混凝土橋梁病害原因分析及加固技術研究

摘 要：混凝土橋梁在使用過程中會不可避免的出現損傷和病害，本文針對混凝土橋梁在使用過程中常見的病害形式，對橋梁病害產生的原因進行了分析，并提出了幾種常用的橋梁加固方法，對橋梁施工、養護及加固維修工作有一定的指導意義。

關鍵詞：橋梁病害；裂縫；成因；加固方法

橋梁是確保公路暢通的咽喉，其承載能力和通行能力，是溝通全線的關鍵[1]。然而我國大部分橋梁建于90年代，已經使用多年，大部分橋梁不可避免的出現了損傷和病害，橋梁病害以及其帶來的交通風險在不斷增加，并且嚴重影響了橋梁的使用性能，如不及時修補和維護，還會造成主體結構的破壞[2]。橋梁病害的急劇增長，與當前快速增長的交通極不相稱，因此，正確分析橋梁病害成因，掌握橋梁病害的特點，針對具體問題迅速簡捷地制定相應對策，具有較大的經濟價值和社會效益。

1橋梁常見病害的主要形式

我們按橋梁基礎下部結構、上部結構和橋面鋪裝系等分類把橋梁病害大致歸納如下：

（1）下部結構

實體式墩臺一般是由于基礎開裂或不均勻沉降而引起的豎向裂縫或傾斜；柱式或框架式墩臺由于受力截面小，在荷載增加過大及基礎變位雙重影響的情況下，造成蓋梁或立柱產生裂縫，使立柱鋼筋銹蝕，其承載能力的降低。

（2）上部結構

梁式橋主梁受力狀況一般良好，少部分梁體會由于跨中撓度偏大而出現裂縫，梁底混凝土保護層出現開裂、脫落等現象。另外由于橋下無明顯限高標志，會導致邊粱被車輛撞擊，導致混凝土脫落，嚴重時導致主筋或鋼絞線外露、崩裂，影響粱體的承載能力及結構耐久性。

（3）橋面鋪裝系

橋面鋪裝層病害和伸縮縫毀壞是目前橋梁普遍存在的通病。 橋面鋪裝層病害表現為鋪裝的縱橫向裂縫，鋪裝層剝落。伸縮縫設置在粱端相對薄弱的部位，常見病害形式有[3]：軟性防水材料老化、脫落，接頭活動異常，錨固構件損壞，伸縮縫凹槽填入其他硬物，不能自由變形，構造部位凹陷或凸出等。

歸納起來，橋梁病害主要體現在以下幾個方面：

（1）結構極限承載能力不足；

（2）結構不滿足正常使用狀態要求；

（3）混凝土保護層過薄引起混凝土碳化、鋼筋的銹蝕，嚴重影響使用功能。

2橋梁主要病害的原因分析

2.1鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕、混凝土剝落等病害在下部結構及蓋粱、墩柱和橋臺等各部構件都有發生，可分兩種情況：一種是混凝土剝落開裂后導致鋼筋銹蝕，即先裂后銹：另一種是由于保護層太薄、露筋或滲水等引起鋼筋銹蝕膨脹，使得混凝土剝落，即先銹后裂。主筋銹蝕將導致其有效截面的減少，混凝土剝落開裂后使鋼筋更易銹蝕，如此惡行循環對橋梁的危害是相當大的。鋼筋銹蝕伴有體積膨脹，使混凝土出現沿鋼筋的縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的黏結力破壞，鋼筋截面面積減少，使結構構件的承載力降低，變形和裂縫增大等一系列不良后果，嚴重時會導致結構的完全破壞。

2.2伸縮縫病害

伸縮縫設置在粱端相對薄弱的部位，受橋面溫度變化的影響和車輛荷載的作用頻繁不斷地伸縮變形，因此極易損壞。產生伸縮縫病害的主要原因有：①設計不周引起的伸縮縫損壞；②選型不當引起的伸縮縫損壞；③橋墩臺施工及梁（板）預制尺寸導致實際板端預留間隙與設計間隙懸殊而引起伸縮縫損壞；④設計與實際伸縮量不符引起的伸縮縫破壞等。

