摘要：隨著交通量和重型汽車(chē)的不斷增加，建筑材料的性質(zhì)衰變，以及設(shè)計(jì)和施工中的一些缺陷，必然造成道路橋梁使用功能和行車(chē)服務(wù)質(zhì)量的日趨退化。文章結(jié)合實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，分析了混凝土橋梁的常見(jiàn)病害以及產(chǎn)生病害的原因，介紹了橋梁補(bǔ)強(qiáng)加固方法。

　　關(guān) 鍵 詞：混凝土橋梁，加固改造，橋面修補(bǔ)

　　一、概述

　　橋梁是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，由于反復(fù)承受著車(chē)輪的磨損、沖擊，遭受暴雨、洪水、風(fēng)沙、冰雪、日曬、凍融等自然因素的侵蝕破壞，特別是我國(guó)交通量和重型汽車(chē)的不斷增加，有些建筑材料的性質(zhì)衰變，以及由于沒(méi)計(jì)和施工留下的一些缺陷，必然造成道路橋梁使用功能和行車(chē)服務(wù)質(zhì)量的日趨退化、不適應(yīng)。在使用荷載及其它外界各種影響的長(zhǎng)期作用下，如果不對(duì)結(jié)構(gòu)上所出現(xiàn)的病害予以檢測(cè)、維修和加固，則結(jié)構(gòu)上的這些

　　初始缺陷加上結(jié)構(gòu)的自然老化使得結(jié)構(gòu)上的損傷不斷積累和發(fā)展，結(jié)構(gòu)的功能不斷退化，由此極有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在一定的使用期后將成為危橋而面臨損毀、垮塌的危險(xiǎn)，這方面的實(shí)例已屢見(jiàn)不鮮，給國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了極大損失。

　　二、混凝土橋梁病害分析

　　(一)常見(jiàn)病害

　　在筆者參與數(shù)十座橋梁的特殊檢測(cè)評(píng)估工作過(guò)程中，對(duì)常規(guī)橋梁的使用狀況和病害情況進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查，總體來(lái)說(shuō)，橋梁的常見(jiàn)病害有以下幾種：

　　1．梁、板及拱肋等部位構(gòu)造裂縫和受力裂縫。構(gòu)造裂縫的成因主要是環(huán)境溫差、施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩�。受力裂縫則是由于結(jié)構(gòu)剛度不夠、承載能力不足引起，這種裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響大，須謹(jǐn)慎對(duì)待。

　　2．梁體、墩臺(tái)等局部破損，漏筋及鋼筋銹蝕。

　　3．混凝土結(jié)構(gòu)表面缺陷，如：蜂窩、麻面等。

　　4．伸縮縫破壞。此類(lèi)破壞由車(chē)輛沖擊荷載反復(fù)作用而產(chǎn)生。

　　5．支座剪切變形、脫空。車(chē)輛制動(dòng)力、梁體伸縮會(huì)引起支座剪切變形；結(jié)構(gòu)自重不均衡、車(chē)輛偏載可導(dǎo)致支座脫空。

　　6．橋面鋪裝層磨損，橋面坑洼不平。

　　7．橋面排水口堵塞，井蓋破損。

　　8．墩、臺(tái)及基礎(chǔ)破壞，包括：墩、臺(tái)身水平、豎向和網(wǎng)狀裂縫，基礎(chǔ)不均勻沉降，基礎(chǔ)滑移、傾斜以及局部脫空等。

　　(二)混凝土橋病害原因

　　混凝土橋產(chǎn)生病害的原因有很多種，綜合起來(lái)有以下幾個(gè)方面造成混凝土橋退化以及失效：

　　1．環(huán)境。環(huán)境因素是造成混凝土橋梁退化最主要的因素，混凝土橋暴露于各種環(huán)境中，時(shí)間長(zhǎng)了，就會(huì)導(dǎo)致整體強(qiáng)度的下降。強(qiáng)度損失的程度取決于環(huán)境以及混凝土橋梁本身的性質(zhì)�；瘜W(xué)物質(zhì)(比如氯離子、硫酸鹽、二氧化碳)、水分以及極端溫度的循環(huán)是影響混凝土橋梁強(qiáng)度的最主要的環(huán)境因素。

