高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固處理方法

摘要 為提升高速公路橋梁的承載力和耐久性，進(jìn)而延長其使用壽命，文章以實際工程為例，研究了高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固的處理方法。首先，通過引入超載系數(shù)計算公路橋梁損壞等級，判斷公路橋梁技術(shù)狀況；然后，確定其目前存在Ⅲ級和Ⅳ級兩種等級的損壞，針對兩種損壞等級采用結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方法和修復(fù)性養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行維修加固處理。結(jié)果表明，該處理方法能夠提升高速公路橋梁的承載力和耐久性，延長其使用壽命。

關(guān)鍵詞 高速公路橋梁；養(yǎng)護(hù)；維修加固

中圖分類號 U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0049-03

0 引言

高速公路橋梁作為現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，承載著日益增長的交通流量和貨物運輸需求，其安全性和耐久性對于保障整個交通系統(tǒng)的順暢運行至關(guān)重要。然而，隨著時間的推移和外部環(huán)境的影響[1]，例如受自然因素（如風(fēng)雨侵蝕、溫度變化、地質(zhì)條件等）和人為因素（如車輛超載、疲勞駕駛等）等雙重作用的影響，高速公路橋梁不可避免地會出現(xiàn)裂縫、變形、銹蝕等各種病害和損傷，這不僅影響橋梁的正常使用，還可能對交通安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2]。因此，高速公路橋梁的養(yǎng)護(hù)與維修加固處理顯得尤為重要。為保障高速公路橋梁的安全性和耐久性，必須采取科學(xué)有效的養(yǎng)護(hù)與維修加固措施。這些措施不僅包括對橋梁病害的及時檢測和診斷，還包括對病害的修復(fù)和加固，以及對橋梁結(jié)構(gòu)的定期維護(hù)和保養(yǎng)[3]。通過綜合應(yīng)用現(xiàn)代科技手段和工程技術(shù)，可以實現(xiàn)對高速公路橋梁的全面養(yǎng)護(hù)和維修加固，確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

該文為研究高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修的加固處理方法，以實際工程為例進(jìn)行相關(guān)研究，結(jié)合工程的實際情況確定養(yǎng)護(hù)與維修加固方案，以期為同類工程提供參考依據(jù)。

1 高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固處理

1.1 工程概況

某高速公路線路總長度接近85 km，路基寬度為26 m，為雙向四車道設(shè)計，行駛速度為80 km/h，建設(shè)時路面為改性瀝青混凝土結(jié)構(gòu)。該公路建設(shè)位置以山地為主，且全線建設(shè)時的橋隧比例為75%，共計6座特大橋、10座大橋及數(shù)座中橋，所有橋梁均采用預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)。

該高速公路在使用一段時間后，公路部分橋梁的鋪設(shè)層底板等位置產(chǎn)生一定程度病害，主要以裂縫為主。對裂縫進(jìn)行查看后確定其主要形成于鉸縫處，且存在繼續(xù)開裂的風(fēng)險[4]，對于公路后續(xù)的運行安全造成一定的安全隱患。因此，需對該公路橋梁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)與維修的加固處理，提高高速公路橋梁的安全性和耐久性。

1.2 損害程度檢測

為保證高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修的加固處理效果，需選擇最佳的處理方案，因此需對其損傷情況進(jìn)行計算，結(jié)合計算結(jié)果選擇最佳的處理方案。

公路橋梁損傷情況判斷標(biāo)準(zhǔn)主要從構(gòu)件、部件、橋面，以及橋梁的上、下部結(jié)構(gòu)等多個層次進(jìn)行評定，并且描述病害類型和程度影響。該文引入超載系數(shù)ηc對該公路橋梁技術(shù)狀況進(jìn)行評定，其計算公式如下：

（1）

式中，pc——車輛超載平均值；p——車輛設(shè)計荷載；mc——車輛超載數(shù)量；m——交通量總數(shù)。

上述參數(shù)均可通過交通量調(diào)查和統(tǒng)計獲取，以計算ηc的結(jié)果，依據(jù)該結(jié)果進(jìn)行公路橋梁的技術(shù)狀況判斷，其公式如下：

（2）

式中，f1、f2、f3——公路橋梁的上、下及橋面結(jié)構(gòu)的得分，取值在0～100之間；ξx——構(gòu)建檢測指標(biāo)扣分值決定的量；k——變量數(shù)量。

結(jié)合上述計算結(jié)果及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定公路橋梁的損壞等級，其詳情如表1所示。

依據(jù)后述的等級詳情對研究的公路橋梁損壞等級進(jìn)行判斷，確定目前存在兩種等級的損壞，分別是Ⅲ級和Ⅳ級，因此該文為保證其養(yǎng)護(hù)與維修的加固效果，針對兩種不同的損壞等級，采用不同的處理方案進(jìn)行養(yǎng)護(hù)與維修加固。

