混凝土橋梁補強加固技術(shù)

文/周漢杰 遼寧大通公路工程有限公司 遼寧沈陽 110111

混凝土橋梁補強加固技術(shù)

文/周漢杰 遼寧大通公路工程有限公司 遼寧沈陽 110111

近年來，道路橋梁工程建設(shè)在數(shù)量和質(zhì)量上都有了明顯的提高，道橋工程所面臨的挑戰(zhàn)也更為艱巨。作為基礎(chǔ)工程，道路橋梁在長期使用過程中，會出現(xiàn)不同程度的損壞，造成損失。如何充分利用補強加固技術(shù)，提高橋梁的承載能力，是目前廣泛探討的問題。

混凝土橋梁；補強加固技術(shù)

混凝土橋梁加固補強技術(shù)廣泛應用于我國大小橋梁，對于延長橋梁使用壽命、降低成本等方面起到了積極的作用。目前，貼片碳纖維法已經(jīng)比較成熟，在我國的應用越來越多，而一些先進的混合型補強技術(shù)，雖然還未推廣，但隨著科研的進行和后期改善，和將對未來橋梁加固方法產(chǎn)生重要的影響。

1、混凝土橋梁概況

1.1 混凝土橋梁常見缺陷

混凝土橋梁的常見缺陷分兩種，一種為表層缺陷，以表層剝落、老化、磨損、縫隙、變形等為主，另一種為內(nèi)部缺陷，常見的有混凝土內(nèi)部變形、產(chǎn)生蜂窩或空洞，混凝土強度、抗?jié)B度不足，以及與之相連接的鋼筋由于不同原因產(chǎn)生外露、銹蝕、接頭焊接強度低等。此外，材料的不規(guī)范使用也會引起橋梁缺陷，例如鋼筋型號不對、數(shù)量不足以及放置位置差異等，都會對橋梁質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響。由于混凝土橋梁的缺陷種類多且復雜，因此對于施工人員來說，熟悉和掌握各種類型的橋梁缺陷，是加固工作的基礎(chǔ)。

1.2 混凝土橋梁缺陷產(chǎn)生原因

研究橋梁缺陷產(chǎn)生的原因，可以從幾個方面入手，首先是橋梁荷載分析。由于橋梁在設(shè)計計算時出現(xiàn)誤差，導致在實際受力中，由于力的超限結(jié)構(gòu)應力過大，造成混凝土開裂，而設(shè)計時不考慮施工技術(shù)和水平、施工工具擺放以及順序不當?shù)龋矔斐蓸蛄毫芽p。此外，影響混凝土橋梁質(zhì)量的還有溫度原因，由于隔離層性能不好，混凝土在降溫過程中產(chǎn)生較大的收縮拉應力，出現(xiàn)裂縫。除了荷載與溫度，缺陷影響因素還有地基變形、鋼筋銹蝕等。前者產(chǎn)生于自然原因，如地基的不均勻沉降和位移，而后者則是由于混凝土澆筑不足，鋼筋表面氧化膜破壞，截面積減小，承載力降低，最終導致橋梁裂縫。

1.3 目前加固補強技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前常用的混凝土橋梁加固技術(shù)有貼片碳纖維法、體外預應力加固法、增加構(gòu)件截面法等，其中，貼片碳纖維作為較為先進的加固技術(shù)，在國外許多國家已經(jīng)得到推廣，且已形成較為成熟的行業(yè)規(guī)范。我國雖然在這一領(lǐng)域起步較晚，但已有了不小的發(fā)展。普通碳纖維貼片技術(shù)在使用中有較多限制，通過對碳纖維施加預應力的方法則能夠有效避免傳統(tǒng)缺陷，提高加固效果。現(xiàn)階段對這一方法的研究主要從三個方面進行，通過千斤頂對構(gòu)件施加壓力或間接采用反力臺座，在加固構(gòu)建產(chǎn)生彎曲后，將碳纖維片貼于構(gòu)件表面，或是利用反力裝置拉伸碳纖維片材，這一方法在實際中較為適用。將碳纖維與預應力加固相結(jié)合的方法雖然具有較大優(yōu)勢，但其研究成果還較少，因此還停留在試驗階段。

2、混凝土橋梁補強加固技術(shù)