　　越來(lái)越多的混凝土橋由于受到環(huán)境影響而遭到破壞，根據(jù)報(bào)道，許多橋梁的倒塌是由于強(qiáng)度退化造成的，而這種退化是由于環(huán)境因素造成的。環(huán)境因素方面橋梁退化的機(jī)理有硫酸鹽侵蝕、堿硅反應(yīng)、凍融循環(huán)破壞以及腐蝕等，而腐蝕是最普遍的破壞機(jī)理。

　　2．設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，隨著交通事業(yè)的發(fā)展，舊有橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足當(dāng)前汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　采用不同的橋梁結(jié)構(gòu)，不同的截面形式以及跨徑比例等，都會(huì)對(duì)橋梁的健康狀況有較大的影響。

　　設(shè)計(jì)不完善，比如構(gòu)造鋼筋不夠、截面強(qiáng)度儲(chǔ)備不夠等。在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于各種系數(shù)的取值問(wèn)題，未充分考慮開(kāi)裂混凝土徐變、收縮及溫度應(yīng)力的影響，設(shè)計(jì)安全系數(shù)不恰當(dāng)?shù)取?/p>

　　3．施工。施工不當(dāng)會(huì)造成大量混凝土表層缺陷，比如蜂窩、露筋、麻面、空洞等現(xiàn)象。比如混凝土灌注時(shí)，沒(méi)有充分的振搗，就會(huì)發(fā)生蜂窩現(xiàn)象；灌注時(shí)，若保護(hù)層處混凝土漏振或者振搗不實(shí)，則會(huì)發(fā)生露筋；施工時(shí)采用模板表面不光滑，模板濕潤(rùn)又不夠，致使構(gòu)件表面混凝土內(nèi)的水分被吸去，產(chǎn)生麻面；鋼筋布置過(guò)密，施工時(shí)混凝土被卡住，嚴(yán)重漏漿都會(huì)產(chǎn)生空洞。

　　4．使用。現(xiàn)有公路上的橋梁荷載能力已不能滿(mǎn)足當(dāng)前車(chē)輛荷載的要求，有些橋梁由于年久失修，對(duì)設(shè)立標(biāo)志不重視，致使原設(shè)計(jì)中未考慮的超重車(chē)輛通過(guò)，造成超載，由此導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)病害。

　　結(jié)構(gòu)受意外撞擊，沖擊和沉重的集中荷載可能造成可見(jiàn)裂縫和細(xì)微裂縫，造成局部腐蝕。

　　5．養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)維修及加固措施不當(dāng)。有些橋梁的技術(shù)缺陷是由于養(yǎng)護(hù)維修不恰當(dāng)引起的。比如橋面維修增加過(guò)大的恒載，致使橋梁負(fù)擔(dān)加重；橋面排水處理不當(dāng)，橋面滲水；又如支座維修不當(dāng)，約束了承重結(jié)構(gòu)的變形等。有些橋梁則是加固不當(dāng)引起的。比如加固施加的預(yù)應(yīng)力大小或者位置不恰當(dāng)，引起結(jié)構(gòu)的二次病害；又如結(jié)構(gòu)體系改變不合理，致使結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位應(yīng)力超限等。

　　6．材料�；炷�土、鋼筋等材料的質(zhì)量問(wèn)題是導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)缺陷的內(nèi)在因素。往往這幾種原因共同作用，導(dǎo)致橋梁發(fā)生嚴(yán)重退化和破壞。

　　三、橋梁補(bǔ)強(qiáng)加固方法

　　橋梁補(bǔ)強(qiáng)加固的常用方法如下：

　　1．增大截面加固法。該方法通過(guò)增大原構(gòu)件截面面積并增配鋼筋等方式提高結(jié)構(gòu)的承載能力和剛度，適用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件、鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)加固。

　　2．粘貼鋼板加固法。該方法采用結(jié)構(gòu)膠私劑粘貼鋼板或型鋼的方式提高結(jié)構(gòu)承載能力。

　　3．粘貼纖維復(fù)合材料加固法。該方法采用結(jié)構(gòu)膠戮劑粘貼纖維復(fù)合材料的方式提高結(jié)構(gòu)承載能力，適用于鋼筋混凝土受彎、受拉和受壓構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)加固。

　　4．體外預(yù)應(yīng)力加固法。該方法通過(guò)增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力索的方式施加體外預(yù)應(yīng)力，使原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力狀況得到改善和調(diào)整。

　　5．改變結(jié)構(gòu)體系加固法。該方法通過(guò)改變結(jié)構(gòu)體系，使原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力得到改善和調(diào)整，以降低控制截面內(nèi)力，提高結(jié)構(gòu)整體承載能力。

