公路混凝土梁橋常見病害及其加固技術(shù)研究

孫欽剛

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng) 550000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)交通行業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，眾多施工項(xiàng)目如雨后春筍般涌現(xiàn)，規(guī)模逐漸擴(kuò)大。在這些項(xiàng)目中，混凝土梁橋結(jié)構(gòu)成為重點(diǎn)建設(shè)對(duì)象，承擔(dān)著滿足人們出行需求和推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要職責(zé)。然而，由于建設(shè)過(guò)程中存在的技術(shù)缺陷和客觀因素的影響，梁橋結(jié)構(gòu)周邊存在多種病害，且運(yùn)維成本相對(duì)較高。因此，公路相關(guān)人員需要深入了解公路混凝土梁橋可能出現(xiàn)的病害類型，并結(jié)合這些病害的原因制訂相應(yīng)的解決方案，以確保梁橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，同時(shí)能夠滿足未來(lái)不斷變化的市場(chǎng)和社會(huì)發(fā)展的需求。

1 公路混凝土梁橋加固的重要性

隨著時(shí)間的推移，公路上的混凝土梁橋由于長(zhǎng)時(shí)間承受車輛碾壓和不受遮擋的自然環(huán)境，其結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸老化和磨損，最終導(dǎo)致病害出現(xiàn)。尤其在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，公路混凝土梁橋上行駛的大型車輛數(shù)量增加，再加上運(yùn)維管理體制的不完善，病害已經(jīng)成為常態(tài)。然而，如果相關(guān)人員繼續(xù)忽視對(duì)梁橋的管護(hù)，可能導(dǎo)致更為嚴(yán)重的事故。

為應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)人員已開始針對(duì)不同類型的病害制訂加固方案，并逐步將其落實(shí)和普及。這些努力已取得顯著效果。隨著員工和公眾對(duì)此問(wèn)題認(rèn)識(shí)的糾正，公路混凝土梁橋加固技術(shù)的重要性逐漸被廣泛認(rèn)知。

1.1 提升經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)公路混凝土梁橋進(jìn)行適當(dāng)加固處理可以延長(zhǎng)梁橋使用年限，減少運(yùn)維成本。在未來(lái)面臨多變的社會(huì)環(huán)境時(shí)，具有相對(duì)穩(wěn)固的硬件設(shè)施可以為其結(jié)構(gòu)提供緩沖，從而避免不必要的損失。

1.2 滿足多樣化需求

目前，公路混凝土梁橋已成為城市發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，對(duì)其需求變得更加多樣化。除了必要的安全性，還需要考慮外觀藝術(shù)等附加功能?？茖W(xué)有效地應(yīng)用加固技術(shù)可以根據(jù)公眾需求進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)防止內(nèi)外部結(jié)構(gòu)病害的發(fā)生，以防止在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中出現(xiàn)坍塌、裂縫等問(wèn)題。

1.3 控制成本

傳統(tǒng)的公路混凝土梁橋加固技術(shù)通常需要使用多種材料進(jìn)行直接修復(fù)，成本較高，且容易造成資源浪費(fèi)。然而，只要工作人員結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立相應(yīng)的加固技術(shù)體系，無(wú)論是材料、設(shè)備選擇還是后續(xù)資源分配，都能夠有章可循，從而迅速降低成本并減少對(duì)原結(jié)構(gòu)的損害。

2 公路混凝土梁橋的常見病害

2.1 耐久性病害

這類問(wèn)題是梁橋結(jié)構(gòu)普遍存在的共性問(wèn)題。由于梁橋長(zhǎng)期處于露天環(huán)境中，現(xiàn)有的建筑材料在風(fēng)雨的侵蝕下逐漸出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到影響，逐漸失去應(yīng)有的支撐能力。實(shí)際上，這種損傷可分為內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)兩種表現(xiàn)形式。

2.1.1 外在耐久性不足問(wèn)題

為了確保公路梁橋結(jié)構(gòu)能夠具備所需的支撐能力，需要考慮力學(xué)框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中大量采用三角形結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其強(qiáng)度。然而，受到外部環(huán)境侵蝕和偶發(fā)的安全事故影響，現(xiàn)有的梁橋主體結(jié)構(gòu)容易受損。如果相關(guān)人員未及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，支撐結(jié)構(gòu)的性能將下降，特別是連接部位容易滋生病害，進(jìn)而導(dǎo)致承載重心偏移，逐漸損壞整個(gè)梁橋結(jié)構(gòu)，從而帶來(lái)昂貴的維修成本。此外，少數(shù)情況下，部分施工團(tuán)隊(duì)在建設(shè)過(guò)程中未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，尤其是在建成時(shí)間較長(zhǎng)的梁橋上更為常見。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，許多相關(guān)技術(shù)體系尚不成熟，整體結(jié)構(gòu)存在安全隱患。隨著長(zhǎng)時(shí)間的使用，逐漸失去平衡的分階段穩(wěn)定結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致局部損傷，進(jìn)而引發(fā)一系列病害，使整體耐久性降低[1]。