1.3 養(yǎng)護(hù)與維修加固方案

1.3.1 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方法

Ⅲ級的損壞程度較小，能夠維持正常使用，但是存在一定的隱患風(fēng)險，即繼續(xù)開裂及擴(kuò)展的風(fēng)險；針對該類情況，該文選擇結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的加固處理方法進(jìn)行加固。該類加固方法通過增加材料或者改變材料形狀等方式，提升橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和安全性能[5]。這種方式對于存在安全隱患的橋梁具備較好的應(yīng)用效果，該文結(jié)合工程實際情況，選擇增加材料進(jìn)行加固，即采用加固體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行橋梁加固，以避免隱患風(fēng)險繼續(xù)發(fā)展和開裂。

加固體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)使用型鋼材料制作支撐桿，以加固公路橋梁，通過精確控制鋼絞線的預(yù)應(yīng)力，強(qiáng)化橋梁梁部的結(jié)構(gòu)性能，確保橋梁在受力時保持穩(wěn)定的性能，最大限度地降低其在使用過程中的變形，避免隱患繼續(xù)擴(kuò)展。同時，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在高速公路橋梁加固中的應(yīng)用相當(dāng)普遍，其核心材料包括高質(zhì)量的鋼絞線和混凝土。這些材料不僅具有出色的抗拉性能，還具備強(qiáng)大的防銹蝕能力，可以提高橋梁的整體強(qiáng)度，為橋梁的長期穩(wěn)定運行提供了堅實保障。

采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固處理時，需充分考慮外部因素造成的影響，因此應(yīng)對橋梁的實時承載力進(jìn)行計算。該計算先確定加固時的節(jié)點形式，對橋梁初始受力狀態(tài)、混凝土澆筑質(zhì)量對節(jié)點剛度的影響進(jìn)行分析，以獲取最終的極限承載力gmax，其計算公式如下：

（3）

式中，d——變動系數(shù)；a——承重加固范圍；w——權(quán)重極值。

依據(jù)式（3）計算結(jié)果可確定實際的極限承載力gmax，依據(jù)該結(jié)果設(shè)定的極限范圍，并且結(jié)合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的加固施工。在施工時，為保證施工效果，確保加固后的穩(wěn)定性和可靠性，需確定加固張拉系數(shù)κ，其計算公式如下：

（4）

式中，N——加固時的錨固點數(shù)量；Δf——預(yù)應(yīng)力應(yīng)變差值。計算完成后進(jìn)行加固施工，其施工流程如圖1所示。

預(yù)應(yīng)力加固施工時，需精確地將錨固點定位在梁頂及梁端頂面上，并且確定預(yù)應(yīng)力筋的穿出位置和角度。該文采用斜穿的方式完成，并且貫穿橋面板或梁頂面，重復(fù)上述步驟以確保穩(wěn)固性和精確度。在上述步驟的基礎(chǔ)上對穿出位置進(jìn)行清理，如果鋼筋存在外露情況，需對錨固墊板位置的混凝土進(jìn)行精細(xì)清理。清理后使用鑿巖機(jī)進(jìn)行斜孔開鑿，開鑿和清理作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)立即進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)處理，以確保施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1.3.2 修復(fù)性養(yǎng)護(hù)方法

Ⅳ級損壞程度相對較為嚴(yán)重，存在顯著的裂縫等病害，該文選擇修復(fù)性養(yǎng)護(hù)方法對該類損壞進(jìn)行維修加固。修復(fù)性養(yǎng)護(hù)方法指的是采取相應(yīng)的修復(fù)措施對已經(jīng)發(fā)生的明顯損傷進(jìn)行修復(fù)，以恢復(fù)橋梁性能[6]。

該文結(jié)合工程的實際情況，選擇粘貼碳纖維維修加固技術(shù)進(jìn)行Ⅳ級損壞的處理。該處理方法作為一種新的維修加固方案，將碳纖維板粘貼在損壞位置，利用碳纖維板自身的高強(qiáng)度、高模量及高耐腐蝕性和疲勞性等特點[7]，提升該公路橋梁結(jié)構(gòu)的承載力，延長其使用壽命。該文選擇的碳纖維材料滿足應(yīng)用需求，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值大于3 000 MPa，彈性模量大于2.1×105 MPa，伸長率大于1.5%。在進(jìn)行粘貼時使用樹脂類黏結(jié)材料，該材料的性能指標(biāo)滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。碳纖維板粘貼加固維修處理步驟如下所述：