　　6．混凝土表面缺陷修復(fù)。利用樹(shù)脂膠、環(huán)氧砂漿等對(duì)表面缺陷部位進(jìn)行封閉、灌注、壓注，以防止鋼筋銹蝕、混凝土老化，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性。

　　7．植筋處理。使用專(zhuān)用的結(jié)構(gòu)膠赫劑將帶肋鋼筋或螺桿錨固于結(jié)構(gòu)基材中，以提高結(jié)構(gòu)承載能力。

　　四、加固補(bǔ)強(qiáng)工程案例

　　(一)工程概況

　　某大橋全長(zhǎng)814米，主孔為3聯(lián)4×65米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。該橋建于2ot!t紀(jì)80年代末，后經(jīng)過(guò)幾次擴(kuò)寬改建，形成主線橋6車(chē)道，引道為立交的大型互通立交橋。該橋梁的結(jié)構(gòu)形式多樣，構(gòu)造復(fù)雜，有圬工拱橋、鋼架拱橋、撐架式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、連續(xù)箱梁、簡(jiǎn)支 I梁等5種形式。各部分結(jié)構(gòu)建成年代不同，荷載標(biāo)準(zhǔn)不同、結(jié)構(gòu)使用狀況等也各不相同。根據(jù)橋梁病害檢測(cè)結(jié)果，確定該橋需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。補(bǔ)強(qiáng)加固設(shè)計(jì)的重點(diǎn)提高該橋主要承重結(jié)構(gòu)的承載力，并對(duì)其他表面病害進(jìn)行修補(bǔ)加強(qiáng)，以提高橋梁的使用性能和耐久性。針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)部位，具體采取了以下幾種不同的加固處理方法。

　　(二)拱橋拱圈加固

　　該大橋西岸引橋?yàn)閱慰?m×20m拱橋，由于建設(shè)年代較遠(yuǎn)，荷載標(biāo)準(zhǔn)低，拱頂?shù)酌嬉殉霈F(xiàn)多條橫向裂縫、側(cè)面裂縫，并有CaO析出，拱腳有縱橫裂縫，均反映出結(jié)構(gòu)承載能力不足。

　　為提高橋梁承載能力，對(duì)跨中部位拱圈采取粘貼2層縱向碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)，并外包2層豎向u型碳纖維箍，以增強(qiáng)拱圈的抗彎剛度和整體受力性能。在拱腳采用增大截面法加固處理，即在拱背上鉆孔植筋，綁扎鋼筋網(wǎng)、澆筑30cm厚混凝土加固截面。

　　(三)T梁粘貼鋼板加固

　　大橋東岸引橋采用簡(jiǎn)支磔，跨中下緣有結(jié)構(gòu)性裂縫出現(xiàn)，顯示結(jié)構(gòu)抗彎能力不足。加固方案為在T梁跨中區(qū)域的底部粘貼8 mm鋼板，并每隔2rIl’設(shè)置“u”型鋼箍，板厚6 mm。底部鋼板與“u”型鋼箍采用改性環(huán)氧豁結(jié)劑進(jìn)行粘貼，并采用化學(xué)錨栓對(duì)鋼板及“u”型鋼箍壓實(shí)緊固。

　　(四)體外預(yù)應(yīng)力加固鋼架拱

　　大橋主橋采用3跨剛架拱橋，跨徑布置為42.0m+54.0m+42.0m，中跨矢跨比1/10，邊跨矢跨比1/8。該橋主要的結(jié)村陛病害是跨中拱肋及橫系梁出現(xiàn)裂縫、結(jié)構(gòu)剛度偏小及壓應(yīng)力儲(chǔ)備不足。

　　考慮橋梁維修必須在不封閉主航道正常通航的情況下施工，因此加固方案采用“跨中增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力十拱斜腿部分增大截面十橫系梁增大截面”的綜合處理措施。具體加固方案如下：

　　1．采用張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼筋加固剛架拱跨中部分的拱肋，這樣可以在不中斷通航的情況下進(jìn)行加固施工。施工步驟是在縱梁與斜腿節(jié)點(diǎn)處設(shè)置鋼錨固塊，對(duì)穿JL32精軋螺紋鋼筋并張拉預(yù)應(yīng)力。每片拱肋設(shè)置2根預(yù)應(yīng)力筋，每根預(yù)應(yīng)力筋張拉控制力為300kN，通過(guò)施加體外預(yù)應(yīng)力達(dá)到提高拱肋壓應(yīng)力儲(chǔ)備，增強(qiáng)拱肋抗彎剛度，最終提高剛架拱橋承載力的目的。