2.1.2 內(nèi)在耐久性不足問(wèn)題

這類問(wèn)題是在建筑施工體系不斷優(yōu)化的背景下得以被熟知，其主要原因是在使用過(guò)程中，梁橋主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間受到外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，從而使支撐點(diǎn)失效，內(nèi)部應(yīng)力瞬間增加，周圍支撐點(diǎn)所受外力也會(huì)相應(yīng)變化，逐漸降低梁橋的耐久性。此外，公路混凝土梁橋結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的露天工作，受到雨水、氧氣、光照等自然環(huán)境因素的影響，外部表面會(huì)逐漸老化和腐蝕。一旦防護(hù)層消失，多種外部因素會(huì)影響梁橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致碳化現(xiàn)象發(fā)生，并引起金屬材料的氧化還原反應(yīng)，從而明顯降低梁橋的支護(hù)能力和耐久性。

2.2 承載類病害

公路混凝土梁橋的承載能力是驗(yàn)證其實(shí)用性的重要指標(biāo)，同時(shí)也是現(xiàn)場(chǎng)最容易變化的參數(shù)之一。其數(shù)值不僅受主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的影響，還受周邊環(huán)境因素的影響。

2.2.1 沉降病害

為了保障公路混凝土梁橋的穩(wěn)定運(yùn)行和達(dá)到預(yù)期的使用年限，目前采取了限制上橋車輛荷載的措施，不僅是為了減少物理摩擦損傷，還是為了避免沉降等病的發(fā)生。然而，在傳統(tǒng)施工體系中，許多施工人員往往忽視周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)和管理，導(dǎo)致獲取的數(shù)據(jù)不夠客觀，尤其是在現(xiàn)場(chǎng)氣候多樣的情況下。因此，即使梁橋結(jié)構(gòu)在建造時(shí)保持穩(wěn)定，但由于外部環(huán)境的變化，如土壤含水量增加等因素，可能導(dǎo)致路面沉降，進(jìn)而影響梁橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[2]。經(jīng)過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這類病害出現(xiàn)的概率較低，但也不可忽視。

2.2.2 結(jié)構(gòu)病害

這類問(wèn)題通常出現(xiàn)在梁橋建設(shè)初期。一般情況下，在梁橋的建設(shè)過(guò)程中，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)考慮了周邊環(huán)境的影響，并根據(jù)車流量特點(diǎn)選擇合適的材料和搭建方式。然而，在一些地區(qū)的梁橋結(jié)構(gòu)是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期建造的，因此施工技術(shù)相對(duì)不足。在面對(duì)多變的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境時(shí)，往往無(wú)法詳細(xì)收集其參數(shù)，只能依靠以往的施工經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)加固技術(shù)逐步提升其承載能力。然而，這種方法可能導(dǎo)致不適配性，導(dǎo)致梁橋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不均衡。一旦局部出現(xiàn)損傷，這些弱點(diǎn)可能成為破壞的起點(diǎn)，導(dǎo)致整個(gè)梁橋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降[3]。

2.3 裂縫類病害

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題在梁橋建設(shè)中是一個(gè)復(fù)雜的難題，因?yàn)槠浞N類繁多、誘發(fā)原因復(fù)雜，已成為梁橋結(jié)構(gòu)建設(shè)中的主要管控難點(diǎn)。裂縫問(wèn)題的形成主要有多個(gè)原因，包括建設(shè)過(guò)程中的失誤、車輛碾壓以及環(huán)境因素等，因此對(duì)其進(jìn)行有效管理具有較大挑戰(zhàn)。據(jù)了解，裂縫問(wèn)題也是公路混凝土梁橋中最常見的病害之一，其危害程度并不是固定不變的，即存在一定的變化性。

