淺談混凝土梁橋的維修與加固方法

雷璽

【摘 要】 本文通過結合實例，對混凝土梁橋在維修與加固方面的適用性及必要性進行論述，總結了混凝土梁橋在維修與加固工作中的原理及基本方法，列舉了在這一過程中需注意的重要事項，并為此提出了自己的建議。

【關鍵詞】 混凝土梁橋；維修；加固；適用性

桁架拱橋是以雙曲拱橋為基礎的前提下而改良發展成的一種拱橋，其本身包括造價低、質量輕、外觀好以及易施工等一系列優點，因此，從上世紀50年代至70年代間，便受到了我國各地區的廣泛推廣及應用。伴隨著交通運輸業的不斷擴大發展，車輛的運輸量得到了大幅度的增長，承載重量也隨之不斷增加，從而使得許多桁架拱橋因受力過大從而導致了不同程度上的損壞，對交通運輸業帶來了一定影響，因此受到了世界各國的高度重視，梁橋的維修與加固問題已成為了當今世界中刻不容緩的問題。

1 工程概況

本文選取的梁橋為湖南省內的某拱橋，建于1979年，且為一座混凝土桁架拱橋。該橋主橋跨45米，上部結構為鋼筋混凝土桁架拱單跨，由四片桁架組成，共有三波，采用的腹桿形狀為三角形，跨徑總長45米；拉桿位于上弦桿的節點處；下弦桿節點處則為橫隔板。橋臺規格為空箱式，全長70米，全寬8米，其中橋面寬度為7米，荷載等級為汽-15。

2 梁橋的受損成因

2.1 鋼筋銹蝕

該橋梁的拱片1/3跨處的下弦桿及部分腹桿均出現鋼筋外露現象，且在混凝土中，還存在多處空洞或雜物，由此可見該橋梁在當時建筑時并未得到良好的質量監測。當橋梁中外漏的鋼筋遭遇銹蝕后，會使得鋼筋的受力面積受到減小，其承載能力也會隨之大大降低，從而降低鋼筋的耐久性，嚴重時還會造成構件突然斷裂。混凝土的結構、整體缺陷、保護層厚度、混凝土是否厚實及所處環境的酸堿度都會對鋼筋造成銹蝕。

鋼筋一旦受到銹蝕便會對鋼筋混凝土桁架拱橋的結構產生巨大影響，直接導致混凝土結構遭到破壞從而失去穩定性。

2.2 混凝土裂縫

一處人行道懸臂梁局部因受壓塌陷，混凝土松動產生脫落，導致梁內鋼筋外露；底板局部出現裂紋和水漬，橋面出現坑洞，致使外露的鋼筋因此受到銹蝕；橋梁北側有根立柱出現豎向裂縫，混凝土表層遭到退化，裂縫由于鋼筋的銹蝕引起膨脹，裂縫面積增大。橋面出現裂縫主要是由于橋面的設計標準較低，混凝土強度低、橋梁彎度不夠以及橋面裝層薄弱，都會對橋梁的承載能力造成影響。

隨著現在交通運輸量的大幅度增加，特別是超載車輛，對于橋梁的承載能力更是造成重大影響。橋梁的損傷如若不能進行及時修復，便會引發微彎板破碎，造成路面坑洞增加，也不利于車輛在橋面上的安全行駛。另一方面，由于設計時橋梁的標準荷載較低，混凝土強度較弱，加上車輛對于橋面施加的重量過大，致使得混凝土衰退現象提前，橋梁四周出現裂縫。

2.3 主拱圈病害

主拱圈的橫斷面主要為現澆的鋼筋混凝土，同時拱頂和拱腳處的橫截面剛度相差較大。由于上下兩處剛度相差較為明顯，因此對于橋梁橫向承受力的傳遞具有一定程度上的阻撓作用，并且容易造成縱向裂縫的增加[1]。由于主拱圈的橫向力量薄弱，即便截面上的橫系梁較多，但對拱圈的整體而言，同樣發揮不了較大的作用。由此可見，由于該橋在原設計建設上考慮不夠全面，在對橋進行設計時太過強調材料的節約以及橋梁整體的重量，使用的混凝土在強度等級上較低，鋼筋配置也較少，致使主拱圈的尺寸也隨之減小。

通常情況下，在對橋梁進行施工及建設時，主拱圈在這一過程中主要是用于承載橋身所受的重量，但隨著交通運輸業負荷的不斷增加，主拱圈在其承載力方面也逐漸顯露出了內在缺陷。車輛的大負荷超載在對于橋中心附近的主拱圈進行反復施壓，因而導致主拱圈在中拱波處出現了縱向裂縫。

