公路橋梁病害分析及加固措施

杜 菊 平

(山西順達高速公路技術咨詢有限公司，山西 太原 030012)

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公路橋梁病害分析及加固措施

杜 菊 平

(山西順達高速公路技術咨詢有限公司，山西 太原 030012)

從自然環境、路面裂縫、地基不均勻沉降等方面，分析了公路橋梁產生病害的原因，并提出了公路橋梁超載、碳纖維加固、錨噴處理等一系列橋梁加固措施，有利于延長公路橋梁的使用年限。

公路橋梁，路面裂縫，加固措施

1 公路橋梁的主要病害原因分析

針對公路橋梁結構來講，一般常見病害影響包括自然環境因素和非自然環境因素。其中環境因素的影響包括橋梁路面裂縫、地基不穩沉陷、橋梁頂端破壞等。那么以下就這些影響因素針對分析。

1.1 自然環境的影響因素分析

一般自然環境因素對橋梁結構的影響就是路面刻蝕、混凝土被碳化。一般情況下，橋梁上面都會出現好多的刻蝕。這些刻蝕不僅影響到橋梁的路面外觀，而且還會因為刻蝕將鋼筋暴露出來，風雨洗禮后容易生銹，造成結構破壞，大大縮短了橋梁的使用壽命。其次，橋梁路面的混凝土的成分大多含有Ca(OH)2，然而空氣中含有大量的CO2成分，那么空氣中的CO2成分就會和混凝土中的Ca(OH)2產生化學反應生成CaCO3，這就直接影響到了鋼筋混凝土的pH值，造成pH值下降，從而降低橋梁的穩定性。其次，在很多橋梁結構施工時，用的鋼筋都沒有采用防腐處理，那么當混凝土受到自然條件的侵蝕后，pH值下降后就會直接加快鋼筋的腐蝕速度，大大縮短橋梁的使用壽命(見圖1，圖2)，從而造成工程人力、物力的浪費，并耽誤交通的順利通行。

1.2 橋梁的路面裂縫的影響因素分析

在很多時候，橋梁路面在使用過程中會出現好多的裂縫，而且裂縫一直是影響橋梁穩定結構的主要危害。一般造成橋梁路面出現裂隙的原因有：

1)在橋梁路面通過的車輛造成的摩擦和承受的壓力以及在行車過程中急剎車摩擦都是造成裂隙出現的原因，而且在公路運輸過程中，很多車輛都是超載或者超速行駛，這就造成路面受壓嚴重，長期以往就會加快橋面出現裂縫的速度。

2)由于我國的橋梁結構是用一些較大壓實度和密度強度都很大的半剛性結構，那么如果溫差較大就會使橋面的鋪裝結構因為熱脹冷縮出現以及承重壓力變化大出現大量的裂縫。

3)在施工中，由于很多混凝土的配比不合理，那么就造成了在鋪設混凝土后出現初步板結，然后車輛在通過后就會對路面造成擠壓，從而出現大裂縫。并且隨著時間的變長裂縫會越來越大，甚至出現路面坑洼。

1.3 橋梁頂端損壞的病害因素分析

對整個橋梁結構施工中，橋梁頂端的伸縮裂隙是最容易出現變形，進而損壞，而且修起來也很困難。那么造成橋梁頂端出現損壞變形的主要原因是：在橋梁頂端的施工設計中出現計算錯誤，從而導致計算數據有誤。而且橋梁兩端頭是車輛通過最容易破損的伸縮裝置的部分。有時候在橋梁施工時，由于施工操作不當就會造成橋梁頂端沒有合理的安裝防護措施，那么在路面受到較大的沖擊力時就會加快伸縮裝置的損壞，從而加快縮短橋梁的使用壽命。

