橋梁常見缺陷與改造

何新建

河南省路橋建設集團有限公司，河南 商丘 476000

在橋梁工程中，時常有蜂窩、麻面、露筋、啃邊等一些影響到外觀質量的缺陷。從這些發現的缺陷當中，我們知道，大多數缺陷的存在，在一定程度上已經或多或少地影響到了橋梁的耐久性以及觀感質量。為了能有效消除或減少這類質量通病的存在，以保證橋梁的耐久性和表觀質量，筆者結合自身多年工作經驗，對橋梁結構中常見缺陷、產生原因及改造措施提出了一些觀點。

1 橋梁常見缺陷

交通運輸任務日益繁重，交通量劇增，由于過去設計和施工受時代限制，橋梁結構表現出了一系列的缺陷，發生了這樣那樣的病害，具體有以下幾種常見的缺陷問題。

1.1 橋梁承載能力不足

橋梁承載能力不足是指按照現行需要通行的車輛進行驗算不能滿足強度要求。橋梁設計荷載偏低。造成這種問題的原因也是多方面的，從歷史的局限性上來說，在我國公路事業的發展當中，大量的橋梁是在當時的經濟環境下建設的，已經不能適應當今國民經濟快速發展的需要。從設計方面來說，主要是設計結構不合理，計算錯誤，施工圖不完善。橋梁設計方案的選擇是由當地的水文地質條件、施工技術和方法、經濟指標和使用要求等諸多因素所決定了。如果這些結構選擇或布局不合理，都會是橋梁在運營當中出現這樣或那樣的缺陷。同樣，在橋梁的設計計算當中，由于計算錯誤等原因，可能給橋梁帶來先天不足問題。

1.2 橋梁出現裂縫

橋梁裂縫是橋梁最常見的缺陷和主要病害，而病害往往是從裂縫形成而始；裂縫是結構變形的結果，是橋梁狀況的外在表現。因此，重視裂縫研究，找出裂縫的原因，對于橋梁維修和加固有著直接的意義。橋梁裂縫主要有以下類型：

1）荷載引起裂縫

混凝土橋梁在靜、動荷載及次應力作用下產生裂縫，其裂縫產生原因有：在設計階段，結構受力假設與實際受力不符；結構安全系數不夠；結構設計時不考慮施工的可行性；鋼筋設置偏少或布置錯誤；結構剛度不足等。在施工階段，施工場地隨便堆放施工機具、材料；不了解預制結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。

2）溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮特性，當外部環境或結構內部溫度發生變化時混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。

3）收縮引起的裂縫

在工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。混凝土收縮裂縫的特點大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有任何規律。影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標號及用量 ；骨料品種；水灰比 ；外摻劑；養護方法等。

1.3 墩臺缺陷

橋梁墩臺位于橋梁上部結構和基礎之間，它關系到橋跨結構在平面和高程上的位置。墩臺結構將上部結構的荷載傳遞給基礎；橋臺使橋梁與路堤相聯系，并承受橋頭填土的水平土壓力，起著擋土墻的作用；橋墩則將相鄰兩孔的橋跨結構連接起來。橋墩的強度和穩定性在一定的程度也決定了橋梁的耐久性。墩臺的主要病害有以下類型：止浮裝置的損害；限制移動裝置的損害；輥軸的偏移和下降；銷子和輥軸的破壞；支座構件裂痕；螺母松動；帶頭螺栓固定螺栓的脫落；滑動面、滾動面銹死；下底板的破裂；各構件的腐蝕；插座相互間接觸。支座底板：錨栓切斷；填充砂漿裂縫；支座底板混凝土碎裂；支座墊石壓壞、剝離。