2.4 橋面破損嚴重

在該橋橋面上，發現其存在部分磨損、開裂以及骨料外露等現象，有些部位還出現一定程度上的破碎、坍塌以及鋼筋銹蝕，同時還出現路面輕微塌陷、橋面鋪裝層嚴重破損。根據其破損原因可作出以下分析：（1）根據觀察所得的數據表明，橋上車輛的大幅度增長以及超重行駛，致使橋梁所承壓力超出了原規定范圍和路面的標準軸載，從而造成橋身出現開裂現象；（2）橋面板缺乏基礎穩定性，且橋內填充物分布不一、對面層剛度不一、沉陷不一，減少了橋梁的鋪裝層使用壽命；（3）橋面縫隙接處處理不當，變形縫隙數量較多，致使拱橋橋墩出現變形縫隙，嚴重影響了橋墩的承載能力。

3 混凝土梁橋維修加固的基本方法

3.1 上部結構的維修加固方法

3.11橋面補強加固法

橋梁橋面的維修加固，主要根據橋梁的具體情況，從而采用不同的加固方法。對于建立年限短、受損較輕的橋梁，當其混凝土強度仍屬于規定值時，可先對橋梁所存在的病害進行逐一處理，并在以原設計橋梁承載能力的基礎上，對橋梁進行加鋪碎石及瀝青的維修方式；當橋梁受損程度較重且建造年限較長時，則需采用拆除、修復的維修方法[2]。

此橋損害程度較輕，可通過對橋面表層進行清縫處理后，往縫隙中灌入環氧樹脂漿進行填補，之后再往橋面加鋪一層瀝青，最后鋪上一層瀝青碎石層，碎石的規格為AM-10，平鋪厚度約為3cm。

3.12拱圈、拱肋的維修加固方法

通常情況下，使用大拱肋截面和配筋加固法，可解決拱肋的穩定性、強度、剛度以及抗裂性等問題。此方法的使用不僅可以擴大拱肋的截橫截面積大小，還能將拱肋從無筋率轉變為有筋率，提高舊拱肋的強度和硬度、抗彎性及承載能力，減輕或阻止拱肋因受壓過大而導致變形，使得經過維修加固的舊橋梁仍可繼續投入使用。

對于拱圈的加固，通常加固方法為對鋼筋混凝土進行增加拱圈加固的方法，這一方法的使用，在對拱圈進行加固的基礎上，還使得原本破損的舊拱圈連為一體，方便了橋梁的橋面排水。具體步驟為：先將對相對稱的拱圈進行挖開填料，橋中所有的裂縫均采取壓漿處理，從而對橋中的裂縫進行填注修補；對于破損嚴重的橋身部位，在拱圈暴露之后，可先澆筑一道鋼筋混凝土拱板，拱板規格為厚30mm，寬25mm，用于對拱圈進行臨時加固，之后再對整個橋身進行全方面的澆筑一層混凝土拱圈，從而完成對橋梁拱圈的加固[3]。

此外，對于橋梁拱圈的加固還可采用在拱圈外增加套拱的加固方法。這種方法的使用在不破壞橋梁原結構的基礎上對橋梁拱圈進行加固，并且具有工期短、易施工、好控制等優點。主要采用粘貼性鋼板法，對橋梁的主拱片節點進行加固，從而控制大小節點處的混凝土裂縫，加強各節點間的融合，提高橋梁上部結構的整體性。

3.2 下部結構的維修加固方法

下部結構維修加固法主要用于橋墩、橋臺以及橋梁基礎進行加固的方法。在使用此方法進行加固時，需注意基礎開裂、轉動及墩臺等現象，對于橋梁基礎，采取擴大基礎加固法進行加固，可用于橋墩埋度太淺，橋梁基礎承載力不足，且混凝土剛度不足、橋梁墩臺為磚石等情況下的橋梁；對于橋墩，可使用補樁基加固法進行加固，這種方法通過打入鋼筋混凝土預制樁，從而擴大原樁臺面積，以此增強橋墩的穩定性和承載能力，此外還可使用在樁式基礎周圍增加鉆孔樁的方法對橋梁下部結構進行加固。

4 結語

鋼筋混凝土桁架拱橋的受損原因及病害有很多，年限長久、地理環境、混凝土結構、荷載標準高低以及鋼筋老化等因素都會對其造成危害。該文中的橋梁通過將鋼筋混凝土桁架拱橋的典型病害進行集中，并在此基礎上提出了相應的解決對策，為推廣我國混凝土梁橋的加固及維修工作提供了寶貴經驗。

參考文獻

[1] 張開鵬，蔣玉龍，曾雪芳.橋梁加固的發展與展望[J].2010.4（08）：299-301.

[2] 沈金安，李福順，陳景.高速公路瀝青路面早期損壞分析與對策[J].北京人民交通出版社，2010.9（12）：121-124.

[3] 蒙云，盧波.橋梁加固與改造[M].北京人民交通出版社，2011.3（17）：89-92.