1.4 橋梁的地基不均勻病害因素分析

一般造成橋梁損害非自然因素中地基不均勻，造成沉降是最主要的因素。一般情況下，由于地基的地質條件不同，那么它們對地面施加的力的承受能力不一樣，造成地基不同程度的沉降，進而出現裂縫，甚至出現橋梁坍塌的現象。那么造成地基不均勻的原因有：在施工中沒有提前對地質條件進行精確的勘測分析，造成方案設計有誤。其次，在施工中，很多操作不合理，造成施工不合理。最后，地基不均勻有時也受自然地理因素的影響。例如，某工程為一大橋危橋維修項目(K16+685.00)，該橋位于某省道某境內。全橋長396.08 m，本橋原設計全寬12.5 m，凈寬9 m，兩側各1.75 m人行道護欄。由于該橋坐落于軟土地基上，橋兩端填土高度高，橋自身坡度又較大，所以在拆除前在橋兩端的橋臺上、第二跨、第十七跨設置觀察點，隨時觀察在拆除過程中橋臺、第二跨、第十七跨觀察點數據的變化(高程和位移)，如數據變化異常，必須立即停止施工，報業主、監理及設計單位，重新研究確定方案后，再予以實施。

地基不均勻導致橋面變形見圖3。

2 公路橋梁加固措施

2.1 公路橋梁超載加固措施

為了能夠從根本上解決問題，就需要提高公路橋梁的承載能力，對于橋梁的橋面鋪裝以及橋梁鉸縫的破壞，在維修中，梁與梁之間利用縱向、橫向聯結，形成連續性梁橋以此來提高橋梁的整體承載力，主要做法如下：

對橋面鋪裝進行銑刨，對于橋梁的混凝土殘渣進行人工鑿除，同時在主梁頂面鉆孔處理，采用環氧砂漿或者其他的粘合劑進行豎向短鋼筋植入，短鋼筋可根據現場實際情況確定鋼筋長度，鋼筋長度應考慮鋼筋伸入到鋪裝層當中部分，使其和橋面的鋪裝鋼筋網進行有效連接，能夠和主梁融為一體。沿著鉸縫的邊沿植入短鋼筋，并且互相進行搭接，將鉸縫的橫向傳力有效加強。

設置瀝青鋪裝，應確保瀝青混凝土厚度，太薄的瀝青層在車輛的碾壓下容易遭到破壞。水泥混凝土鋪裝適當加厚，不僅能夠將主梁的承載能力提高，還可以對橋梁的橫向剛度提高，提高橋梁的橫向荷載，使得將重車道的荷載有效分配到主梁。所以，還需要將橋面的橫向步筋加強，加密、加粗，橋面鋪裝鋼筋網中橫向的鋼筋，以實現有效的橫向傳力，配筋設計應通過計算確定，要把實際調查的荷載用作驗算荷載，對結構配筋等進行修正，計算中內力組合等各種系數可參照掛車驗算荷載的取值選定，以保證橋梁的使用安全。

2.2 裂縫的處理措施

裂縫的處理主要就是需要對裂縫進行修補，將混凝土結構的防水性、耐久性有效恢復，對于比較小的裂縫，可對裂縫進行填充和涂抹防水材料。對于寬度及深度較大的裂縫，需在裂縫中利用水泥混凝土進行填補或者利用樹脂等高性能防水材料填補。防水材料的主要成分為環氧樹脂，因此利用低速低壓注入法注入。干縮裂縫主要在混凝土施工完成之后出現，這是因為施工管理不到位，后期養護時間短，在混凝土完成之后還需要做好相應的養護工作。

裂縫的修復案例分析：某線某段9號橋梁為某線段的第9座橋梁。現改造施工里程為K10+160。橋梁結構形式為2-16 m的鋼筋混凝土空心板簡支橋梁，橋臺為重力式U形橋臺。橋面寬度為26.084 m。橋面與線路斜交，交角為30°，線路為雙向四車道，設計荷載等級為汽—20，掛—100級。

裂縫治理工序：首先，需要將裂縫標識出來，利用角磨機將裂縫周邊的雜物打磨干凈，同時利用丙嗣(如有油澤等)將裂縫兩側20 cm～30 cm邊緣處擦洗干凈，再利用背負式吹風機或類似設備吹干凈松散雜物。同時，為了能夠將混凝土裂縫中充滿膠液，同時還要確保壓力，并且確保漿液不產生外滲，就需要利用化學膠液摻入滑石粉拌和成的膠泥將灌漿嘴間隔30 cm～50 cm粘貼在縱向裂縫處，并且使用這種膠液對灌漿嘴和裂縫表面進行封閉，在6 h后進行封口膠固化。其次，進行壓氣試驗，在化學膠液封閉帶硬化后進行氣壓試驗，氣壓控制在200 kPa～400 kPa，對漏氣部位再次進行封閉，待完成后采用超聲波或鉆孔取樣檢查裂縫飽滿情況。