2.3橋面鋪裝病害

橋面鋪裝層病害主要表現為鋪裝的縱橫向裂縫，鋪裝層剝落，伸縮縫處鋪裝破損等形式。引起這一病害的主要原因是沖擊荷載；其次是橋梁承載結構功能減弱，如裝配式板橋鉸縫破壞；第三個原因是行車道鋪裝結構存在的問題。

3幾種常見的加固方法

3.1增大構件截面加固法

采用增大構件截面、增加配筋的加固方法可提高梁的強度、剛度、穩定性。這種加固方法是在梁底或側面加大尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度，從而提高了橋梁的承載力。這種方法主要用于梁橋及拱橋拱肋的加固，但這種方法會使上部結構恒載增加，需要現場作業，加固初期需中斷橋下交通，且橋下凈空有所減小。

3.2鋼板粘貼加固法

鋼板粘貼加固法是采用粘結劑和錨栓將鋼板粘貼錨固在混凝土結構的受拉區或薄弱部位，以鋼板代替增設的補強鋼筋，使鋼板與加固的混凝土結構形成整體，可在短期內迅速提高橋梁承載力。這種加固方法具有不改變原結構尺寸、施工簡單、短期加固效果好等優點。隨著FRP材料的出現，采用高強輕質的FRP材料進行外貼加固愈來愈成為工程加固的首選材料。

3.3橋面補強層加固法

橋面補強層加固法通過在被鑿除的舊橋面的梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，使其與原有主梁形成整體，這種加固的原理是通過增大主梁有效高度和抗壓截面強度，改善橋梁荷載橫向分布能力，從而提高橋梁的承載能力。

3.4混凝土錨噴加固

當混凝土梁質量特別低，主梁受力鋼筋銹蝕嚴重，橋梁承載能力不足時，則可考慮在梁底部增設縱向、橫向受力鋼筋，增大混凝土截面，于在實際操作時澆筑混凝土很困難，可考慮采用噴射混凝土的方法。這種加固方法首先是用植筋法將錨筋植入待補強部位的結構內，掛設補強鋼筋網，然后再噴射一定厚度的混凝土，形成與原結構共同受力的組合結構，從而達到提高其承載能力的目的。混凝土錨噴加固技術所用設備簡單、占地面積小、施工機械化程度高、速度快、效率高、節省勞動力，施工過程中不中斷交通，是一種新的橋梁加固技術。

3.5體外預應力加固法

利用預應力索產生的反向預矩，對混凝土粱受拉區施以體外預應力，能較大幅度地減小恒載下構件的變形與應力水平。這種加固方法在自重增加很小的情況下，能大幅度改善調整原結構的受力狀況，提高承重結構的剛度、抗裂性能，不足之處是容易導致超靜定結構發生內力重分布、轉向塊和錨固點存在著巨大的集中力且易受環境的影響。

4結語

橋梁病害是客觀存在的，不可避免的，產生病害的原因是多樣的、復雜的，對受損壞橋梁的加固及維修方法也是多方案的。橋梁病害發現的越早，維修加固越及時，所需費用越少，也越有利于改善結構的耐久性。隨著交通運輸業的蓬勃發展，橋梁的加固、維修、改造技術在道路橋梁中應用范圍也越來越廣，因此我們只有對橋梁病害產生的原因進行深入的分析，確定導致病害產生的因素，針對這些導致病害產生的因素制定科學合理的維修養護管理措施，嚴格按照施工程序控制施工質量才能達到抑制和消除病害所帶來的損害。

參考文獻

[1]侯奎.論維修和加固技術在橋梁病害中的應用[J].工程與建設， 2010， 24(5): 693-696.

[2]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， 24(1): 39-42.

[3]張舍.淺談公路橋梁病害的起因、檢測與加固[J].安徽建筑工業學院學報（自然科學版）， 2005， 13(1): 39-43.