高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固處理方法

中圖分類號 U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）08-0074-03

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(yùn)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(yùn)行至關(guān)重要。但隨著時間的推移和外部環(huán)境的影響[1]，高速公路橋梁不可避免地會出現(xiàn)如裂縫、變形、銹蝕等病害和損傷，不僅影響了橋梁的正常使用，還對交通安全構(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，具體包括對橋梁病害的及時檢測和診斷、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)，實(shí)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。該文以實(shí)際工程為例，研究高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固處理方法，結(jié)合工程的實(shí)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 8 5 k m ，路基寬度為 2 6 m 為雙向4車道設(shè)計，行駛時速為 8 0 k m/ 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)位置地形以山地為主，并且全線建設(shè)時橋隧比例為 7 5 % ，共計6座特大橋、10座大橋以及數(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)層以底板等位置產(chǎn)生一定程度的病害，主要為裂縫。查看裂縫后，確定其主要從鉸縫處形成，且存在繼續(xù)開裂風(fēng)險[4，對公路后續(xù)運(yùn)行安全帶來一定安全隱患。故需對該公路橋梁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)與維修加固處理，以提高高速公路橋梁的安全性和耐久性。

1.2橋梁性能指標(biāo)評價

1.2.1養(yǎng)護(hù)技術(shù)評定

為實(shí)現(xiàn)對橋梁性能精準(zhǔn)評定，該文制定了一套養(yǎng)護(hù)技術(shù)評定標(biāo)準(zhǔn)，以便對橋梁進(jìn)行全面的養(yǎng)護(hù)管理。橋梁構(gòu)件的技術(shù)狀況評分按下式計算：

當(dāng)x=1時：

當(dāng)x＞2時：

時： （4）；

式中， —上部結(jié)構(gòu)第 i 類部件1構(gòu)件的得分，值域為0到100分； —下部結(jié)構(gòu)第 i 類部件1構(gòu)件的得分，值域為0到100分； —橋面系第 i 類部件 l 構(gòu)件的得分，值域為0到100分； k 第 i 類部件 l 構(gòu)件出現(xiàn)扣分的指標(biāo)的種類數(shù)； δU ， x ， y —引入的變量；i部件類別，例如 i 表示上部承重構(gòu)件、支座、橋墩等； j 第 i 類部件 l 構(gòu)件的第 j 類檢測指標(biāo)； 第 i 類部件1構(gòu)件的第 j 類檢測指標(biāo)的扣分值。

養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格遵循評定標(biāo)準(zhǔn)，全面檢查橋梁橋面鋪裝、支座系統(tǒng)、上下部結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部分，細(xì)致記錄橋梁損害現(xiàn)象，如裂縫分布、材料剝落、構(gòu)件銹蝕等，并依據(jù)特征進(jìn)行分類[5。利用先進(jìn)檢測技術(shù)和精密儀器，深入探查橋梁關(guān)鍵受力部位隱蔽損傷。通過綜合分析與系統(tǒng)處理檢測數(shù)據(jù)，采用對比分析與統(tǒng)計建模方法，揭示損傷規(guī)律與趨勢，為高速公路橋梁損害程度檢測提供科學(xué)依據(jù)。

1.2.2 損害程度檢測

為確保高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固處理能夠精準(zhǔn)無誤地實(shí)施，需對橋梁當(dāng)前所承受的損傷狀況展開計算與分析。這一評估過程覆蓋橋梁的每一個細(xì)微構(gòu)件與部件，并延伸至橋面、橋梁的上部結(jié)構(gòu)及下部結(jié)構(gòu)等多個關(guān)鍵層次，確保評定的全面性和準(zhǔn)確性。引入超載系數(shù) 評定該公路橋梁損害狀況，該系數(shù)的計算公式為：

式中， （204號 為車輛超載平均值以及車輛設(shè)計荷載（kN）； ， m 車輛超載數(shù)量以及交通量總數(shù)（輛）。

依據(jù) 結(jié)果判斷公路橋梁損害狀況，公式為：

式中， —構(gòu)建檢測指標(biāo)扣分值決定的量， k 變量數(shù)量（個）。

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

依據(jù)上述等級詳情對研究的公路橋梁損壞等級進(jìn)行判斷，確定該公路目前存在IⅢI級和IV級兩種等級的損壞，為保證其養(yǎng)護(hù)與維修加固效果，該文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

針對II級損壞橋梁，鑒于其存在持續(xù)開裂與擴(kuò)展的風(fēng)險，該文提出結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固策略，旨在增強(qiáng)橋梁內(nèi)在強(qiáng)度與穩(wěn)定性。策略核心在于利用材料增強(qiáng)技術(shù)或調(diào)整材料布局形態(tài)，提升承載能力與安全冗余。

結(jié)合實(shí)際情況與成本效益，優(yōu)先采用加固體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，該技術(shù)通過外置型鋼支撐桿與精確調(diào)控預(yù)應(yīng)力鋼絞線，有效分散內(nèi)部應(yīng)力，顯著降低裂縫擴(kuò)展風(fēng)險，保障橋梁長期安全運(yùn)行。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)廣泛應(yīng)用，其核心材料如高質(zhì)量鋼絞線與混凝土，以其卓越抗拉與防銹性能，強(qiáng)化橋梁整體強(qiáng)度，為橋梁穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

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，故計算橋梁的實(shí)時承載力。確定加固時的節(jié)點(diǎn)形式，分析橋梁初始受力狀態(tài)、混凝土澆筑質(zhì)量對節(jié)點(diǎn)剛度的影響，以此獲取最終的極限承載力 （kN），其計算公式為：