2 橋梁結構加固與改造

2.1 橋梁上部結構加固與改造

橋梁上部結構加固與改造技術主要有以下方法：

1）增大梁截面加固方法

它的主要類型有，增焊主筋加固法；增大梁肋加固法；加厚橋面板加固法；噴射混凝土加固法；

2）粘貼加固方法與技術

它的主要類型有，粘貼鋼板加固法；粘貼鋼筋加固法；粘貼玻璃加固法；粘貼碳纖維加固法；粘貼芳綸纖維布加固法。

3）體外預應力加固方法與技術

預應力加固是指運用預應力的原理，在增設構件或原有構建中，施加了一定初始應力的一種加固方法。運用此方法加固橋梁時應考慮以下問題：施加預應力的方式方法；預應力損失的估計和減少預應力損失的措施；以及預應力加固的計算等。運用此技術的加固法主要有，水平預應力補強拉桿加固法；下撐式預應力補強拉桿加固法；組合式預應力補強拉桿加固法。

2.2 橋梁下部結構加固與改造

橋梁的下部結構包括：墩臺和基礎，他們直接承受橋梁上部結構的荷載，并將荷載在傳遞給地基的受力結構。這里如果出現問題，則橋梁也就不可避免。其加固改造方法主要有：

1）擴大基礎加固方法與技術

基礎加固的常用方法有：擴大基礎加固法、增補樁基法和人工地基加固法等。墩臺的常用加固法有：用鋼筋混凝土套箍或護套加固貫通裂縫的墩臺法；用支撐法或曾建擋土墻處理墩臺滑移；用頂升加固產生過大沉降的橋梁結構等。

2）旋噴加固方法與技術

旋噴注漿法是利用工業鉆機將旋噴注漿置于預計的地基加固深度，借助注漿管的旋轉和提升運動，用一定的壓力從噴嘴中噴射漿液，沖擊土體，把土和漿液攪拌成混合體，隨著凝聚固結，形成一種新的有一定強度的人工地基。

3 橋梁結構抗震加固

橋梁抗震設計是指根據地震災害和工程經驗等獲得的基本設計原則和設計思想，正確地解決結構總體方案、材料使用和細部構造，以達到合理抗震設計的目的。

3.1 橋梁延性抗震設計

目前延性抗震驗算所采用的破壞準則主要有：強度破壞準則、變形破壞準則、能量破壞準則、基于低周疲勞特征的破壞準則以及用最大變形和滯回耗能來表達的雙重指標破壞準則等。Housner在對懸臂式單質點系統的非線性地震反應進行分析后，將其破壞機理總結為：在形成完全的塑性反應之前，出現某種程度的塑性應變，由此而消耗的能量自然的構成結構等效粘滯阻尼的一部分；當完全進入塑性變形后，產生塑性漂移，并在單方向發展直到倒塌發生。他認為塑性反應階段，保證結構不破壞的條件是讓其保有足夠的耗能能力。

3.2 橋梁抗震設計的措施

1）體系的整體性和規則性。橋梁的整體性要好，上部結構應盡可能是連續的。較好的整體性可防止結構構件及非結構構件在地震時被震散掉落，同時它也是結構發揮空間作用的基本條件。無論是在平面還是在立面上，結構的布置都要力求使幾何尺寸、質量和剛度均勻、對稱、規整，避免突然變化。

2）提高結構和構件的強度和延性。橋梁結構的地震破壞源于地震動引起的結構振動，因此抗震設計要力圖使從地基傳入結構的振動能量為最小，并使結構具有適當的強度、剛度和延性，以防止不能容忍的破壞。在不增加重量、不改變剛度的前提下，提高總體強度和延性是兩個有效的抗震途徑。剛度的選擇有助于控制結構變形；強度與延性則是決定結構抗震能力的兩個重要參數。

4 結論

綜上所述，橋梁質量缺陷是現代橋梁工程中常見的問題，加固維修技術也不局限于以上提到的方法，生活中也滿足不了實踐的需要，新的技術還有待于進一步去研究。

[1]肖玉輝，沈立宏.混凝土橋梁病害成因分析及對策研究[J].中外公路，2004(1).

[2]龐欣.公路橋梁常見病害分析與維修加固技術[J].黑龍江科技信息，2010(17).