試論橋梁上部結構常見病害及可選加固問題

摘要：舊橋加固的關鍵就是根據其不同的缺陷與病害，明確加固目的和預期達到的加固效果，才能有針對性的選取合適的加固方法。

關鍵詞：橋梁上部結構；病害分析；加固方法

1 引言

近年來，隨著經濟的發展，引起的公路橋梁問題也大大增加，同時長期在自然環境(大氣腐蝕、溫度、濕度變化等)和使用環境(荷載作用頻率的增加、材料與結構的疲勞等)的作用下，許多橋梁已漸漸不能適應現代交通的要求，直接威脅著人民生命財產的安全。因此，對橋梁結構的維修、加固和修復等方面的研究和工程應用，已經引起了廣泛的關注[1，2]。

我院通過理論研究和大量的舊橋加固實例，技術人員已經總結出許多行之有效的加固改造方法。如能對其加以正確應用，不但可以提高舊橋的承載能力、剛度和耐久性，相對于重建新橋還可以節約大量的建設資金。因此，舊橋加固的關鍵就是根據其不同的缺陷與病害，明確加固目的和預期達到的加固效果，才能有針對性的選取合適的加固方法。

2 橋梁上部結構常見病害及加固方法

2.1 預應力混凝土簡支板橋

簡支板橋是小跨徑橋梁常用的結構形式，鋼筋混凝土板橋的跨徑常為5—13m，有空心板和實心板，施工方法有預制裝配和整體現澆。預應力板橋的跨徑常為10～20m，一般為空心板，預制裝配的較多。

（1）常見病害

1)裝配式簡支板可能在橋面鉸接縫處出現縱向裂縫，這主要是由于鉸接縫施工質量差，造成各板塊的整體性連接差。

2)產生支座脫空現象，由于每塊板的兩端各有兩個支座，每跨橋都有較多支座，如果施工時支座墊石標高有誤差，或預制安裝時板有翹曲，或墩臺有不均勻沉降都會導致部分支座脫空。

3)板底出現縱向裂縫，預應力混凝土裝配式簡支板橋大多采用先張法施工，如果由于施工原因造成底板過薄，使得預應力筋周圍混凝土局部應力過大，或者由于混凝土中的氯鹽添加劑或者混凝土碳化造成鋼筋銹蝕，均可能產生板底縱向裂縫。

4)若橋梁采用單塊板寬大于l m的空心板，即相當于小箱梁，腹板厚度不大時，有可能出現剪切斜裂縫。

（2）可選的加固方法

1)對板底產生的縱、橫向裂縫，當縫寬超過規范的限值時，均可采用粘貼鋼板法或粘貼碳纖維復合材料加固法，但該方法對解決跨中下撓的效果不好。

2)預應力加固法，在板底錨固多根平行的預應力細鋼絲，張拉后覆蓋特制混凝土，或者設轉向托架后折線形鋼束張拉，預應力鋼索穿過兩端板中斜孔錨固于鋪裝層下。

3)改變結構體系法，如簡支板橋變連續板橋，小跨徑板橋可在跨中或跨中附近增設橋墩或斜撐，但應注意在中支點負彎矩區，應結合橋面改造，增設足夠的受拉鋼筋，以上兩種方法對解決跨中下撓效果較好。

4)錨噴混凝土加固法，在板底錨固鋼筋網后，噴射混凝土覆蓋，其實質是增加板底配筋。

5)對橋面鉸縫處的縱向裂縫，只有通過橋面改造來解決，如增加橋面橫向鋼筋位置，加厚鋪裝層等。

6)對板橋支座脫空現象，可采用更換、加鋼墊板、楔筋等方法解決。

2.2 預應力混凝土連續板橋

預應力混凝土連續板橋一般采用實心板截面或空心板截面，大多采用現澆施工，預應力混凝土連續板橋一般采用后張法，有等高度和變高度截面形式。城市橋梁中的跨線橋、人行橋用的多一些。