　　2．拱斜腿部分外套“u”型鋼模板，鋼模板與拱肋通過(guò)植鋼筋進(jìn)行連接，然后灌注C30自密實(shí)微膨脹混凝土，通過(guò)增大拱斜腿截面增加拱斜腿剛度，提高剛架拱橋承載力。

　　3．拱腳部位的橫系梁采用外包鋼板，通過(guò)內(nèi)填混凝土增大橫系梁截面，提高橫系梁剛度，加強(qiáng)拱的橫向聯(lián)系和整體剛度。

　　(五)混凝土表面缺陷修補(bǔ)

　　對(duì)橋梁上下部結(jié)構(gòu)、防撞欄、人行道等部位的混凝土表面缺陷病害(如破損、露筋、鋼筋銹蝕等)，可先對(duì)混凝土表面進(jìn)行鑿毛、清掃處理，對(duì)銹蝕鋼筋做除銹、阻銹處理，然后采用復(fù)合氨基醇水勝混凝土防銹浸漬劑對(duì)鋼筋進(jìn)行防護(hù)，其后采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)混凝土缺陷部位，最后對(duì)修補(bǔ)區(qū)域外表面涂刷聚合物水泥漿進(jìn)行外觀處理，保證修補(bǔ)處混凝土顏色與原混凝土接近。

　　對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)外表面出現(xiàn)的蜂窩、麻面病害，當(dāng)缺損部位面積不大時(shí)，對(duì)缺損部位做表面處理后，采用壓注灌注膠對(duì)蜂窩進(jìn)行修復(fù)，采用高分子樹(shù)脂材料對(duì)麻面進(jìn)行修補(bǔ)；當(dāng)缺損部位面積較大時(shí)，采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，最后對(duì)修補(bǔ)區(qū)域外表面涂刷聚合物水泥漿進(jìn)行外觀處理。

　　(六)橋面系修補(bǔ)

　　鑿除破損、露筋的混凝土鋪裝層，采用鋼纖維混凝土對(duì)橋面鋪裝破損部位進(jìn)行修補(bǔ)處理。修補(bǔ)前鑿毛混凝土表面，涂刷界面膠，以增強(qiáng)新舊材料的結(jié)合，并對(duì)外露銹蝕的鋼筋做除銹、阻銹等防護(hù)處理。

　　五、結(jié)語(yǔ)

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)安全和耐久性能越來(lái)越重視，橋梁的常規(guī)和特殊檢測(cè)已納入政府建設(shè)管理部門(mén)的日常工作，針對(duì)各類(lèi)不同橋梁結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)將會(huì)不斷發(fā)展，應(yīng)用也將日益廣泛。在保障橋梁結(jié)構(gòu)使用安全方面，建議應(yīng)關(guān)注以下幾點(diǎn)：

　　1．橋梁結(jié)構(gòu)的多樣性決定了結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害原因的復(fù)雜性，目前橋梁檢測(cè)手段}匕 一，再加上舊橋設(shè)計(jì)、竣工資料的缺失，導(dǎo)致判斷橋梁病害成因不夠準(zhǔn)確或誤判，使得橋梁結(jié)構(gòu)安全隱患沒(méi)有及早發(fā)現(xiàn)。建議有關(guān)部門(mén)應(yīng)從工程竣工資料的歸檔和有效管理抓起，為橋梁的安全監(jiān)控提供基礎(chǔ) 的技術(shù)資料。

　　2．結(jié)合各類(lèi)新材料、新工藝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，業(yè)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)的研發(fā)工作，不斷提高橋梁補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)水平，以滿(mǎn)足各類(lèi)橋梁結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固設(shè)計(jì)和施工應(yīng)用方面日益增長(zhǎng)的需求。

　　參考文獻(xiàn)：

　　【1】湛潤(rùn)水 胡釗芳 帥長(zhǎng)斌，公路舊橋加固技術(shù)與實(shí)例[M]，北京 人民交通出版社 2005。

　　【2】王國(guó)鼎 袁海慶 陳開(kāi)利，橋梁檢測(cè)與加固[M]，北京 人民交通出版社 2006。

　　【3】王福敏 肖賢德 連啟濱，橋梁加固技術(shù)的應(yīng)用與研究[C]，中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)論文集 重慶 2006。

　　【4】公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTGH 10-2009)[s]。