舊橋的檢測與加固方法

馬婧

(重慶交通大學土木建筑學院，400074）

舊橋的檢測與加固方法

馬婧

(重慶交通大學土木建筑學院，400074）

本文基于國內外先進技術，通過研究橋梁損壞的主要原因，總結橋梁加固與維修的傳統方法，提出了一些舊橋加固的的新型方法。

橋梁損壞；橋梁加固；維修

1.引言

隨著我國交通建設事業日新月異的發展，交通量日益增加，車輛加重超過原荷載設計等級，在荷載、風、水、溫度變化、結構與材料疲勞效應的共同作用下，安全隱患日益增加，橋梁的正常使用壽命越來越短，因此國內現有橋梁都存在著不同程度的損壞，其承載能力大大降低。為確保橋梁的安全運行，充分利用舊橋的利用價值，有必要進行針對性地橋梁檢測健康綜合評價與加固維修工作。

但是，舊橋的加固與維修也存著實際困難。如有人認為“加固老的不如建座新的”，其繁瑣程度、技術難度更大，設計費用和施工造價利潤偏低，種種原因造成加固舊橋市場發展滯后。盡管如此，隨著交通技術的不斷進步，研究延長橋梁使用壽命的方法，使得有限的建設資金用于急需的工程中，成為各級公路交通部門義不容側、光榮艱巨的任務。各種車輛的荷載等級有很大提高，大量低等級公路被改建擴建，先服役橋梁的耐久性、可靠性越來越受到重視。

2.橋梁損壞原因和現象分析

隨著交通量的日益增加，橋梁超載現象也越來越嚴重，使得橋梁的正常使用壽命越來越短，因此國內現有橋梁都存在著不同程度的損壞。拱橋損壞的主要原因包括：

當時建設要求標準低，公路交通蓬勃發展后車輛荷載增大，經常出現超載行車的情況，形成橋梁損壞；

1) 洪水、地震等自然災害對橋梁的破壞；

2) 軟土地基沉陷和滑動，引起橋梁的破壞甚至倒塌。

3) 由于以上原因及時間的累積，綜合國內各種橋梁的檢測結果，橋梁發生損壞的現象包括：

4) 拱座處地基沉降，拱座產生水平和豎向位移以及傾斜轉動，甚至開裂。拱腳混凝土壓碎開裂，鋼筋局部失穩屈曲崩裂，拱圈拱軸變形，拱圈出現受拉裂縫；

5) 支座破損老化生銹，蓋梁存在錯臺現象，拱座、橋臺、立柱、蓋梁出現裂縫，橫梁存在沿預應力走向的裂縫及端部的豎向裂縫；

6) 混凝土老化，發生堿—集料反應，氯離子侵蝕；

7) 吊桿上下錨固部位工作性能不良，錨箱鋼筋、鋼絞線銹蝕；

8) 橋面鋪裝層出現橫向、網狀裂縫，混凝土碎裂、出現坑槽，橋面板存在空洞、露筋、滲水區域，伸縮縫被泥土堵塞破損，防護油脂變質，略帶積水、滲水現象，且振動厲害。

3.橋梁的檢測與評估

橋梁的檢測內容包括橋梁的結構強度、剛度、整體受力性能和抗裂性能，驗算其是否仍符合原設計要求，檢測橫向分布規律，具體有：

外觀檢測，檢測構件包括主拱肋，吊桿、錨頭、主梁、橫梁、基礎等；

對于外觀檢測中有可能發生銹蝕的錨頭和吊桿進行開封檢測；

靜載試驗和動載試驗分別測量橋梁的抗彎強度、裂縫寬度，及橋梁各截面的動力性能；

橋梁評估指的是評定承載能力，確定材料強度或對結構條件的分類。根據以上檢測數據，國內外常用的橋梁狀態評定體系分為兩類：

對于中小跨徑橋梁，由于數量多、分布廣，往往通過定期或者不定期檢測，其途徑來源于外觀調查、基于設計規范的驗算評定、荷載試驗法、專家系統評定、基于結構可靠性理論、承載能力的有限元模擬。 承載能力的有限元模擬的含義為：用鋼筋混凝土非線性有限元分析的計算機方法，把一座由若干片梁組成的結構先簡化為一片梁，在求出一片梁的承載力后，再加以荷載橫向分布系數求出整座橋的承載能力。