（1） 常見病害

1)板橋各跨中附近板底由下而上的多條豎向裂縫，橫向有可能貫通，豎向彎曲裂縫，表明抗彎能力不足。

2)墩頂處橋面開裂，橋下滲水，一般會橫向貫通，裂縫可能有一條到多條，可能由活荷載引起，也可能由墩臺不均勻沉降引起，說明負彎矩較大，支點截面抗彎能力不足。

3)各跨中附近板底出現縱向裂縫，可能是混凝土保護層太薄，預應力筋周圍混凝土局部應力過大，或是混凝土中的添加劑等原因使鋼筋生銹，導致沿鋼筋產生裂縫。

4)跨中下撓，可能是由于施加的預應力不足，或是跨中鋼筋混凝土板底豎向裂縫過多、過寬導致剛度降低，撓度增大。

（2）可選加固方法

1)對板底裂縫，當縫寬超過規范要求時，可采用粘貼鋼板或粘貼碳纖維復合材料加固法。

2)對墩頂處橋面開裂，可采用在負彎矩區的混凝土鋪裝層內增設受拉普通鋼筋或局部預應力筋，提高支點截面抗彎能力。

3)預應力加固法，在板底設轉向托架，按折線形布束張拉，此法對各種原因受力產生的病害均有利。

4)改變結構體系法，如在跨中或跨中附近增設斜支撐，解決跨中下撓過大，或預應力不足，但應增強支撐面負彎矩區的受拉鋼筋。

2.3 預應力混凝土簡支梁橋

預應力混凝土簡支梁是所有運營中橋梁數量最多的梁橋，其斷面形式常有T形、I字形、箱形和各種形式的組合。預應力混凝土簡支梁跨徑一般在16～50m，少量有更大的跨徑。施工方式大多采用預制裝配，少量采用現澆施工。由于呈肋板形截面，自重輕、抗彎能力及跨徑比板橋大，病害種類也較多。

（1）常見病害

預應力混凝土B類構件允許出現裂縫，A類構件正常使用條件下不允許出現裂縫，常發生的病害有：①跨中附近梁底由下而上的豎向彎曲裂縫，數量隨跨徑增大而增多，恒載裂縫寬度有可能超過規范限制值，有的還伴有跨中下撓過大。②兩支撐段附近腹板上的斜向裂縫系主拉應力過大或腹板抗剪不足等引起的剪切病害。③梁腹板上的豎向裂縫，多位于薄腹板的中部，中間寬兩頭細，多為混凝土養護差、或溫度變化、或腹板上的水平筋太少等原因所致的收縮裂縫，主要影響結構的耐久性。④橋面上沿翼緣板接縫處的縱向裂縫，較多發生在預制裝配T梁橋翼緣采用鉸接或橫向聯系受損較大的裝配式簡支梁橋中。此種病害會造成惡性循環，加重單片梁的其他病害程度。⑤張拉錨具的錨下縱向裂縫，長度一般不超過梁高，主要為錨下局部應力集中產生的劈裂拉力所致。⑥沿預應力鋼束的縱向裂縫，主要為預應力鋼束保護層過薄，鋼束處局部應力過大產生劈裂或混凝土保護層碳化后預應力筋生銹所致。⑦跨中下撓過大，超過規范容許值，跨中截面不一定開裂。主要為施加預應力不足或預應力損失過大所致。

（2）可選加固方法

1)對梁底彎曲裂縫和沿預應力筋的縱向裂縫，可采用粘貼鋼板、粘貼纖維復合材料的方法加固，也可采用增大截面法加固。增加鋪裝層厚度，加大截面受壓區面積對提高抗彎強度和剛度有利，但增加高度有限，同時也增加自重，如果增加梁底截面高度，實際上增加配筋。

2)對于腹板上的斜裂縫，可在與裂縫反向并近似于水平線成450，即大致正交于斜裂縫的方向粘貼鋼板或纖維復合材料；對梁高度矮，鋼板或纖維錨固長度不足時，可粘貼成u形箍和加壓條的形式。

3)對于腹板上的收縮裂縫和錨固區的裂縫，視縫寬大小采用環氧封閉或灌縫處理。

4)對橋面縱向裂縫，可結合鋪裝層改造增加厚度和橫向配筋，或者增加、加大橫隔板。

5)對病害較多、較重的某一單片梁，條件許可時，可割開橫向聯系更換增大剛度后的新梁，同時減少其他梁的荷載分布。多數情況下邊梁病害較重。

3 結語

由于現役橋梁中引起病害的原因多種多樣，我們應根據實際橋梁的病害原因，并結合加固前后檢測結果，采用最優的加固方法，使加固后的承載能力滿足設計要求，并加強橋梁的后期養護與管理，保證橋梁的長期安全、正常運營。

參考文獻

[1]梁峰，沈小平. 下塘大橋上部構造的裂縫成因與加固[J]. 公路與汽運， 2008，(5)

[2]張鵬. 橋梁上部構造的養護、維修與加固[J]. 黑龍江交通科技， 2009，32(4)