橋梁病害分析及加固技術

◎王猛

橋梁病害分析及加固技術

◎王猛

橋梁建設是公路建設的重要性節點，隨著社會的不斷發展，橋梁的建設也日益增多，老舊橋梁的病害問題也不斷顯現，橋梁的監測與加固也日漸被提上日程。探索橋梁的加固技術，對橋梁建設和發展具有重大的理論意義和實踐意義。文中就橋梁的病害和主要的加固技術給與了詳細的介紹，并給出了橋梁加固得新方法，碳纖維加固法。

我國的基礎設施建設正處于快速發展的時期，尤其是交通部門的基礎設計的建設發展尤為迅速，全國性的交通網絡已然形成。然而在我們想要進一步的提高我們的交通系統時，現有道路上的一些橋梁已經不能滿足現在的交通需求，特別是修建年代久遠的一些橋梁，通行率低、承載率低、自身病害嚴重，已經不能維持自身的正常使用，或者只能采取限行、限重的通行措施，甚至不得不關閉危橋進行加固處理。如何對這些危橋進行有效的加固處理，使其恢復通行能力，對于國家基礎設施的建設，社會經濟的不斷進步具有重要意義。對此橋梁的加固技術就顯得尤為重要。

橋梁的病害分析

橋梁病害產生的原因。橋梁病害的產生是一個綜合性的因素，不僅受到施工技術、施工工藝的影響，也與社會發展，車流量的大小以及時間的延續過程有關。下面對橋梁病害原因的產生做出簡要的總結。

老舊橋梁在建設施工時受到當時施工工藝水平的限制，施工質量有所欠缺；隨著社會的不斷進步，設計荷載標準不斷演變，早期橋梁設計荷載水平較低；車流量的不斷增加，造成早期橋梁的承載力不足；在橋梁時用的過程中，受到偶然因素如洪水沖擊、船舶流冰的撞擊作用，使橋梁本身結構受損；隨著時間的延續，橋梁結構本身的自然老化，受其所處自然環境的影響，造成的混泥土碳化，鋼筋的不斷銹蝕，使其承載力降低；橋梁在使用的過程中，由于養護維修不足，造成的某些病害。

橋梁病害的具體表現。橋梁病害最普遍的是混凝土裂縫的開展，混凝土碳化開裂，橋梁結構上出現混凝土裂縫；橋梁結構中被混凝土包裹的鋼筋銹蝕，鋼筋表層混凝土剝落；橋梁底層及伸縮縫處漏水等。

橋梁的加固技術

橋梁表層結構的加固。對于結構表面出現的諸如混凝土坑洼處可以采用直接澆筑混凝土和注漿填充的方式給予加固。對于結構表面表面出現的裂縫，我們可以通過表面抹灰填平裂縫的措施，還可以采取壓力灌漿法給予加強，對于由于拉應力造成混凝土開裂的裂縫處，還可以通過打箍封閉加固的方法，即垂直于混凝土裂縫設置部分箍筋阻止裂縫的繼續開展。

橋梁上部結構的加固。對于橋面板和主梁我們采用不同的加固方法，下面分別進行討論：對于橋面板的加固，當橋面板破壞嚴重，混凝土裂縫開展破碎嚴重，無其他合適方法加固橋面板結構時，應先清除表層破碎混凝土，在原來的基礎上重新澆筑橋面板。

在橋面板破壞不太嚴重時，可以采用加強橋面板的方法，通常的做法是在原有橋面板的基礎上鋪設一層鋼筋混凝土橋面板，與原有結構形成一個整體，在加強橋面板的過程中，要注意施工完成后形成新整體的橋面板不得超過原橋的承載極限。這種橋面補強的加固方法通常有鋼筋網與混凝土、鋼筋網與膨脹混凝土、鋼纖維混凝土加固法等。

對于主梁的加固，通常采用如下的一些形式：

加大主梁的截面和增加受力鋼筋的數量：這種方法是在結構表面增大混凝土結構尺寸，增加受力鋼筋，通過鋼筋之間的連接，與原有結構形成共同受力的整體。增大結構尺寸，有利于提高截面的剛度，提高結構的承載力，增加結構承受荷載的能力。但也會改變原有結構的受力，增加結構本身的自重。

復合材料加固技術：復合材料主要有纖維和網型樹脂兩種。常用的復合材料有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維幾種，其中應用最廣泛的是碳纖維。粘貼碳纖維片材加固法是在橋梁（構件）的薄弱部位，用化學膠粘劑粘貼碳纖維片材，使其與構件內部鋼筋共同承受拉力，這種加固方法既可以提高結構的抗彎、抗剪能力又可以滿足結構耐久抗震的要求，應用前景廣闊。但碳纖維加固只有在混凝土受到較大應力時才能發揮作用，正常情況下橋梁發生破壞碳纖維往往只能不能發揮高強材料的性能。為了解決這一問題，我們可以參考預應力梁的方法，提前給碳纖維施加預應力以使其充分發揮高強材料的性能，通常所用的施加預應力的方法有：反拱法、機械張拉法、降溫張拉法等。

貼加鋼板加固法：貼加鋼板法一是為了提高截面的抗彎承載力，在截面外側貼加鋼板，與梁共同受力；二是在梁的主拉應力區，梁本身抗拉承載力不足時，與梁共同承受截面的拉力。貼加鋼板加固法對原截面改變甚小，輕型美觀，但也存在容易銹蝕的問題。

體外預應力加固法：在梁外部通過采用粗鋼筋形成的預應力拉桿或預應力鋼絲束張拉對梁體產生偏心預應力，改善結構受力，進而達到提高舊橋承載力的目的。這一方法施工工藝簡單，所需人力物力資源少，既不增加路面標高也不影響橋面凈空，但同樣存在體外預應力束筋容易腐蝕的問題。

改變結構受力體系法加固：必要時候可以對橋梁結構進行體系轉換，例如簡支轉連續，采用拱梁組合體系等。改變結構的受力狀態，提高總體承載力。

橋梁下部結構加固。擴大基礎加固法：當橋梁基礎埋置較淺，地基承載力不足時，可以通過擴大地基基礎的方法進行加固，通過鋼筋連接在原有地基的基礎上澆筑混凝土地基，并與原地基連接成一個整體，共同受力。鋼筋混凝土套箍及護套加固法：當橋梁墩臺開裂破損出現貫通縫時，可以圍繞墩臺修筑鋼筋混凝土套箍或者護套，使墩臺形成三向受壓的受力狀態，提高承載力。

橋梁工程是道路建設規劃中至關重要的一環，橋梁的通車運營能力往往也決定著整個交通系統的交通能力，對原有舊橋的加固改造往往可以經濟有效的提高整個交通系統的通行能力，對經濟發展起到極大的促進作用。本文對橋梁病害產生的原因進行了具體的分析，并給出了具體的加固措施。希望通過本文的介紹為橋梁加固施工提供指導性的建議。

（作者單位：重慶交通大學）