（1）混凝土表面處理

使用碳纖維板粘貼加固維修處理前，為確保粘貼效果與結(jié)構(gòu)安全性，需先進(jìn)行混凝土的表面處理，包括徹底清除表面的雜物和疏松部分，確保表面干凈且平整無瑕疵；此外，控制混凝土表面的濕度和pH值也至關(guān)重要，濕度應(yīng)保持在75%以下，而pH值則應(yīng)在7～9之間，這樣的環(huán)境條件有利于碳纖維的牢固粘貼和長期穩(wěn)定。通過嚴(yán)格的預(yù)處理和環(huán)境控制，能夠確保碳纖維的粘貼質(zhì)量，從而保障整個結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性。

（2）碳纖維板粘貼

清理完成后進(jìn)行碳纖維板的粘貼施工，先將樹脂類黏結(jié)材料涂刷在清理后的混凝土表面上。當(dāng)混凝土表面涂刷完黏結(jié)膠后，應(yīng)立即鋪設(shè)碳纖維板，并確保整個鋪設(shè)過程符合施工標(biāo)準(zhǔn)；以纖維方向為參考，完成每層混凝土碳纖維板的搭設(shè)，確保兩者的方向一致，以保證最佳的加固效果。其次，碳纖維板的搭接長度是一個需要嚴(yán)格控制的關(guān)鍵參數(shù)，該文為確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，搭接長度應(yīng)不少于10 cm；在該過程中，嚴(yán)格控制搭接區(qū)域，不可位于受力范圍內(nèi)，避免發(fā)生應(yīng)力集中情況，因此該文采取錯開搭接的方式完成。在鋪設(shè)碳纖維板后，對其表面進(jìn)行多次壓實，確保樹脂膠液能夠完全滲透到碳纖維板中，提升纖維板的黏合牢固性。這樣的操作可以大大提高碳纖維板與混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。

（3）固化、養(yǎng)護(hù)

完成碳纖維板粘貼后，為確保固化質(zhì)量，在此期間應(yīng)避免受到任何外部因素的干擾；由于樹脂的固化過程對溫度有一定要求，通常應(yīng)保持在5℃以上。若環(huán)境條件無法滿足這一要求，應(yīng)選用低溫類型的固化樹脂，以確保固化過程的順利進(jìn)行。當(dāng)樹脂完全固化后，應(yīng)對碳纖維板的黏合區(qū)域進(jìn)行細(xì)致檢查，如果存在鼓起現(xiàn)象，應(yīng)立即進(jìn)行處理，將樹脂膠結(jié)材料注入鼓起位置，以恢復(fù)碳纖維板的整體密實度。處理完成后，對表面進(jìn)行磨平處理，以保證其平整度和美觀度。這些步驟的嚴(yán)格執(zhí)行將有助于提升碳纖維板加固結(jié)構(gòu)的整體性能和耐久性。

2 結(jié)果分析

為分析該文采用的高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固處理方法的應(yīng)用效果，隨機(jī)獲取10個加固位置對Ⅲ級損傷的預(yù)應(yīng)力加固施工效果進(jìn)行測試，獲取其加固前后的承重值，測試結(jié)果如圖2所示：

對圖2測試結(jié)果進(jìn)行分析后得出，加固后高速公路橋梁結(jié)構(gòu)的承重值顯著增加，明顯優(yōu)于加固前的承重結(jié)果，可以看出該處理方法具備較好的應(yīng)用效果，能夠提升高速公路橋梁的承載力。

為分析Ⅳ級損壞程度修復(fù)性養(yǎng)護(hù)的處理效果，獲取碳纖維板粘貼養(yǎng)護(hù)維修加固處理前、后，高速公路橋梁狀況的得分結(jié)果，如圖3所示：

對圖3測試結(jié)果進(jìn)行分析后得出，采用碳纖維板粘貼養(yǎng)護(hù)維修加固處理方法對Ⅳ級損壞進(jìn)行修復(fù)性養(yǎng)護(hù)處理后，高速公路橋梁狀況得分結(jié)果均高于技術(shù)狀況的界限標(biāo)準(zhǔn)，而養(yǎng)護(hù)維修前的狀況得分結(jié)果隨著時間的增加下降顯著，當(dāng)時間超過25 a后，狀況得分結(jié)果低于技術(shù)狀況的界限標(biāo)準(zhǔn)。因此，采取養(yǎng)護(hù)維修處理后，能夠提升橋梁的耐久性，延長其使用壽命。

3 結(jié)論

高速公路橋梁的養(yǎng)護(hù)與維修加固工作是一項系統(tǒng)工程，需要建立完善的養(yǎng)護(hù)體系，采用先進(jìn)的技術(shù)手段和方法，確保橋梁的安全穩(wěn)定運行。該文以實際工程為例，研究高速公路橋梁的養(yǎng)護(hù)與維修加固方法，以實現(xiàn)高速公路橋梁的加固處理，提升橋梁工程的承載力和耐久性，進(jìn)而延長其使用壽命。

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