能等可再生能源為橋梁的檢測(cè)和維護(hù)提供能源[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁維修與加固技術(shù)的研究與應(yīng)用對(duì)于保障交通安全與城鄉(xiāng)生產(chǎn)生活具有重大意義。對(duì)橋梁維修與加固技術(shù)進(jìn)行了深入探討，提出了理論和實(shí)踐的相關(guān)觀點(diǎn)。在未來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和研究的深入，有望開發(fā)出更加有效、經(jīng)濟(jì)的橋梁維修和加固方法，以滿足不斷變化的環(huán)境條件和使用需求。同時(shí)，橋梁的維護(hù)和管理也需要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等多個(gè)角度進(jìn)行綜合考慮，以實(shí)現(xiàn)橋梁的長(zhǎng)期安全與穩(wěn)定。

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[作者簡(jiǎn)介]翟長(zhǎng)山（1993 —），男，山東濟(jì)南人，本科，研究方向：路橋設(shè)計(jì)。