摘要：隨著(zhù)交通量和重型汽車(chē)的不斷增加，建筑材料的性質(zhì)衰變，以及設計和施工中的一些缺陷，必然造成道路橋梁使用功能和行車(chē)服務(wù)質(zhì)量的日趨退化。文章結合實(shí)踐工作經(jīng)驗，分析了混凝土橋梁的常見(jiàn)病害以及產(chǎn)生病害的原因，介紹了橋梁補強加固方法。

　　關(guān) 鍵 詞：混凝土橋梁，加固改造，橋面修補

　　一、概述

　　橋梁是我國現代化建設的重要基礎設施，由于反復承受著(zhù)車(chē)輪的磨損、沖擊，遭受暴雨、洪水、風(fēng)沙、冰雪、日曬、凍融等自然因素的侵蝕破壞，特別是我國交通量和重型汽車(chē)的不斷增加，有些建筑材料的性質(zhì)衰變，以及由于沒(méi)計和施工留下的一些缺陷，必然造成道路橋梁使用功能和行車(chē)服務(wù)質(zhì)量的日趨退化、不適應。在使用荷載及其它外界各種影響的長(cháng)期作用下，如果不對結構上所出現的病害予以檢測、維修和加固，則結構上的這些

　　初始缺陷加上結構的自然老化使得結構上的損傷不斷積累和發(fā)展，結構的功能不斷退化，由此極有可能導致結構在一定的使用期后將成為危橋而面臨損毀、垮塌的危險，這方面的實(shí)例已屢見(jiàn)不鮮，給國家和人民的生命財產(chǎn)造成了極大損失。

　　二、混凝土橋梁病害分析

　　(一)常見(jiàn)病害

　　在筆者參與數十座橋梁的特殊檢測評估工作過(guò)程中，對常規橋梁的使用狀況和病害情況進(jìn)行了系統的調查，總體來(lái)說(shuō)，橋梁的常見(jiàn)病害有以下幾種：

　　1．梁、板及拱肋等部位構造裂縫和受力裂縫。構造裂縫的成因主要是環(huán)境溫差、施工養護不當等因素。受力裂縫則是由于結構剛度不夠、承載能力不足引起，這種裂縫對結構安全影響大，須謹慎對待。

　　2．梁體、墩臺等局部破損，漏筋及鋼筋銹蝕。

　　3．混凝土結構表面缺陷，如：蜂窩、麻面等。

　　4．伸縮縫破壞。此類(lèi)破壞由車(chē)輛沖擊荷載反復作用而產(chǎn)生。

　　5．支座剪切變形、脫空。車(chē)輛制動(dòng)力、梁體伸縮會(huì )引起支座剪切變形；結構自重不均衡、車(chē)輛偏載可導致支座脫空。

　　6．橋面鋪裝層磨損，橋面坑洼不平。

　　7．橋面排水口堵塞，井蓋破損。

　　8．墩、臺及基礎破壞，包括：墩、臺身水平、豎向和網(wǎng)狀裂縫，基礎不均勻沉降，基礎滑移、傾斜以及局部脫空等。

　　(二)混凝土橋病害原因

　　混凝土橋產(chǎn)生病害的原因有很多種，綜合起來(lái)有以下幾個(gè)方面造成混凝土橋退化以及失效：

　　1．環(huán)境。環(huán)境因素是造成混凝土橋梁退化最主要的因素，混凝土橋暴露于各種環(huán)境中，時(shí)間長(cháng)了，就會(huì )導致整體強度的下降。強度損失的程度取決于環(huán)境以及混凝土橋梁本身的性質(zhì)�；瘜W(xué)物質(zhì)(比如氯離子、硫酸鹽、二氧化碳)、水分以及極端溫度的循環(huán)是影響混凝土橋梁強度的最主要的環(huán)境因素。

　　越來(lái)越多的混凝土橋由于受到環(huán)境影響而遭到破壞，根據報道，許多橋梁的倒塌是由于強度退化造成的，而這種退化是由于環(huán)境因素造成的。環(huán)境因素方面橋梁退化的機理有硫酸鹽侵蝕、堿硅反應、凍融循環(huán)破壞以及腐蝕等，而腐蝕是最普遍的破壞機理。

　　2．設計。設計標準低，隨著(zhù)交通事業(yè)的發(fā)展，舊有橋梁的荷載標準遠遠不能滿(mǎn)足當前汽車(chē)荷載標準的要求。

　　采用不同的橋梁結構，不同的截面形式以及跨徑比例等，都會(huì )對橋梁的健康狀況有較大的影響。

　　設計不完善，比如構造鋼筋不夠、截面強度儲備不夠等。在橋梁設計過(guò)程中，由于各種系數的取值問(wèn)題，未充分考慮開(kāi)裂混凝土徐變、收縮及溫度應力的影響，設計安全系數不恰當等。

