浅析桥梁结构的养护、维修与加固

谷安杰

(哈同高等级公路管理处金家管理所)

近几年，随着国家基本建设的大力加强，越来越多的桥梁结构物竣工通车，通车的同时，养护工作也就应随之而启动，通车时间越长，形成的病害越多，这时，应需针对结构物病害进行检查、评定，一旦决定维修加固，需选择发挥结构的承载能力，投资少、工效快、尽量不中断交通、技术上可行、且有较好耐久性等的方法进行维修、加固。而此时施工技术人员在养护和维修的过程中，掌握良好的施工工艺也是当务之急。在一定程度上，此方面的熟练程度也会对结构物的使用造成一定的影响。

对于梁式桥的养护、维修及加固而言，其主要内容包括裂缝的修补、主梁(或横梁)的加固等。

1 混凝土桥梁的裂缝修补

实际混凝土桥梁结构中裂缝的成因多种多样，然而不管何种裂缝，只要其裂缝宽度超过规范的限定值，都将影响桥梁结构的耐久性，甚至进而会降低桥梁的承载能力。因此，在桥梁养护工作中，应充分重视裂缝的修补。目前修补裂缝的材料主要有两大类，即水泥(砂)浆和高分子化学材料。

水泥(砂)浆通常用高标号干硬性水泥配制，适用于缺少修补机具的工程。当裂缝宽度较小时，一般用水泥浆修补;当裂缝宽度大于0.4mm时，一般用水泥砂浆修补。施工时，先采用凿毛、喷砂或钢丝刷拉毛等方法清除原构件混凝土的松散组织或石料的风化及破裂部分，并沿裂缝长度凿成“V”形槽口，用高压气枪或水枪冲洗吹干，然后用水泥(砂)浆人工用力挤压填封，同时加强养护。当采用机械灌浆时，水泥浆的水灰比一般不宜小于1.6，方法与化学材料灌浆类似。

采用高分子化学材料灌浆修补裂缝的材料，一般以环氧树脂为主，其粘结力强，

稳定性好、收缩性小、耐腐蚀且可灌性好，适合于裂缝宽度在0.1～0.4mm的修补工作。环氧树脂灌浆材料由主剂、固化剂、增塑剂及稀释剂等四部分组成。

2 梁式结构加固

桥梁梁式构件的加固方式很多，目前比较成熟且应用较广的技术有增加构件截面法、粘贴加固法、施加体外预应力加固法、增加构件加固法、改变结构体系加固法及综合改造加固法等。

(1)增加构件截面法：增加构件截面法又可分为增加主筋补强加固和增加混凝土截面补强加固两种。

增加主筋加固适用于构件抗弯承载能力不足且桥下净空受限而不宜加大截面高度，甚至桥面标高也不许提高的情况。其加固要点：

①增焊主筋：首先凿开梁肋下缘混凝土保护层，露出主筋，将原箍筋切断并拉直，再将新增主筋焊在原主筋下缘。为减小温度应力，采用断续双面施焊，并从跨中向支点逐靳旋焊。

②接长箍筋、恢复棍凝土保护层：新增主筋焊好后可接长箍筋并重做混凝土保护层。新保护层宜采用环氧砂浆(或混凝土)或膨胀水泥砂浆(或混凝土)，并用涂抹法或压力灌注法施工。施工时对施焊时烧坏的旧混凝土应尽量凿除，为保证新旧混凝土的结合，减少结合裂缝，在重做保护层前应用高压气(水)清除余灰，加强保护层混凝土的养护工作，避免过早通车而影响加固质量。

增加混凝土截面补强加固又可采用两种方式，其一是加厚桥面板;其二是增大主梁梁肋的高度和宽度。当采用加厚桥面板补强加固时，先将原有桥面铺装层凿除，在桥面板上浇筑新的钢筋混凝土补强层，使其与原桥跨结构形成组合断面，以提高抗弯刚度而达到补强效果。该法虽施工简便，但增加了结构物的自重，并未真正加强下缘受拉区，因此仅适用于跨径较小的T梁桥或板梁桥。而增大主梁梁肋高度和宽度一般在加大的下缘混凝土中加设主筋，并且为避免因起吊主梁加固而增加施工难度，在靠近梁端部位仍保持原貌，与加大部分作一斜面过渡。

(2)粘贴加固法：粘贴加固法是采用环氧树脂胶液把钢板、钢筋或玻璃钢粘贴在结构的受拉边缘或薄弱部位。其方法与前述增加截面加固设计类似，即原有构件承受恒载与活载，增加的粘结件(钢板、钢筋或玻璃钢)承受原有构件承受不了的那部分活载。

(3)施加体外预应力加固法：该法是在原梁体外受拉区域设置预应力筋，通过张拉时梁体产生偏心预压力，以此来减小荷载挠度，改善结构受力状态。

按预应力施加方式的不同，可有横向收紧张拉法、纵向张拉法与竖向顶撑张拉法等几种方法。

横向收紧张拉法是将作为拉杆的粗钢筋分两层布置在梁肋底面两侧，在靠近梁端适当位置向上弯起，与固定在梁端的钢制U形锚固板焊接。粗钢筋弯起处用短柱支撑，纵向每隔一定间距设一道撑棍和锁紧螺栓。通过收紧器将拉杆横向收紧而使拉杆受拉，从而在梁体产生预压应力，横向收紧张拉法的具体施工程序为。

