高速公路橋梁承載力不足的檢測方法及加固措施

別宗霖

（陜西新西商工程科技有限公司，西安710000）

1 引言

隨著社會經濟的不斷發展，我國高速公路建設事業也取得重大成就，同時公路車輛保有量也越來越多，給高速公路運營過程帶來一定的挑戰和難度。在高速公路橋梁工程中，由于公路橋梁類型較多，不同類橋梁的施工難度也存在差異。當公路橋梁運營通車一段時間后，隨著行車荷載的不斷影響，外加上氣候環境、人為因素等條件的干擾，公路橋梁各處結構難免會出現病害問題，長時間下橋梁的承載能力會逐漸降低，影響了公路橋梁工程的安全性和穩定性[1]，因此，需針對公路橋梁承載力不足進行必要的檢測，并制定出有效的加固措施。本文針對公路橋梁承載力不足的相關問題提出一系列加固措施，并在具體工程中進行應用。

2 公路橋梁承載力不足檢測原理研究

公路橋梁在投入運營時，長期受到外界環境、材料老化以及行車荷載等因素的影響，較易出現橋梁病害問題，橋梁病害如圖1 和圖2所示，極大地降低了橋梁行車的安全性，容易引發橋梁交通事故，而橋梁工程的維修和養護成本較高，同時會造成較大的資源浪費。因此，在橋梁工程結構修建及養護時，應結合有效的檢測與加固技術進行處理，提高橋梁整體質量，確保加固后的橋梁可以快速正常運營。對橋梁混凝土結構進行檢查并加固的主要原因如下：

圖1 變形

圖2 裂紋

1）掌握橋梁病害情況。通過對橋梁工程混凝土結構進全面檢測，可以得到橋梁工程中詳細的質量問題及病害情況，再結合勘測結果對橋梁損傷趨勢進行預估并計算分析，得到橋梁工程承載能力，為后續橋梁加固處理提供依據。

2）確保橋梁運行安全。隨著社會經濟的不斷發展，公路上重載超載現象越發嚴重，當橋梁工程得不到及時檢測、加固維修處理，長期下來橋梁損壞加劇將導致交通事故的發生。因此，只有及時針對橋梁損壞情況進行必要性的加固處理，才能保證橋梁的運行安全。

3）提升橋梁經濟效益。當橋梁工程存在損傷問題但沒有及時進行維修加固時，只能進行重建，從而增加施工成本，并導致資源浪費。而橋梁維修加固僅需投入必要的橋梁維修、養護成本，所以間接提高了橋梁的經濟效益。

橋梁結構加固可有效提高橋梁整體承載能力和使用功能，由于橋梁工程所處區域環境不同，所以不同損傷程度對橋梁的影響則不一致，因此，采取的加固技術也不一樣。為了加強對橋梁結構的加固維修處理，應結合實際情況選擇合理的加固措施。其中，外包混凝土加固法主要應用于橋梁墩臺、樁基礎以及拱橋等結構上，其原理是將受力面積增大，起到減小結構應力的作用，提升結構的受力能力，進而達到加固的目的。外包混凝土加固法應充分考慮混凝土自重對橋梁承載力的影響，否則其加固效果則得不到保障，反而增大結構承重。體外預應力加固法主要應用于承載力下降且主梁存在裂縫病害的橋梁結構。體外預應力加固法主要是向主梁上施加體外預應力，增大主梁結構的抗壓強度，提高橋梁整體承載能力。該方法在使用時應封閉處理主梁上裂縫，避免主梁中的鋼筋腐蝕。

3 高速公路橋梁檢測方法分析

3.1 外觀檢測

高速公路橋梁的外觀檢測主要利用人工目測技術進行展開，通過肉眼觀察可快速得到橋梁結構部位中存在的病害問題，通過觀察若存在缺脂、間隙等問題時，應在缺陷區域內填充相同性質的樹脂材料，并再次進行加固修復處理[2]。另外，外觀檢測的過程中還需借助相關檢測設備和室內試驗，施工技術人員利用攜帶式設備進行橋面取樣，根據橋梁檢測相關規范進行室內檢測，并結合試驗結果數據進行分析和模擬，以達到橋梁病害的綜合評價，以此來針對病害問題制定出相應的處理措施。

3.2 荷載試驗檢測

利用靜態荷載試驗和動態荷載試驗相結合的方式，結合應力釋放原理來檢測混凝土結構的彈性模量，可以快速有效地檢測出混凝土結構的尺寸空間變形情況。另外，借助荷載試驗得到的檢測結果，通過橋梁計算軟件能進一步得出橋梁的承載力標準，進而快速得出橋梁的承載力大小。

