混凝土橋工程常見結構缺陷及加固處理

【摘 要】本文結合筆者工作實踐，首先分析了混凝土橋工程常見結構缺陷與產生的原因；其次分析了混凝土橋工程結構缺陷的危害；最后探討了混凝土橋工程加固處理技術。以保證混凝土橋工程順利進行。

【關鍵詞】混凝土橋工程；常見結構缺陷；產生的原因；危害；加固處理技術

在混凝土橋工程建設與使用的過程中，會不同程度地存在著各種損傷及結構缺陷，這些損傷及結構缺陷會不同程度影響橋梁的使用功能，綜合了解并掌握橋梁損傷及結構缺陷情況，在客觀上，進行其對橋梁結構產生影響的判斷，會對橋梁使用功能的充分發揮以及安全行車產生相當重要意義。

1 混凝土橋工程常見結構缺陷與產生的原因

對于混凝土橋梁結構，其出現的每種缺陷，按照它們的不同結構類型形式、缺陷形式及部位，一般情況下，能夠劃分成為表層與內部缺陷。蜂窩、混凝土老化、剝落、表面裂縫、麻面、露筋、磨損、表面腐蝕、掉角與構件變形、接縫不平、孔洞、層隙是混凝土結構的表層缺陷；混凝土抗滲標號、強度標號及抗凍標號不足，內部空洞及蜂窩，鋼筋數量、型號及位置不正確，焊接質量不高與混凝土保護層不夠以及鋼筋銹蝕就是混凝土內部缺陷。

施工或者設計不正確就會造成混凝土結構表層缺陷，比如：對于蜂窩，進行混凝土灌筑的過程內，要是應有的振搗缺少，進行運輸的過程內混凝土發生離析，進行支模時，沒有嚴實的模板縫隙，會造成水泥砂漿流失，這些均能夠產生蜂窩。由于材料配比及結構設計不合適，混凝土粗骨料粒徑過大及鋼筋間距太密或者坍落度太小的情況下，此時也會形成蜂窩；對于麻面，由于進行施工時，運用了不光滑表面的模板，模板在濕潤的時候沒有足夠的充分，導致模板吸收橋梁體表面混凝土內的水分，最終造成了麻面出現；對于空洞，能夠由施工及結構設計過程內尋找其產生的原因。在進行結構設計時，鋼筋選配要是不恰當，鋼筋布置太過緊密，就可能導致此病害出現，另外，進行施工時，鋼筋網卡住了碎石，還沒有充分振搗，持續灌注上層混凝土，發生嚴重的漏漿也可以導致空洞現象產生[1]。

特別地針對鋼筋混凝土橋工程，實踐實驗證明，混凝土結構的任意破壞及損傷，一般情況下，均是事先在混凝土內有裂縫的出現，反映混凝土結構病害缺陷的晴雨表就是裂縫。材料內部的微裂縫及初始缺陷發生擴展都會造成混凝土結構的裂縫。許多原因會造成裂縫，然而能夠總結為非結構裂縫與結構裂縫。對于非結構裂縫，變形會造成此種裂縫，混凝土收縮及溫度發生變化造成的結構變形在受到制約時，結構內部就有拉應力的產生，當這種應力到達混凝土抗拉強度極限值的時候，就會導致混凝土裂縫的出現，一旦裂縫發生，變形獲得釋放，拉應力此時就消失；對于結構裂縫，外荷載的作用會造成此類裂縫，主要有扭曲裂縫、彎曲裂縫、剪切裂縫、斷開裂縫以及局部應力造成的裂縫，裂縫的寬度與分布和外荷載具有一定的關系。此種裂縫出現，暗示著結構承載力也許不足，也許具有別的嚴重問題。根據調查資料，在這兩類裂縫內，變形造成的裂縫占主導地位的大約占有80%，荷載造成的裂縫占主導地位的大約占有20%。

橋梁墩臺的缺陷主要有自身裂縫、傾斜、變位、沉降及位移。混凝土的凍漲造成剝離、混凝土的風化與船只發生碰撞導致的表面混凝土擦痕露筋是鋼筋混凝土的墩臺身較為常見的缺陷；墩臺身沿箍筋、主筋方向的裂縫是較為常見的裂縫形態，一般情況下，這些裂縫數量不多。砌體的砌縫砂漿的風化、大體積混凝土內部的空洞造成的破損是磚石、混凝土墩臺身較為常見的缺陷。墩臺身的豎向、網狀裂縫，順著墩臺身高度方向延伸發展是較為常見的裂縫形態。

針對墩臺基礎，處于水中的橋墩，由于直接擋水，一般的沖刷除此之外，另外還會有局部沖刷，使局部斗形河床形成。當河床是厚砂礫卵石層的時候，鉆孔灌注樁會發生巨大的磨損，更深會使樁中鋼筋外露出來，根據相關的文獻資料，在低水位之下，凍結線之上或者沖刷線的附近，墩身或者基礎經常存在環帶狀腐蝕，在基礎周圍，表面比較松散，在嚴重的時候，會有混凝土空洞的形成。針對中、小橋混凝土或者漿砌片石擴大基礎，它們的缺陷往往是基礎下沖空、基礎松散破裂，在橋梁墩臺有位移、傾斜或者活栽作用的端頂位移比較大的情況下，經常可能是基礎發生病害，需要進行挖探檢查，當圍堰防水或者河床沒水時，能夠直接挖到基礎進行檢查；針對置于不大水流速的淺水墩臺，能夠使用圍堰抽水開挖檢查，還能夠運用激光探測的方法，進行墩臺基礎沖空、裂縫及斷裂等病害的檢查。