2.3.1 結(jié)構(gòu)裂縫

結(jié)構(gòu)裂縫的主要形成原因是受力不均勻和承載力不足。在混凝土梁橋的前期建設(shè)階段，工作人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中未能準(zhǔn)確確定荷載標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致后續(xù)大型車輛行駛時(shí)與路面摩擦產(chǎn)生形變，并引發(fā)異常的內(nèi)部應(yīng)力，最終導(dǎo)致裂縫形成。此外，由于梁橋的建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)會(huì)有一定老化，原本設(shè)計(jì)的承載能力也會(huì)發(fā)生變化，因此裂縫問(wèn)題幾乎是不可避免的。另外，在公路混凝土梁橋的建設(shè)初期，出于經(jīng)濟(jì)考慮，施工團(tuán)隊(duì)可能適度縮減截面尺寸，從而降低整體的安全性能，長(zhǎng)時(shí)間使用后容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的問(wèn)題。

2.3.2 構(gòu)造裂縫

構(gòu)造裂縫的主要形成原因可以歸結(jié)為外部環(huán)境的影響和主體結(jié)構(gòu)的性能因素，通常在建成時(shí)間較久的梁橋結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)。首先，在梁橋的建設(shè)初期，由于技術(shù)體系不夠規(guī)范或使用的材料不夠適用，或者在混凝土澆筑完成后未進(jìn)行規(guī)范的養(yǎng)護(hù)工作，導(dǎo)致內(nèi)部存在安全隱患。隨后，在使用過(guò)程中，持續(xù)受到外部力的碾壓，最終導(dǎo)致裂縫的形成。其次，混凝土梁橋在建成后，如果遭遇多變外部氣候和極端天氣等因素，會(huì)導(dǎo)致梁橋主體結(jié)構(gòu)受損，進(jìn)而逐漸影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)。尤其是在溫差過(guò)大的情況下，內(nèi)部應(yīng)力會(huì)發(fā)生變化，最終導(dǎo)致構(gòu)造裂縫的形成[4]。

綜上所述，裂縫問(wèn)題具有極強(qiáng)的危害性。雖然初始階段的細(xì)小裂縫不會(huì)直接造成損傷，但它們可能成為問(wèn)題的突破口，逐漸影響周圍的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其老化。而一旦出現(xiàn)貫穿性裂縫，極易引發(fā)安全事故甚至梁橋倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。因此，不論裂縫問(wèn)題的嚴(yán)重程度如何，都需要及時(shí)進(jìn)行加固處理，以防患于未然。

3 公路混凝土梁橋的加固技術(shù)分析

公路混凝土梁橋作為人們主要的交通通道，需要具備穩(wěn)定的整體質(zhì)量。然而，由于病害的形式多樣且易受多種因素的影響，所以加固技術(shù)必須足夠完善，并根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況做出正確選擇，具體包括以下幾點(diǎn)：

3.1 外加預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

外加預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)是一種施工難度適中的技術(shù)體系，主要用于解決混凝土梁橋結(jié)構(gòu)承載能力不足的問(wèn)題。該技術(shù)的核心在于提升整體預(yù)應(yīng)力，增加框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，并通過(guò)外部施加防護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)滿足多樣化需求，同時(shí)減少裂縫和承載相關(guān)病害再次發(fā)生的可能性。具體如下：

首先，工作人員需要對(duì)待處理的梁橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)研，收集各項(xiàng)參數(shù)，并與生產(chǎn)廠商合作，制訂預(yù)應(yīng)力筋的各項(xiàng)參數(shù)。預(yù)應(yīng)力筋在運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安裝之前，需要管理者明確其規(guī)格對(duì)加固技術(shù)的影響，并建立完善的跟蹤管理機(jī)制，確保參數(shù)的準(zhǔn)確性。在運(yùn)輸過(guò)程中，也需要合理選擇車輛種類，以確保空間足夠，并減少鋼筋損壞的可能性[5]。

其次，施工人員需要了解公路混凝土梁橋病害的主要位置，并根據(jù)類型選擇合適的支撐鋼筋。在使用預(yù)應(yīng)力筋之前，需要進(jìn)行二次抽樣，確保其質(zhì)量穩(wěn)固。此外，在實(shí)際安裝過(guò)程中，需要確保位置準(zhǔn)確、契合度高，并確保預(yù)應(yīng)力筋本身具有一定的穩(wěn)定性，以確保短期內(nèi)不會(huì)氧化。

綜上所述，外加預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)作為一種外部施工方法，不需要占用過(guò)多施工空間，并且成本適中。因此，相關(guān)人員需要關(guān)注施工規(guī)范和預(yù)制件的標(biāo)準(zhǔn)，以確保最終的加固效果，避免對(duì)后續(xù)梁橋的正常使用產(chǎn)生影響。

3.2 置換混凝土加固技術(shù)

