公路桥梁的结构病害与加固浅析

第第页公路桥梁的结构病害与加固浅析【摘要】经济的发展和科技水平的提高，使我国的桥梁建设得到飞速发展，我国的建桥水平也已跃身世界先进行列。然而，桥梁结构性病害却一直困扰着广大桥梁建设者，要解决这一问题，需要桥梁建设者对桥梁结构病害的成因及桥梁加固的方法进行研究与探讨。

【关键词】公路桥梁，结构病害加固

近年来，随着经济发展和广大桥梁建设者的精心设计和施工，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的公路桥梁，我国的建桥水平也已跃身于世界先进行列。然而，在桥梁建造和使用过程中，因结构病害而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜，要解决这一问题，需要桥梁建设者对桥梁结构病害的成因及桥梁加固的方法进行研究与探讨。

一、桥梁病害成因

桥梁作为重要的交通设施，要承受作用与其上的重力和附加力。所以，桥梁的结构应具有足够的强度和刚度，以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形。为使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲，不丧失稳定性，还要使桥梁结构的各部尺寸必须具有适当大小，同时也要具有较高的耐久性。但是，由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性，致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害。具体原因如下：

1、设计荷载偏低，没有预测到经济和交通事业的发展使车辆荷载量增大，因超过了桥梁的荷载能力而导致病害。

2、桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施。

3、结构设计中存在缺陷，如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理

4、不重视桥梁后期养护工作，没有及时消除己产生的病害，导致病害越来越严重。

5、洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。

6、地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。如藏东南地区地质灾害活动十分强烈，且规模大，破坏力极强，以泥石流、滑坡和崩塌为主，还有少量的溃决、雪崩。这些都是对桥梁安全的威胁。

二、桥梁加固的一般流程

在桥梁结构发生病害后，需要采取措施进行加固维修或者更换。桥梁加固工程一般应遵循以下工作程序：结构可靠性鉴定―加固方案确定―加固设计―施工组织设计―施工―验收。

结构可靠性鉴定，主要是对病害结构的病情诊断。加固方案好比处方，加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程。加固施工是对被加固结构按加固设计进行加固的施工过程，对于大型结构加固，为确保质量和安全，施工前应编制施工组织设计。

三、桥梁加固增强技术

（一）裂缝修补技术。首先应该了解裂缝的种类以及形成的原因，主要有：

1、荷载引起的裂缝。主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：设计不合理，计算的疏漏；结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。在施工阶段，随意堆放施工机具；不按设计图纸施工，擅自改变结构施工顺序等。在使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：第一在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰，理论计算该处不会存在弯矩，但实际该铰仍然能够抗弯，以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。第二桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。

2、温度变化引起的裂缝。主要有年温差：一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、刚架桥等。日照因素的影响：西藏地区昼夜温差较大，桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。

3、冻胀引起的裂缝。对混凝土桥梁的影响较明显，大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度在-78度以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%～50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

裂缝修补的目的在于恢复结构物的防水性和耐久性，主要技术有：

1.表面处理法。在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。对于宽度发生变化的裂缝，要设法使用有伸缩性的材料。

2、充填法。适合修补较宽的裂缝，具体做法是沿裂缝凿一条深槽，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。

3、粘结钢板封闭法。当钢筋o构件产生主拉应力裂缝时，可对裂缝先进行处理之后，再在裂缝处粘结钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。

4.注浆法。在裂缝中注入树脂或水泥类材料，以提高其防水性及耐久性。主要注浆材料是环氧树脂，多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法与钢钉并用，可以增强裂缝部位的整体性，是一种防止裂缝继续发展的好办法。

5、表面喷涂法。喷浆修补是一种在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层，来封闭裂缝的修补方法。喷浆前，需要把结构表面的剥离部分除去，再用水冲洗清洁，并在开始喷浆之前把基层湿润，然后再开始喷浆。

（二）桥梁加固增强术。

梁式桥上部结构加固增强技术主要有加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法。

加大截面加固法采用增大构件的截面面积，根据荷载大小和净空条件不同，可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。

外部粘贴加固法系用型钢、玻璃钢等材料通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部，以提高结构承载能力的一种方法。适用于构件尺寸受限制但又必须大幅度提高结构承载能力的场合，必须保证粘和剂的质量

外部预应力加固法指运用预应力原理，在增设的构件或原有构件上施加一定初始应力的一种加固方法。采用对受拉区施加预加压力，可以抵消部分自重应力，起到卸载、减小跨中挠度、减小裂缝宽度或闭合裂缝的作用。

一座桥梁从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。由上述可知，设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使桥梁结构出现裂缝等病害。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的一个环节