2 混凝土橋工程結構缺陷的危害

在一般情況下，對于鋼筋混凝土橋主梁，其表層缺陷雖然不能造成大的安全問題，然而因為它經受外部、內部不利因素的各種影響，再加上長期的持續惡化，擴大的危險性時常存在，會造成鋼筋腐蝕加劇，混凝土強度降低，混凝土構件有效尺寸減小，結構的耐久性會極其降低，在嚴重時候，能使結構的剛度及強度削弱，使結構的使用壽命縮短，對橋梁結構的安全使用產生了危及。對于內部缺陷，其結構裂縫 ，主要包括受力裂縫具有的危害性會更大，對結構的安全使用產生直接的危及，在嚴重的時候，會造成結構的直接破壞。所以應該及時維修結構的表層缺陷，防止表層損壞的更深擴大，杜絕更嚴重的破壞發生。針對結構的裂縫與內部缺陷，需要積極查清它的規模與產生原因，及時進行處理，在必要的情況下，采用加固補強的措施實施處理[2]。

3 混凝土橋工程加固處理技術

3.1 植筋加固橋面技術

對于服役中的舊橋，它們的很大部分橋面就是鋼筋混凝土橋面，在長時期的使用中，它們的損壞并未很多，其是基本完好的，然而面對增長的交通量，他們的不堪重負傾向開始出現。對于這些橋面，進行舊橋面的完全鑿除、新橋面的鋪換，不僅費時費工，而且經濟效益很不理想。所以，有人便開始使用植筋技術，在舊的橋面上面，再增加一層新的橋面，這樣的做法在充分運用舊橋面的同時，還使施工時間縮減，經濟效益也更加明顯[3]。植筋孔使用電鉆成為孔，同時鉆進還要豎直。完成鉆孔以后，用水沖洗孔眼，保證植筋錨固效果的增加。進行混凝土橋面加固的過程里，對于新舊橋面，它們的連接就是薄弱環節，特別就是界面的抗剪強度。植筋技術運用后，有三部分構成了界面的抗剪強度：植筋的抗剪力、界面混凝土內部結合力以及界面摩擦力。因為植入鋼筋的作用，極大提高了界面的抗剪強度，同時植入鋼筋也使舊橋面的強度具有一定的增加。

3.2 體外預應力加固法

采用預應力技術對結構實施加固，其通過后張法內的體外預應力進行實現的，對布置于承載結構主體以外的鋼束張拉而造成預應力的后張法就是體外預應力加固法。體外預應力孔管、漿體、轉向塊以及錨固體系等構成了體外預應力體系。體外預應力技術可以使施工工期極大縮短。但是在加固之后，會一定影響著原結構外觀，同時不適合用在混凝土收縮徐變大的結構內。它的施工工藝如下：體外預應力的預應力鋼束設置在砼構件的外部，鋼束穿過設置在構件頂部的擋塊以及中部合適位置的轉向塊實施張拉，進而保證砼構件預壓應力的獲得。該做法的主要目標就是使預應力工藝簡化，然而和常規的粘結預應力砼相比較，結構的受力特性較差，同時鋼材用量還大，在目前，主要用在比較大跨度的維修加固或者橋梁工程內[4]。

3.3 FRP復合材料加固橋梁技術

網型樹脂與纖維這兩部分組成了FRP-fiber reinforced polymer。在纖維提供了強度的同時，樹脂還進行了纖維位置的固定，還把荷載均勻分布至纖維上面。其還能把纖維連接至結構表面。E-玻璃纖維、碳纖維以及芳倫纖維是目前較為常用的纖維形式。對于樹脂，一般使用環氧樹脂就可以。FRP復合材料并未進行結構負載的承擔，然而能夠使鋼筋與混凝土更有效地進行工作。比如：混凝土具有優越的受壓性能，然而它的受拉較差。應用FRP復合材料能夠保證混凝土受拉破壞的有效防止，進而使結構的承載能力極大提高。對于粘貼碳纖維加固技術，其運用專門的樹脂，把碳纖維粘貼到混凝土結構受拉表面情況下，碳纖維和原結構組成新的受力整體，鋼筋和碳纖維一起承受了荷載，使鋼筋應力降低，進而確保結構補強加固效果的增加。對于粘貼碳纖維加固技術，它的特點主要是：幾乎未使結構截面尺寸與自重增加，未使凈空高度改變，也很便于施工，幾乎不會使原結構具有新損傷，同時還有優越的抗疲勞性、耐腐蝕性以及耐久性，通過受力分析，能夠多層粘貼實施補強，還能夠靈活掌握其方向性[5]。另外，碳纖維質地柔軟，進行加固后，能使用混凝土砂漿涂敷，或者按照要求，進行各種顏料的涂裝，修復補強未留痕跡。可以在未改變結構外型的基礎上，進行各種混凝土結構物的補強，主要有抗彎、抗壓、抗疲勞、控制裂縫以及撓度的擴展，進行結構延性的增加。

4 總結

應該更深一步增強橋梁的維修養護，大力搞好橋梁的維修養護工作，積極發現橋梁存在的病害缺陷，同時進行可能成因的分析，在掌握成因的前提下，采取有效的加固維修對策，使病害減輕或者消除。

參考文獻：

[1]吳慧敏.結構混凝土現場檢測新技術.長沙：湖南大學出版社.1998：84～85.

[2]郝曉燕.淺談橋梁的加固技術及其應用.山西建筑，2002，28(11):133～134.

[3]椹潤水，胡釗芳等.公路舊橋加固技術與實例.北京：人民交通出版社.2002：93～95.

[4]朱典文，唐小兵，張萬平.橋梁結構的體外預應力加固技術.交通科技，2002，(6): 38～45.

[5]歐陽華林.混凝土橋梁修補加固技術、粘接，2002，23(4):35～37.