3.3 地質雷達檢測

高速公路橋梁檢測中應用的地質雷達檢測方式屬于一種電磁法檢測技術。利用雷達設備中的發射天線將高頻率短脈沖的電磁波傳遞至橋梁結構被檢測區域上，當電磁波作用到不同介電常數的結構物上時，會根據分界面的不同產生相應的發射波，發射波回彈利用天線被雷達接收[3]。計算機主機記錄電磁波的整個走向，利用電磁波的走向、時間來計算出結構物位置的具體情況。通過地質雷達對高速公路橋梁結構進行分層次的檢測應用，可以有效地得出結構物的幾何尺寸、病害情況，其檢測效果較為理想。

4 工程概況

某高速公路建設項目全線長64.38 km，設計行車速度為100 km/h，雙向4 車道設計，公路全線的橋隧比為74.6%，路基寬度為24.5 m，路面均為改性瀝青混凝土結構形式。由于該高速公路所處地區山區縱橫，地形地勢較為復雜，橋梁總長較大且數量眾多，給施工帶來一定的難度和挑戰。該高速公路自施工完畢到投入運營后，受行車荷載、雨水沖刷、溫差變化等因素的長期影響，大多數橋梁出現承載不足等現象。為提高公路橋梁通行能力，延長使用壽命，現決定對橋梁存在承載力不足的區域進行檢測，并采用相應的措施進行加固處理。

5 公路橋梁加固措施

5.1 修補裂縫

高速公路橋梁工程中最常見的病害之一為裂縫。當橋梁裂縫較小時，對橋梁橋面系的整體結構影響較小，一般采用噴灑防水材料的方式對裂縫進行填補即可，通過多層噴灑修補即可完成裂縫修復。而當橋梁裂縫相對較大時，則會采用壓縮性與延展性均較好的瀝青膠結料進行填補，填補過程中遵循低壓慢速的原則[4]。實際應用中，裂縫修補的另一種常用方式為鋼板法，利用鋼釘和樹脂將各塊鋼板連接固定，再采用膨脹型螺栓固定住橋梁主體和鋼板結構，通過整體加壓的方式實現裂縫的修補，該方法可有效抑制裂縫的進一步擴散作用。

5.2 混凝土再澆筑

公路橋梁在施工過程中由于長期受到外界水文地質的影響，往往會出現橋梁彎曲現象。為解決此類問題，施工技術人員通常會采用混凝土再澆筑方式進行處理，以此來提高公路橋梁的穩定和強度。展開混凝土再澆筑施工前，先針對橋面鋪裝層進行清理，徹底清潔后再進行二次混凝土澆筑，增強橋梁彎曲部位的厚度和高度，結合混凝土再澆筑施工技術來進一步加大橋梁結構整體抗剪切強度。

5.3 錨噴加固

在橋梁加固應用中常用到錨噴加固技術進行展開，通過噴射手段將鋼筋網和錨桿加固成一個整體[5]。提前在施工材料中摻加速凝劑，再充分混合，促進施工材料的凝結作用，并可確保路面的整體強度，且可以保證公路橋梁施工的進度和質量。進行錨噴施工時，應結合實際施工狀況進行混凝土材料運輸和澆筑，省略常規的橋梁加固環節，所以大大簡化了橋梁加固作業，提升橋梁施工效率。

5.4 預應力加固

針對鋼筋混凝土構件的彎曲問題，常用到預應力加固方式進行處理，將預應力和外加荷載充分結合，使得拉桿件內部產生充分的軸向力，這樣可有效避免外界荷載對公路橋梁結構的不好影響，進而促進公路橋梁整體抗彎沉能力與抗剪切效果，并且能促進橋梁各構件的完整性，預防橋梁混凝土構件上裂縫的擴散和發育。

5.5 施工質量控制

5.5.1 金屬錘擊測試

利用金屬型錘對公路橋面上的修復區域進行輕敲擊，結合產生聲音的不同來評價橋梁病害的修復情況。若存在橋梁病害無法徹底修復時，可應用針管注漿形式進行修補，修補后若裂縫處的黏結面積仍低于95%時，此為無效黏結處，應予以切除[6]。

5.5.2 拉拔試驗

應用粘貼纖維拉拔儀展開現場拉拔試驗，規定抗拉強度應達到設計要求規定的2.5 MPa，試驗區域內每500 m2設定一個測點，檢測結果不合格區域應再次原地取樣測試，若仍不合格則應切除后再加固檢測，直至合格為止。

5.5.3 目測

針對已修復區域裂縫采用基本目測法觀測，通過觀察若存在缺脂、間隙等問題時，應在缺陷區域內填充相同性質的樹脂材料，并再次進行加固修復處理。

6 結語

高速公路橋梁工程經過一段時間的通車運營后，其結構各處難免會存在不同程度的病害問題，導致橋梁穩定性和安全性降低，因此，需進行必要的病害檢測和加固處理，本文基于此，提出幾種橋梁檢測方法，包括外觀檢測、承載力檢測、雷達檢測等，并重點研究橋梁病害加固措施，研究結論證實了橋梁加固處理的必要性和可行性。