式中， d —變動系數(shù)； 承重加固范圍 ）；w （2號 權(quán)重極值。

依據(jù)公式（7）計算結(jié)果可確定實(shí)際的極限承載力 結(jié)果，依據(jù)該結(jié)果設(shè)定的極限范圍，并結(jié)合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加固施工。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 ，其計算公式為：

式中， N 加固時的錨固點(diǎn)數(shù)量（個）； Δ f 預(yù)應(yīng)力應(yīng)變差值（MPa）。完成上述計算后，進(jìn)行加固施工，其流程具體如圖1所示。

預(yù)應(yīng)力加固施工時，需將錨固點(diǎn)定位在梁頂及梁端頂面之上，并確定預(yù)應(yīng)力筋的穿出位置和角度，該文采用斜穿方式完成，需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。完成上述步驟后，若鋼筋存在外露情況，則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，并進(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)，以此恢復(fù)橋梁性能。

結(jié)合工程的實(shí)際情況，應(yīng)用黏貼碳纖維維修加固技術(shù)處理IV級損壞，將碳纖維板黏貼在損壞位置，利用碳纖維板自身的高強(qiáng)度、高模量以及高耐腐蝕性和疲勞性等特點(diǎn)，提升該公路橋梁結(jié)構(gòu)的承載力，延長其使用壽命。所選用的碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)大于3 0 0 0 M P a ，彈性模量應(yīng)大于 ，伸長率應(yīng)大于 1 . 5 % 。碳纖維板黏貼加固維修處理步驟具體如下：

（1）混凝土表面處理。

加固維修處理前，為確保黏貼效果與結(jié)構(gòu)安全性，需先處理混凝土表面，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；控制混凝土表面濕度在 7 5 % 以下， p H 值則應(yīng)在 7 ～ 9 范圍內(nèi)，此環(huán)境條件有利于碳纖維的牢固黏貼和長期穩(wěn)定性。通過嚴(yán)格的預(yù)處理和環(huán)境控制，確保碳纖維黏貼的質(zhì)量，從而保障整個結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性。

（2）碳纖維板黏貼。

完成混凝土表面清理后，將樹脂類黏結(jié)材料涂刷在清理后的混凝土表面上，涂刷完成后立即鋪設(shè)碳纖維板，并確保整個鋪設(shè)過程符合施工標(biāo)準(zhǔn)；以纖維方向為基準(zhǔn)，完成每層混凝土碳纖維板的搭設(shè)，確保兩者方向一致，保證最佳加固效果。為確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，采取錯開搭接的方式完成搭接，搭接長度應(yīng)不少于 ，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)力集中現(xiàn)象。完成碳纖維板鋪設(shè)后對其表面進(jìn)行多次壓實(shí)，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，以此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)。

完成碳纖維板黏貼后，為確保固化質(zhì)量，在此期間需避免受到任何外部因素的干擾。樹脂的固化過程需將溫度控制在 以上，若環(huán)境條件難以滿足這一要求，應(yīng)選用低溫類型的固化樹脂，以確保固化過程順利進(jìn)行。樹脂完全固化后，對碳纖維板的黏合區(qū)域進(jìn)行檢查，若存在鼓起現(xiàn)象，應(yīng)立即處理，將樹脂膠接材料注入鼓起位置，以恢復(fù)碳纖維板的整體密實(shí)度。處理完成后對表面磨平處理，以保證其平整度和美觀度。

2 結(jié)果分析

為分析該文所提高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固處理方法的應(yīng)用效果，特對II級損傷的預(yù)應(yīng)力加固施工效果進(jìn)行測試，隨機(jī)獲取10個加固位置加固前后的承重值，結(jié)果如圖2所示。

分析圖2結(jié)果可知：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，說明該文所提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。

對IV級損壞程度修復(fù)性養(yǎng)護(hù)處理效果進(jìn)行測試，獲取碳纖維板黏貼養(yǎng)護(hù)維修加固處理前后，高速公路橋梁狀況得分結(jié)果，如圖3所示。

分析圖3結(jié)果可知：碳纖維板黏貼加固法在IV級損壞高速公路橋梁的修復(fù)中，能夠有效恢復(fù)并提升橋梁性能，技術(shù)狀況得分顯著回升并穩(wěn)定于技術(shù)狀況界限標(biāo)準(zhǔn)之上，驗證了其高效性與可靠性。對比養(yǎng)護(hù)前后，橋梁狀況隨時間推進(jìn)的變化，加固前的高速公路橋梁在運(yùn)營25年后，其狀況得分即跌破標(biāo)準(zhǔn)；而應(yīng)用該文所提方法進(jìn)行加固后，能夠顯著提升橋梁耐久性，延長壽命，為橋梁加固維護(hù)提供有效路徑。

3結(jié)論

高速公路橋梁作為保障交通動脈暢通的基石，其養(yǎng)護(hù)與維修加固具有顯而易見的重要性。為了做好這項工作，不僅需要構(gòu)建一套完備、高效的養(yǎng)護(hù)體系，還應(yīng)涵蓋日常巡檢、定期檢測、專項維修及應(yīng)急響應(yīng)等多個環(huán)節(jié)，緊跟科技步伐，積極引入智能化、信息化的先進(jìn)技術(shù)，如無人機(jī)巡檢、傳感器監(jiān)測等，以提升養(yǎng)護(hù)效率與精準(zhǔn)度。該文以具體工程為案例，深入探討對該橋梁進(jìn)行加固的多種策略，如結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、裂縫修復(fù)、預(yù)應(yīng)力加固等，以此有效增強(qiáng)橋梁的承載能力與耐久性，減少病害發(fā)生，延緩老化進(jìn)程。

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