對某預應力鋼構連續梁橋的病害分析及加固

鄧春華

(重慶交通大學 河海學院 重慶 400074)

對某預應力鋼構連續梁橋的病害分析及加固

鄧春華

(重慶交通大學 河海學院 重慶 400074)

當今交通運輸業迅猛發展，舊橋受到當時結構設計、材料強度、施工階段環境等影響，其設計通車量遠遠不能滿足現狀，從而產生病害和承載力不足的問題。文中結合工程實例，對受損的預應力鋼構連續梁橋進行病害成因分析，針對梁橋結構產生的裂縫等病害，采取粘貼碳纖維布進行維修，而后該橋的安全性、適用性和耐久性都滿足了設計要求。

病害分析；裂縫；粘貼碳纖維布加固

引言

濟南黃河二橋，位于濟南西北，南北橫跨黃河之上，西接濟聊一級汽車專用路，終點(樁號 K100+630)接通與濟青高速相接的北聯路線，南通泰安。該橋為濟南西外環的組成部分，全長5750米，寬35.5米，雙向6車道；主橋為長947.66米的預應力鋼構連續梁體系，該連續梁分為5跨，最大跨徑為210米；其南北引橋均為35米的簡支T型梁。設計荷載為汽-超20、拖-120。該橋于1996年開始修建，1999年完成通車。隨著交通量、車輛載重的不斷增加，梁體底面出現了大量嚴重程度不同的裂縫，所以對該橋梁進行病害成因分析及加固維修。

1 橋梁概況

該橋梁體下部受拉面出現裂縫，很有可能是體內配筋不足，材料強度不足，不能滿足承載能力的要求，T型簡支引橋的梁肋部位出現少量細裂縫和殘缺，主橋和引橋的某些腹板部位出現細裂縫。值得一提的是，橋墩表面也有少量裂縫出現。

2 橋梁病害成因分析

該橋最大的病害就是存在大量的裂縫，這些裂縫在不同部位的寬度和發展方向各不相同，并且嚴重程度也各不相同。

對于梁體底面出現的裂縫，可能有以下幾種原因：1）梁體混凝土強度不足，鋼筋設置偏少，導致橋梁本身承載力不達標；2）橋梁實際受力超過了梁體結構受力設計值，使梁體的結構安全系數降低了；3）橋梁設計時，沒有考慮到工程實際應用中的通車量是處于增長狀態的。

2.1 裂縫成因分析

混凝土結構極易出現裂縫，一般的混凝土結構是帶裂縫狀態工作的。當混凝土結構出現損傷與破壞，所受的拉應力大于混凝土的抗拉強度時，裂縫就會不斷開展，直至達到所規定的裂縫限值，使得人們從視覺上感到不安，即適用性和耐久性不能滿足要求。

混凝土結構裂縫成因十分復雜，往往是多種因素相互作用而導致的裂縫形成。就其成因大致可分為兩大類：

1）荷載裂縫；結構在外荷載的作用下形成的裂縫，裂縫寬度以及分布與外荷載密切相關。這種荷載裂縫的產生往往說明混凝土結構的承載能力不能滿足要求。

2）變形裂縫；結構在非荷載因素作用下產生的裂縫。比如在溫度變化、混凝土收縮等因素作用下，混凝土結構產生的變形受到限制時，結構內部就會產生拉應力，當混凝土極限抗拉強度不足以抵抗拉應力時，裂縫就會產生，一旦裂縫產生，混凝土就退出工作，拉應力由鋼筋承擔。

裂縫成因分析是裂縫評定、裂縫修補和加固的依據。如果不對帶裂縫結構進行分析就盲目的對結構進行維修加固，不但得不到預期的補強效果，而且有可能引發二次病害。

3 維修加固措施

3.1 粘貼碳纖維布加固

該橋橫跨黃河之上，加大了維修的難度，并且橋墩及地基承載力不予改變，上部結構的自重也不予改變，所以應選擇輕質高強加固材料，便于施工。加固該受損梁體，采用粘貼高強度、高彈性模量碳纖維布是最理想的施工方案；碳纖維布質量輕、厚度薄，不需要較大的空間，尤其適用該橋加固空間緊張、加固環境不樂觀的情況；粘貼碳纖維布時，施工簡便，對施工環境要求低，通過環氧樹脂將其粘貼在梁底表面使之與梁體形成整體即可。采取粘貼碳纖維布加固后的質量不會增加，還保證了外表輕巧美觀，相比體外預應力施工有很大的優勢；此加固方法能夠使結構具有很好的耐久性，加固時只需碳纖維布和環氧樹脂，它們具有耐堿、耐酸和耐大氣環境腐蝕等性能。對梁體腹板某些細微裂縫以及橋墩上出現的細微裂縫，其寬度小于0.2mm，為保證梁體耐久性和防水性，避免結構體內鋼筋銹蝕，通過噴射混凝土砂漿的方法灌縫即可。對于梁體某些殘缺部位，可通過植筋技術進行修補。