置換混凝土加固技術(shù)是當(dāng)前興起的一種加固體系，具有較強(qiáng)的技術(shù)性和相對(duì)復(fù)雜的施工流程。它主要通過(guò)提升梁橋支護(hù)性能來(lái)實(shí)現(xiàn)加固目的。然而，考慮到技術(shù)特性，施工人員需要注意施工流程的實(shí)施情況，具體包括以下幾點(diǎn)：

首先，施工人員需要選擇適當(dāng)?shù)幕炷敛牧?。目前市?chǎng)上有各種類型的混凝土材料，它們具有不同的拌和比例，適用于不同的區(qū)域。對(duì)于梁橋項(xiàng)目而言，重點(diǎn)是提升結(jié)構(gòu)性能，因此材料質(zhì)量是管理人員的首要關(guān)注對(duì)象。相關(guān)人員需要積極了解市場(chǎng)上各種新型材料的特性，如果找不到合適的材料，可以自行購(gòu)買原材料進(jìn)行特殊拌和，但需要進(jìn)行準(zhǔn)確的參數(shù)計(jì)算，這也是置換混凝土加固中技術(shù)性最強(qiáng)的一部分。

其次，置換混凝土加固技術(shù)的合理應(yīng)用可以提升公路混凝土梁橋柱和偏心受壓柱的強(qiáng)度，從而提高結(jié)構(gòu)性能。因此，在使用過(guò)程中，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以獲取相應(yīng)數(shù)值的變化情況，只有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值后才算完成加固。

最后，該技術(shù)體系涉及置換位置的切割，因此施工人員需要關(guān)注切割角度，盡量使其達(dá)到直角，并清理內(nèi)部，向其中噴射新型混凝土，以提升局部加固效果。在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)論是制訂施工參數(shù)還是進(jìn)行后續(xù)混凝土噴射，都需要具備足夠的準(zhǔn)確性，部分相對(duì)復(fù)雜的參數(shù)需要進(jìn)行綜合計(jì)算[6]。

綜上所述，置換混凝土加固技術(shù)具有參數(shù)眾多的特點(diǎn)，因此施工人員需要根據(jù)實(shí)際情況獲取相應(yīng)的工作參數(shù)，在做好準(zhǔn)備工作后開始施工，并加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)力度，以達(dá)到預(yù)期效果。

3.3 截面增加與植筋加固技術(shù)

該技術(shù)體系主要針對(duì)公路混凝土梁橋的裂縫問(wèn)題。由于裂縫形式多樣，增加截面和植筋的對(duì)應(yīng)形式相對(duì)復(fù)雜，施工人員需要結(jié)合實(shí)際需求，考慮安全隱患，并逐步制定施工方案，以達(dá)到理想效果。具體而言：

首先，施工人員需要明確截面增加和植筋加固技術(shù)主要是為了增強(qiáng)梁橋的剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能。具體的執(zhí)行手段包括增加構(gòu)件截面、增加配筋和提高配筋率，并在梁柱底面或側(cè)面增加主筋，以提升其有效高度和抗彎強(qiáng)度。因此，在進(jìn)行施工時(shí)需要注意整體方案的完整性，并加強(qiáng)對(duì)預(yù)制件的監(jiān)督管控。

其次，根據(jù)技術(shù)要求，施工人員需要首先清理原有混凝土結(jié)構(gòu)，去除灰塵和雜質(zhì)，然后使用與原結(jié)構(gòu)材料一致的混合物進(jìn)行植筋和噴涂，最后利用材料在病害位置完成修補(bǔ)。此外，為了確保施工效果，需要加強(qiáng)對(duì)材料的管理，并拓寬可選擇的材料范圍，以最終加固效果為唯一參考[7]。

綜上所述，截面增加和植筋加固技術(shù)作為應(yīng)對(duì)裂縫問(wèn)題的有效策略，其所涉及的技術(shù)體系也需要具備足夠的靈活性。因此，施工人員需要加強(qiáng)勘查和分析能力，并了解適配性的材料，以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，逐漸實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的公路混凝土梁橋在建設(shè)過(guò)程中存在諸多內(nèi)部隱患，主要受到自身結(jié)構(gòu)缺陷和鋼筋質(zhì)量等因素的影響。隨著車流量的增加，梁橋的病害問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，甚至可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌等嚴(yán)重后果。因此，施工人員需要深入了解公路混凝土梁橋的病害類型，并結(jié)合現(xiàn)有的加固技術(shù)，形成相應(yīng)的工作模式，以應(yīng)對(duì)未來(lái)環(huán)境的多變性，并為行業(yè)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步鋪平道路。