①粘贴锚固钢板。将梁端混凝土保护层凿除，使主筋外露，清除碎渣浮灰后用环氧砂浆粘贴U形锚固钢板。

②焊接拉杆粗钢筋。先将粗钢筋的弯起段按设计斜度焊在锚固板上，然后用夹杆将粗钢筋的水平段与弯起段焊在一起。

③安装张拉装置。先放好弯起点垫块撑棍，再安设中司撑棍及锁紧螺栓，紧贴锁紧螺栓处安放收紧器。

④预张拉。预张拉的目的在于检查拉杆的焊接质量，预张拉力按设计张拉力的80% ～90%控制，预张拉保持12 h后卸除。

⑤张拉。旋紧收紧器，使两侧拉杆向中间收拢，按设计收紧量对称地分次收紧。达到设计收紧量后再收紧1～2mm，然后拧紧锁紧螺栓，并用双螺帽锁住。最后卸除收紧器。

⑥防护处理。拉杆粗钢筋及U形锚固板均需涂以防护涂料以防锈蚀。

当采用纵向张拉法补强加固时，拉杆钢筋仍沿梁底布置，两端向上弯起，它与横向收紧张拉法不同之处在于拉杆两端弯起段通常都穿过翼缘板上的斜孔伸至桥面，拉杆端部设有丝扣，用轧丝锚锚固于梁顶锚固槽内。纵向张拉法对于拉杆钢筋施加预应力可以用旋紧螺帽、端部用张拉千斤顶张拉、拉杆中间设置法兰螺丝收紧丝扣及电热法张拉等手段完成。

①凿开梁端桥面铺装，在梁端顶部按设计斜度凿出锚固槽。

②钻孔。在锚固槽内沿梁腹板侧壁方向按设计斜度钻两个平行的孔洞。

③粘贴梁端锚固垫板和梁底的短柱支座垫板。

④安装拉杆钢筋。拉杆分水千段及弯起的锚固段两部分，各拉杆的松紧度应调整一致。

⑤张拉。每片梁上的几根拉杆应保持均衡张拉。

⑥封锚。用防水砂浆或环氧砂浆填入锚固槽封锚。

⑦防护处理。

采用竖向顶撑张拉是在梁端底部设置u形钢锚固板，沿梁底设置拉杆，拉杆两端焊在钢锚固板上，在梁的1/4跨径及跨中(或跨向横隔板)位置设置张拉夹具，张紧夹具安装固定于梁腹或横隔板上的承托上给拉杆施加预应力，当拉杆达到设计应力值后，用钢筋混凝土垫块在拉杆与梁底面司楔紧，以固定拉杆位置并保持张拉力，最后卸除张紧夹具和承托架并做好拉杆的防锈处理。

(4)增设构件加固法

①增加主梁加固：采用增加主梁的方法不仅可以较为有效地提高结构的承载能力，对于同时要求拓宽桥面的T梁桥，亦是一种切实可行的方案。当采用增加主梁的方法进行技术改造时，新增加的主梁一般设置在原有中梁的两侧，在新增主梁位置上将原桥面凿开，切断原横隔梁，利用原结构设置悬挂模板，现场浇筑新增主梁混凝土。对于预应力混凝土桥梁，考虑到在桥上无法进行预应力张拉，新增预应力梁必须先在预制场张拉后再安装就位。这种采用新增主梁的技术改造方法对于过去常见的少主梁或双主梁整体现浇式桥梁的技术改造尤为有利，这种上部结构不仅主梁的间距大，新增的主梁容易布置与浇筑，增加主梁后对上部结构的承载能力可以明显得到提高，而且增加主梁后也改善了原有桥面板的受力状况。

为了使新旧结构联成整体共同受力，通常需将原主梁之横隔梁内钢筋与新梁横隔梁的钢筋焊接起来，或通过预埋钢板将新旧横隔梁联结，有时还在横隔梁下部增设贯通全桥宽的联结钢筋，并加大横梁下缘混凝土截面，将此钢筋包裹在混凝土内。与此同时整体浇筑桥面铺装混凝土，为进一步加强整体性，桥面铺装混凝土中常设置钢筋网。

②增加横梁加固：对于因横向整体性差而降低承载能力的桥梁上部结构，可以采用增加横隔梁的方法以增加各主梁之间的横向联结。此时可在新增横隔梁部位的主梁梁肋上钻孔，设置贯通全桥宽的横向联结钢筋，此钢筋的两端用螺帽锚固在两侧主梁梁肋外侧。浇筑新增横隔梁混凝土之前应将与主梁结合处的混凝土表面先凿毛清洗，然后悬挂模板浇筑横隔梁混凝土。

总而言之，为了保证公路畅通无阻，尽量保持和延长现有桥涵构造物的技术状态和使用年限，对桥涵构造物进行经常性的养护和维修是十分必要的。