3.1.1 加固原理

粘貼碳纖維布加固技術是將高強度的碳纖維布粘貼于結構表面，使它們共同參與受力以達到提高結構承載力的目的。

碳纖維材料的力學性能優良，它的抗拉強度可達普通鋼材的10倍，碳纖維材料在被織成碳纖維布之后，構成碳纖維布的碳纖維絲不能共同參與受力，一般情況下，它受力時，一部分碳纖維絲達到其極限抗拉強度而退出工作，剩下的部分碳纖維絲參與下一階段受力，直至所有碳纖維被拉斷而退出工作。但是當碳纖維布和粘結劑作用時，組成碳纖維布的各碳纖維絲就能共同參與受力，這樣很大程度上提高了碳纖維布的抗拉強度。碳纖維加固技術少不了粘結劑的參與，它既能使各碳纖維絲共同作用，又能使碳纖維布與結構共同受力，以達到結構補強、加固的效果。

4 施工方法

1）準備工作

在梁底面標出需粘貼碳纖維布的位置和范圍。

2）表面處理

清除梁體底面風化層，使其露出新的結構面，清除結構表面灰塵，保證結構表面干凈；對梁底裂縫進行鑿開處理并噴射混凝土灌縫，然后整平被粘貼表面，保證無油污等雜質；對殘缺部位應進行修補，保證表面平順。表面處理時應注意：當外露鋼筋銹蝕了，應對其做除銹處理；平整處理時，可通過涂刷環氧膩子于凹凸粗糙處，并刮平。

3）涂刷涂料

待表面干燥后，將表面處理樹脂用滾筒均勻的涂刷在需補強部位，不得有遺漏；待表面處理樹脂不粘手時，用修平樹脂填平表面凹凸處，保證表面平整。

4）粘貼碳纖維布

待涂料基本固化后，用干燥的滾筒將浸漬樹脂涂刷于待補強表面上；將碳纖維布展開、拉緊平鋪在浸漬樹脂上，用滾筒反復滾壓以排除布與樹脂之間的空氣，使布與樹脂充分的結合并完全浸于浸漬樹脂中，如果發現碳纖維布與浸漬樹脂之間有未密合的地方，可用美工刀沿著碳纖維布的順纖維方向剪開，再涂上浸漬樹脂并用滾筒反復擠壓直至無空氣；待碳纖維布粘貼 30min后，用滾筒再次涂刷浸漬樹脂；待碳纖維布自然風干，重復上述步驟，粘貼第二層碳纖維布，以此類推。注意：在鋪設最后一層碳纖維布時，需做最后一次平整處理并涂上浸漬樹脂，風干過程中應做好防水、防塵等保護措施。

5）養護

粘貼碳纖維布后初期固化需1天，在初期固化尚未完成之前，禁止車輛通行，達到完全固化則需7天。養護期間可采取鋪蓋薄膜的方式來防水、防塵。

6）涂裝

在碳纖維布表面充分風干，浸漬樹脂硬化前，可根據設計要求，在其表面涂刷涂料漆進行裝飾或涂刷防護漆。

5 結論

針對該橋梁體底面出現的裂縫，選擇粘貼碳纖維布加固的方法，它施工簡便快捷、材料輕薄、極具耐久性、能有效提高承載力。如今，該橋的安全性和適用性均滿足要求，說明粘貼碳纖維布對該橋進行加固的方法是切實可行的。

[1]鄭正華，鄧超. 粘貼碳纖維布加固技術在橋梁維修加固中的應用[J]. 黑龍江交通科技，2013，(12)：74，77.

[2]劉松平. 鋼筋混凝土橋梁裂縫成因分析與加固措施研究[碩士學位論文][D].浙江：浙江大學，2012.

[3]焦孟軍. 鋼筋混凝土連續箱梁橋裂縫分析[碩士學位論文][D]. 江蘇：南京航空航天大學，2008.

U45

B

1007-6344（2016）07-0017-01

鄧春華(1994-)，女，四川資陽人，碩士在讀研究生，研究方向為城市道路和橋梁工程設計理論與養護技術。