　　3．施工。施工不當會(huì )造成大量混凝土表層缺陷，比如蜂窩、露筋、麻面、空洞等現象。比如混凝土灌注時(shí)，沒(méi)有充分的振搗，就會(huì )發(fā)生蜂窩現象；灌注時(shí)，若保護層處混凝土漏振或者振搗不實(shí)，則會(huì )發(fā)生露筋；施工時(shí)采用模板表面不光滑，模板濕潤又不夠，致使構件表面混凝土內的水分被吸去，產(chǎn)生麻面；鋼筋布置過(guò)密，施工時(shí)混凝土被卡住，嚴重漏漿都會(huì )產(chǎn)生空洞。

　　4．使用�，F有公路上的橋梁荷載能力已不能滿(mǎn)足當前車(chē)輛荷載的要求，有些橋梁由于年久失修，對設立標志不重視，致使原設計中未考慮的超重車(chē)輛通過(guò)，造成超載，由此導致橋梁出現病害。

　　結構受意外撞擊，沖擊和沉重的集中荷載可能造成可見(jiàn)裂縫和細微裂縫，造成局部腐蝕。

　　5．養護。養護維修及加固措施不當。有些橋梁的技術(shù)缺陷是由于養護維修不恰當引起的。比如橋面維修增加過(guò)大的恒載，致使橋梁負擔加重；橋面排水處理不當，橋面滲水；又如支座維修不當，約束了承重結構的變形等。有些橋梁則是加固不當引起的。比如加固施加的預應力大小或者位置不恰當，引起結構的二次病害；又如結構體系改變不合理，致使結構的關(guān)鍵部位應力超限等。

　　6．材料�；炷�土、鋼筋等材料的質(zhì)量問(wèn)題是導致橋梁結構缺陷的內在因素。往往這幾種原因共同作用，導致橋梁發(fā)生嚴重退化和破壞。

　　三、橋梁補強加固方法

　　橋梁補強加固的常用方法如下：

　　1．增大截面加固法。該方法通過(guò)增大原構件截面面積并增配鋼筋等方式提高結構的承載能力和剛度，適用于鋼筋混凝土和預應力混凝土受彎構件、鋼筋混凝土受壓構件的補強加固。

　　2．粘貼鋼板加固法。該方法采用結構膠私劑粘貼鋼板或型鋼的方式提高結構承載能力。

　　3．粘貼纖維復合材料加固法。該方法采用結構膠戮劑粘貼纖維復合材料的方式提高結構承載能力，適用于鋼筋混凝土受彎、受拉和受壓構件的補強加固。

　　4．體外預應力加固法。該方法通過(guò)增設體外預應力索的方式施加體外預應力，使原結構、構件的受力狀況得到改善和調整。

　　5．改變結構體系加固法。該方法通過(guò)改變結構體系，使原結構、構件的受力得到改善和調整，以降低控制截面內力，提高結構整體承載能力。

　　6．混凝土表面缺陷修復。利用樹(shù)脂膠、環(huán)氧砂漿等對表面缺陷部位進(jìn)行封閉、灌注、壓注，以防止鋼筋銹蝕、混凝土老化，增強結構耐久性。

　　7．植筋處理。使用專(zhuān)用的結構膠赫劑將帶肋鋼筋或螺桿錨固于結構基材中，以提高結構承載能力。

　　四、加固補強工程案例

　　(一)工程概況

　　某大橋全長(cháng)814米，主孔為3聯(lián)4×65米預應力混凝土連續梁。該橋建于2ot!t紀80年代末，后經(jīng)過(guò)幾次擴寬改建，形成主線(xiàn)橋6車(chē)道，引道為立交的大型互通立交橋。該橋梁的結構形式多樣，構造復雜，有圬工拱橋、鋼架拱橋、撐架式預應力混凝土連續梁、連續箱梁、簡(jiǎn)支 I梁等5種形式。各部分結構建成年代不同，荷載標準不同、結構使用狀況等也各不相同。根據橋梁病害檢測結果，確定該橋需進(jìn)行補強加固。補強加固設計的重點(diǎn)提高該橋主要承重結構的承載力，并對其他表面病害進(jìn)行修補加強，以提高橋梁的使用性能和耐久性。針對不同的結構部位，具體采取了以下幾種不同的加固處理方法。

　　(二)拱橋拱圈加固

　　該大橋西岸引橋為單跨3m×20m拱橋，由于建設年代較遠，荷載標準低，拱頂底面已出現多條橫向裂縫、側面裂縫，并有CaO析出，拱腳有縱橫裂縫，均反映出結構承載能力不足。

　　為提高橋梁承載能力，對跨中部位拱圈采取粘貼2層縱向碳纖維布補強，并外包2層豎向u型碳纖維箍，以增強拱圈的抗彎剛度和整體受力性能。在拱腳采用增大截面法加固處理，即在拱背上鉆孔植筋，綁扎鋼筋網(wǎng)、澆筑30cm厚混凝土加固截面。