大型橋梁是通過儀器監測數據和人工檢測數據為基礎，用綜合評估的方法進行評估，如層次分析法。層次分析法就是將影響橋梁狀態的各因素分類化，形成一個多層的、每層又包含若干指標的系統，先確定底層的指標狀態，再依次類推到頂層。其具體建模方法包括：常規綜合評估法、灰色關聯度評價法、模糊綜合評估法、模糊神經網絡法等。只要與數學建模方法相關，就使得該評估方案更具可靠性和高效性。

4.橋梁的加固

橋梁加固所采取的措施用以修復各個損傷構件，以維持原狀。綜合考慮全橋構件承載力情況，盡可能恢復至原設計荷載標準。傳統的方法有：

增大截面法：在原結構基礎上再澆筑一定厚度的鋼筋混凝土，用以提高截面的承載力，達到補強加固的效果。該方法僅適用于具有梁肋的橋梁加固，對于板梁、箱梁不宜實施；

塞縫灌漿技術：一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂、砂漿等，具體采用種類應視實際情況而定。在公路舊橋加固中，塞縫灌漿法用得較為普遍，且通過試載及使用觀察，后期效果較好。

隨著技術的進步，新型的加固方法包括：

①粘貼鋼板加固法：利用粘結劑和錨栓，將鋼板粘貼錨固于混凝土結構受拉面或者其他薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結構形成一個整體，從而提高構件的抗彎和抗剪能力，提高原結構的剛度，限制裂縫的發展，改善鋼筋與混凝土的應力狀態。該技術幾乎不改變原結構的尺寸，具有施工簡單、技術可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優點，有很好的推廣前景；

②粘貼碳纖維加固法：碳纖維是用抗拉強度極高的碳纖維經環氧樹脂預浸而成的一種結構增強復合片材，將它用環氧樹脂作為黏結劑, 沿受力方向或垂直于裂縫方向粘貼在受損構件上，粘貼劑作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復合體，使增強貼片與原有的鋼筋共同受力，從而增大了結構抗拉或抗剪能力。該方法能夠有效地提高結構的強度、剛度、抗裂性和延性，控制裂縫和撓度的繼續發展。

③噴射混凝土法：借助噴射機械，利用壓縮空氣或其他動力，將按一定比例配合好的拌和料，通過管道運送并高速噴射到受噴面(巖面、模板、舊建筑物等)上凝結硬化而成的一種混凝土,它具有較高的力學強度和良好的耐久性；

增加體外預應力法：體外預應力屬于后張無粘結預應力體系，具體做法是將預應力鋼筋布置于混凝土截面之外。體外預應力體系由體外預應力孔管、漿體、錨固體系和轉向塊等部件組成，能大大縮短施工工期，降低被加固構件的應力水平，使結構整體承載力顯著提高。但加固后的結構對原外觀有一定影響。此方法適用于大跨度或重型結構橋梁的加固以及處于高應力、高應變狀態下的混凝土構件的加固；

綜合以上結論，橋梁各構件可結合傳統與新型的加固方法，趨利避害，達到更好的修復效果。

5.結論

本文通過總結橋梁加固與維修的傳統方法，并收集了國內外先進的新型技術，對舊橋的加固和維修的一般流程進行歸納，其主要內容為：通過進行試驗檢測，綜合研究檢測數據結果，評估橋梁的承載能力是否滿足設計使用標準，由此針對性的對橋梁進行加固或者維修設計。

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