淺談高速公路鋼筋砼橋梁損傷的類型與加固處理

■石慧麗 ■中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710038

在經(jīng)濟(jì)形勢的迅速發(fā)展下，高速公路對促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，提高運輸能力，正顯現(xiàn)出越來越重要的作用。但隨著高速公路負(fù)荷的不斷增大各種損傷問題也越來越多，從而影響了正常的行車速度、通行能力等一系列問題，因此如何預(yù)防、處理高速公路損傷問題越來越迫切需要解決。只有處理好高速公路損傷問題才能保證人們?nèi)粘３鲂?、保證國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。下面就針對目前高速公路通常出現(xiàn)的鋼筋砼橋梁損傷情況，怎樣找到在施工中即快捷又經(jīng)濟(jì)實惠并能最大程度上延長鋼筋砼橋梁的使用壽命的方法進(jìn)行研究。

1 高速公路鋼筋砼橋梁的損傷類型及造成的原因

高速公路鋼筋砼橋梁的損傷類型主要有:混凝土質(zhì)量缺陷、混凝土抗壓強度、鋼筋保護(hù)層厚度、混凝土觀感質(zhì)量等。

目前，造成高速公路鋼筋砼損傷的原因很多，而在施工過程中也會有很多種因素能造成鋼筋砼橋梁受到損傷。但總體歸納起來不外乎鋼筋砼橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料設(shè)計、施工質(zhì)量及通車后使用和處理防治管理等等方面的問題。例如鋼筋砼橋梁結(jié)構(gòu)在前期的設(shè)計方面，許多設(shè)計單位都是照搬照抄以往“強基薄面”的設(shè)計理念，設(shè)計方式幾乎全是半剛性基層混凝土鋼筋橋梁，然而“強基薄面”的設(shè)計理念已不能適應(yīng)當(dāng)今高速公路快速發(fā)展的形勢。首先，造成鋼筋砼橋梁出現(xiàn)大范圍的水損壞也可能是在現(xiàn)場施工過程中對排水結(jié)構(gòu)沒有考慮周全;其次，給鋼筋砼橋梁的質(zhì)量帶來嚴(yán)重威脅的也可能是由于在選購材料時缺少對施工現(xiàn)場自然因素了解，導(dǎo)致選購的材料在現(xiàn)場施用的過程受周圍氣候環(huán)境的影響，從而出現(xiàn)鋼筋砼橋梁的腐蝕和損壞現(xiàn)象。另外，鋼筋砼橋梁在正式進(jìn)入運營后的維護(hù)及管理工作等，若這些后期工作跟不上日益增長的交通運輸量，及不斷加大的車輛軸載，不僅會帶給鋼筋砼橋梁很大的損傷，還會大大縮短鋼筋砼橋梁的使用壽命。

2 高速公路鋼筋砼橋梁損傷的加固處理方法

2．1 碳纖維加固法

碳纖維加固鋼筋砼橋梁的工作原理:主要是用專業(yè)的結(jié)構(gòu)膠粘貼在鋼筋砼橋梁表面以補強構(gòu)件的承載力和延性，通過結(jié)構(gòu)膠傳遞剪力而達(dá)到共同工作的目的。碳纖維只有在鋼筋砼橋梁出現(xiàn)損傷性裂縫時才會被動地加入到到抗剪工作中并逐漸發(fā)揮其功效。試驗表明粘貼碳纖維布可很大程度上提高鋼筋砼柱斜截面承載力?？偠灾?，粘貼碳纖維布的抗剪能力主要有以下兩個方面:⑴為了有效控制斜裂縫的繼續(xù)開展，位于斜裂縫相交處的碳纖維直接參與到鋼筋砼橋梁的抗剪中，承受部分剪力;⑵為了保證斜裂縫頂端砼剪壓區(qū)的有效高度，碳纖維壓條對部分斜裂縫的發(fā)育也起到抑制作用，從而提高位于斜截面的骨料的咬合力。

碳纖維加固鋼筋砼橋梁的試驗分析:

第一，按照目前國內(nèi)外的研究常規(guī)，因受時間和外界環(huán)境的限制，本試驗采用對鋼筋砼橋梁構(gòu)件用12V直流電源進(jìn)行加速腐蝕的方式進(jìn)行。首先用電烙鐵把鋼砼柱與導(dǎo)線焊接好，并對焊點用浸透環(huán)氧樹脂的薄棉布條加以包裹進(jìn)行處理，使電源的陽極和鋼砼柱通過電源線串聯(lián)起來，且電源的陰極和外簧不銹鋼片連接，然后再通過氯鹽液，使其形成電化學(xué)回路實現(xiàn)電流流通，以促使鋼砼柱加速腐蝕。