2.3 碳纖維加固技術

1)加固過程中，基層的處理非常重要。基層的處理結果會直接影響碳纖維的粘結質量，基層處理要求為清潔、無浮渣、平整。在使用碳纖維加固結構前，必須要先打磨構件的表面，將表面剝蝕、酥軟的混凝土打磨脫落，在露出新的完整的結構層后，用碳纖維材料將表面修整平整。

2)粘貼碳纖維材料時，需要注意粘結的性能，這與滾壓材料密實度有關。在粘貼過程中，必須進行多次反復滾壓，盡可能的排除材料間的氣泡，防止氣泡影響粘結的性能。

3)粘結的質量和環境相關，環境因素主要包括溫度和濕度。溫度過低或過高，濕度過大都是會減弱材料的粘結質量。規范規定，當氣溫連續5 d平均氣溫低于5 ℃時屬冬季施工，所以在施工中要采取措施，低于5 ℃浸漬樹脂固化和強度會受到影響，因此必須立即停止施工；而當溫度大于60 ℃時，必須采取隔熱防護措施，才能進行施工處理工作。

2.4 錨噴處理技術

錨噴處理主要就是利用噴錨設備以及速凝劑進行施工的一種橋梁加固技術，這種技術加固在橋梁的上部結構的加固處理中效果較好。錨噴在運輸和澆筑以及搗固中將其工序合并，這種設備比較簡單以及機械化程度很高，這樣在施工當中就能夠提高成本以及提高施工效率。同時在施工中加入一定的速凝劑，其加固具有凝結快、強度高的特點。速凝劑質量要求，檢驗必須滿足國標、行標、規范及施工技術的要求，技術指標需經過相應的等級試驗檢測機構通過試驗檢測予以確定。

2.5 橋梁加固增強方法

梁式橋上部結構加固的主要方式有改變結構體系、加大截面積和體外預應力加固法等。

1)改變結構體系加固主要是增加橋墩、增設鋼架疊合梁等，以提高承載能力；2)加大截面法主要是適用于原上部結構截面面積偏小，下緣拉應力不足超出允許值導致承載能力不足且橋下凈空允許時的橋梁上部結構加固方法；3)體外預應力運用比較靈活使用廣泛，適用于多種橋梁上部加固，主要是用高強鋼筋或鋼絞線作為施力工具在橋梁上部機構體外施加預應力，從而提高舊橋的承載能力。

3 結語

當前，交通運輸業在我國國民經濟中起著重要的作用，是經濟發展的重要組成部分。道路橋梁所產生的安全隱患問題非常的明顯，對于橋梁進行加固是具有非常高的經濟以及社會效益，所以，加強對道路橋梁的加固維護以及相應的技術改造工作是有必要的也是非常重要的工作。

[1] 劉 堯.公路橋梁在大件運輸中的若干問題研究[D].杭州：浙江大學,2006.

[2] 關建昌.公路橋梁加固的實用技術探討[J].科技風,2014(15):158.

[3] 王天罡.關于公路橋梁加固的相關探討[J].科技致富向導,2012(17):309.

Highway bridge diseases analysis and reinforcement measures

Du Juping

(ShanxiShundaHighwayTechnologyConsultingCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Starting from aspects of natural environment, pavement cracks and uneven foundation subsidence, the article analyzes highway bridge diseases causes, and puts forward a series of bridge reinforcement measures including highway bridge overload, carbon-fiber reinforcement, anchor spraying treatment and so on, which will be good for prolong the highway bridge service cycle.

highway bridge, pavement cracks, reinforcement measures

1009-6825(2016)05-0190-02

2015-12-02

杜菊平(1980- )，男，工程師

U445.72

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