　　(三)T梁粘貼鋼板加固

　　大橋東岸引橋采用簡(jiǎn)支磔，跨中下緣有結構性裂縫出現，顯示結構抗彎能力不足。加固方案為在T梁跨中區域的底部粘貼8 mm鋼板，并每隔2rIl’設置“u”型鋼箍，板厚6 mm。底部鋼板與“u”型鋼箍采用改性環(huán)氧豁結劑進(jìn)行粘貼，并采用化學(xué)錨栓對鋼板及“u”型鋼箍壓實(shí)緊固。

　　(四)體外預應力加固鋼架拱

　　大橋主橋采用3跨剛架拱橋，跨徑布置為42.0m+54.0m+42.0m，中跨矢跨比1/10，邊跨矢跨比1/8。該橋主要的結村陛病害是跨中拱肋及橫系梁出現裂縫、結構剛度偏小及壓應力儲備不足。

　　考慮橋梁維修必須在不封閉主航道正常通航的情況下施工，因此加固方案采用“跨中增設體外預應力十拱斜腿部分增大截面十橫系梁增大截面”的綜合處理措施。具體加固方案如下：

　　1．采用張拉體外預應力鋼筋加固剛架拱跨中部分的拱肋，這樣可以在不中斷通航的情況下進(jìn)行加固施工。施工步驟是在縱梁與斜腿節點(diǎn)處設置鋼錨固塊，對穿JL32精軋螺紋鋼筋并張拉預應力。每片拱肋設置2根預應力筋，每根預應力筋張拉控制力為300kN，通過(guò)施加體外預應力達到提高拱肋壓應力儲備，增強拱肋抗彎剛度，最終提高剛架拱橋承載力的目的。

　　2．拱斜腿部分外套“u”型鋼模板，鋼模板與拱肋通過(guò)植鋼筋進(jìn)行連接，然后灌注C30自密實(shí)微膨脹混凝土，通過(guò)增大拱斜腿截面增加拱斜腿剛度，提高剛架拱橋承載力。

　　3．拱腳部位的橫系梁采用外包鋼板，通過(guò)內填混凝土增大橫系梁截面，提高橫系梁剛度，加強拱的橫向聯(lián)系和整體剛度。

　　(五)混凝土表面缺陷修補

　　對橋梁上下部結構、防撞欄、人行道等部位的混凝土表面缺陷病害(如破損、露筋、鋼筋銹蝕等)，可先對混凝土表面進(jìn)行鑿毛、清掃處理，對銹蝕鋼筋做除銹、阻銹處理，然后采用復合氨基醇水勝混凝土防銹浸漬劑對鋼筋進(jìn)行防護，其后采用環(huán)氧砂漿修補混凝土缺陷部位，最后對修補區域外表面涂刷聚合物水泥漿進(jìn)行外觀(guān)處理，保證修補處混凝土顏色與原混凝土接近。

　　對于混凝土結構外表面出現的蜂窩、麻面病害，當缺損部位面積不大時(shí)，對缺損部位做表面處理后，采用壓注灌注膠對蜂窩進(jìn)行修復，采用高分子樹(shù)脂材料對麻面進(jìn)行修補；當缺損部位面積較大時(shí)，采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補，最后對修補區域外表面涂刷聚合物水泥漿進(jìn)行外觀(guān)處理。

　　(六)橋面系修補

　　鑿除破損、露筋的混凝土鋪裝層，采用鋼纖維混凝土對橋面鋪裝破損部位進(jìn)行修補處理。修補前鑿毛混凝土表面，涂刷界面膠，以增強新舊材料的結合，并對外露銹蝕的鋼筋做除銹、阻銹等防護處理。

　　五、結語(yǔ)

　　隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，人們對橋梁的結構安全和耐久性能越來(lái)越重視，橋梁的常規和特殊檢測已納入政府建設管理部門(mén)的日常工作，針對各類(lèi)不同橋梁結構的補強加固技術(shù)將會(huì )不斷發(fā)展，應用也將日益廣泛。在保障橋梁結構使用安全方面，建議應關(guān)注以下幾點(diǎn)：

　　1．橋梁結構的多樣性決定了結構產(chǎn)生病害原因的復雜性，目前橋梁檢測手段}匕 一，再加上舊橋設計、竣工資料的缺失，導致判斷橋梁病害成因不夠準確或誤判，使得橋梁結構安全隱患沒(méi)有及早發(fā)現。建議有關(guān)部門(mén)應從工程竣工資料的歸檔和有效管理抓起，為橋梁的安全監控提供基礎 的技術(shù)資料。

　　2．結合各類(lèi)新材料、新工藝的開(kāi)發(fā)和應用，業(yè)內應加強橋梁結構補強加固技術(shù)的研發(fā)工作，不斷提高橋梁補強加固技術(shù)水平，以滿(mǎn)足各類(lèi)橋梁結構補強加固設計和施工應用方面日益增長(cháng)的需求。

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