第二，加載試驗:該試驗采用QF50-20K液壓千斤頂和反力架對鋼筋砼構(gòu)件進(jìn)行加載，這樣就避免了加固試驗需要花費很長一段時間弊端。目前一般采用的試驗是通過對砼構(gòu)件恒定加載70%極限承載力來完成的。

第三，為確保試驗結(jié)果能真實地反應(yīng)實際情況，避免因長時間加固試驗及受自然環(huán)境等因素的干擾，本次試驗采取了以下措施，該試驗為得到因鋼砼柱腐蝕導(dǎo)致構(gòu)件損壞及碳纖維對鋼筋砼橋梁構(gòu)件進(jìn)行抗剪加固的效果，且保證不銹鋼陰極片和混凝土表面能夠充分接觸，因此分別在加固試驗柱的碳纖維間隔區(qū)和不銹鋼陰極片間塞了一些薄棉布。

2．2 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法的工作原理:利用粘接劑和錨栓的粘貼錨固能力，實現(xiàn)鋼板與大型砼結(jié)構(gòu)的受拉面或其余薄弱位置的固定，從而達(dá)到共同抗彎、抗剪。該方法是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù)，其主要特點是施工方便，技術(shù)安全可靠，短時間內(nèi)加固效果較好，且構(gòu)件原尺寸基本不會變動等。該技術(shù)通過粘貼鋼板對鋼筋砼橋梁的加固處理，能夠使其原結(jié)構(gòu)剛度獲得進(jìn)一步的加強，并對裂縫的開展起到好的抑制作用，改善鋼筋與大型砼的應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)粘貼鋼板擬提高橋梁的抗彎強度時，可將鋼板粘貼到梁的底部。如果將這兩者當(dāng)成一個整體進(jìn)行設(shè)計，可實現(xiàn)對鋼板和大型砼局部剪切強度的有效控制，如將鋼板粘貼到構(gòu)件的側(cè)面，需要注意要使鋼板與原構(gòu)件內(nèi)部抗剪鋼筋保持一致的方向。另外，適合在鋼板產(chǎn)生屈服前期采用該加固方法，以保證大型砼不會出現(xiàn)剪切及正應(yīng)力破壞。

2．3 增加橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法

該方法是利用增加體外預(yù)應(yīng)力方法進(jìn)行加固的，體外預(yù)應(yīng)力是后張無粘接預(yù)應(yīng)力的一種，這種方法能使被加固的構(gòu)件應(yīng)力水平降低、且加快工期等特點，最大的特點是適用在大跨度構(gòu)件、重型結(jié)構(gòu)以及基于高應(yīng)力或高應(yīng)變狀態(tài)下的大型砼構(gòu)件等效果最佳，但加固后對原結(jié)構(gòu)外觀有一定的影響。該方法是將預(yù)應(yīng)力鋼筋布置于大型砼截面之外的技術(shù)，體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)件包括:體外預(yù)應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等幾種，但該方法不能在溫度超過60℃的環(huán)境下使用，也不宜用在收縮徐變較大的大型結(jié)構(gòu)上，只有在防銹和防腐蝕條件較好條件下才能獲得好的加固效果。

3 結(jié)束語

每一種高速公路鋼筋砼橋梁損傷的加固方法都有一定的針對性和局限性，所以在實際操作過程中需根據(jù)實際情況選擇跟設(shè)計要求相符的處理方法，只有這樣處理結(jié)果才能夠達(dá)到理想的效果。為得到即合理又經(jīng)濟(jì)的方案，就要對達(dá)到治理結(jié)果的方法分別針對其在使用階段技術(shù)的可靠性、施工過程的難易度、工程造價的高低、工期的長短及對外部環(huán)境的要求等進(jìn)行綜合評比。目前，為了延長高速公路鋼筋砼橋梁的使用壽命，減少其出現(xiàn)裂縫或開展，提高其抗剪力，保證交通生產(chǎn)的良好運營，在鋼筋砼橋梁損傷處理的技術(shù)應(yīng)用過程中要不斷總結(jié)經(jīng)驗，除以上幾種處理方法外摸索出更簡捷、更經(jīng)濟(jì)的處理方法。

［1］劉銳．高速公路鋼筋砼橋梁損傷的類型與加固處理［J］．科技致富向?qū)В?/p>

［2］張廣山，趙華，蒙云．影響鋼筋砼橋梁使用壽命的因素之一——砼的碳化機理及其影響因素分析［J］．重慶交通學(xué)院學(xué)報．