2.1 碳纖維加固法

碳纖維近年來常見于混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁加固，加固方法基于混凝土的結(jié)構(gòu)原理，即鋼筋與混凝土之間良好的協(xié)調(diào)性，以及鋼筋在彈性模量與抗拉強度上的優(yōu)越性。粘貼碳纖維法就是指利用碳纖維的高強度與相近的彈性模量，將粘結(jié)樹脂涂布到混凝土上，使碳纖維與混凝土結(jié)合，提高混凝土強度的方法。采用這一方法時，要注意以下步驟，首先，利用環(huán)氧樹脂對具有表面缺陷的混凝土進行填補，同時對表面進行清洗和打磨，使其露出完全清潔和光滑的表面，保證碳纖維處理的有效性。其次，在碳纖維的涂布之前，應先使用環(huán)氧樹脂涂料進行基層加工，這一方法是為了提高混凝土與樹枝的粘合力，對于涂布后仍顯現(xiàn)出的表面孔隙，要使用膩子處理并再次打磨，避免粘貼時表面接觸不充分。碳纖維片的粘貼前后都要用粘結(jié)劑進行處理，且貼片效果受操作人員技術(shù)水平影響很大，因此需要在嚴格的技術(shù)標準下進行。碳纖維粘貼完成后，還需要一段時間的維護，需考慮溫度、天氣及人為因素的影響，保證其穩(wěn)定性。此外，對修補后的區(qū)域還可進行其他性能處理，以滿足加固的額外要求。

2.2 預應力加固法

預應力加固法是通過改變橋梁受力體系，提高橋梁承載能力的方法。在橋梁加固方法的發(fā)展中，體內(nèi)預應力方法得到了優(yōu)先推廣，其較高的使用效率、極限狀態(tài)良好的承載能力以及鋼索內(nèi)置的特點使其先于體外預應力方法，在許多國家得到了采用。體外預應力加固原理雖然很早提出，但一些問題如鋼筋侵蝕等問題無法得到改善，制約其發(fā)展。近年來，隨著科學理論和技術(shù)的提高，體外預應力突破了其原有壁壘，同時在改進材料、改變施工手段上不斷發(fā)展，形成了目前較為成熟的加固手段和技術(shù)，用于混凝土橋梁特別是斜拉橋的修繕中。體外預應力技術(shù)可應用于兩類構(gòu)件，受彎構(gòu)件和受壓構(gòu)件。受彎構(gòu)件采用拉桿加固法，使用時要根據(jù)受彎截面的不同做出相應的調(diào)整。受壓構(gòu)件則采用撐桿加固法，通過與橋梁連接的撐桿分擔橋梁所受應力，從而降低橋梁載荷，在實際使用中較為常見。

2.3 增大構(gòu)件截面加固法

增大構(gòu)件截面法指通過增加鋼筋或混凝土截面積等進行橋梁加固的方法。增加鋼筋方法需在混凝土保護層上進行處理，再通過焊接連接新舊主鋼筋、接長箍筋，以及恢復混凝土保護層，實現(xiàn)補強。在這一過程中，應注意箍筋頂部的位置，以及新建保護層的涂飾處理。除鋼筋加固外，混凝土加固方法也同樣適用。可采用加厚橋面板以及增加梁肋兩種途徑。前者通過增建鋼筋混凝土，來新建橋面，使之與原有橋面聯(lián)合，起到補強作用。后者則是直接增大截面尺寸或增添鋼筋，提高其強度。增大構(gòu)件截面法操作較為簡單，但需要一定的施工條件，例如加厚橋面板需中斷橋上交通等，使用時有一定限制。

結(jié)語：

混凝土橋梁的補強加固工作需對各類缺陷的了解，以及對加固技術(shù)和手段的熟悉。橋梁的加固不僅要考慮其使用質(zhì)量，也要考慮其經(jīng)濟效益。一些新材料如碳纖維材料的應用，在保證使用要求的同時，能夠簡化施工步驟，降低成本。因此，發(fā)展加固技術(shù)，提高施工水平至關(guān)重要。橋梁加固關(guān)系著人們的生命財產(chǎn)安全，混凝土橋梁作為其中的重要組成部分，對于維護社會穩(wěn)定、促進社會發(fā)展具有不可忽視的作用。

[1]史迎青.橋梁加固的研究與應用合肥工業(yè)大學[D].2012年.

[2]葛凱，牛斌，等.碳纖維技術(shù)在橋梁加固工程中應用的探討[J].中國鐵道科學，2013.