浅谈混凝土梁桥的维修与加固方法

雷玺

【摘 要】 本文通过结合实例，对混凝土梁桥在维修与加固方面的适用性及必要性进行论述，总结了混凝土梁桥在维修与加固工作中的原理及基本方法，列举了在这一过程中需注意的重要事项，并为此提出了自己的建议。

【关键词】 混凝土梁桥；维修；加固；适用性

桁架拱桥是以双曲拱桥为基础的前提下而改良发展成的一种拱桥，其本身包括造价低、质量轻、外观好以及易施工等一系列优点，因此，从上世纪50年代至70年代间，便受到了我国各地区的广泛推广及应用。伴随着交通运输业的不断扩大发展，车辆的运输量得到了大幅度的增长，承载重量也随之不断增加，从而使得许多桁架拱桥因受力过大从而导致了不同程度上的损坏，对交通运输业带来了一定影响，因此受到了世界各国的高度重视，梁桥的维修与加固问题已成为了当今世界中刻不容缓的问题。

1 工程概况

本文选取的梁桥为湖南省内的某拱桥，建于1979年，且为一座混凝土桁架拱桥。该桥主桥跨45米，上部结构为钢筋混凝土桁架拱单跨，由四片桁架组成，共有三波，采用的腹杆形状为三角形，跨径总长45米；拉杆位于上弦杆的节点处；下弦杆节点处则为横隔板。桥台规格为空箱式，全长70米，全宽8米，其中桥面宽度为7米，荷载等级为汽-15。

2 梁桥的受损成因

2.1 钢筋锈蚀

该桥梁的拱片1/3跨处的下弦杆及部分腹杆均出现钢筋外露现象，且在混凝土中，还存在多处空洞或杂物，由此可见该桥梁在当时建筑时并未得到良好的质量监测。当桥梁中外漏的钢筋遭遇锈蚀后，会使得钢筋的受力面积受到减小，其承载能力也会随之大大降低，从而降低钢筋的耐久性，严重时还会造成构件突然断裂。混凝土的结构、整体缺陷、保护层厚度、混凝土是否厚实及所处环境的酸碱度都会对钢筋造成锈蚀。

钢筋一旦受到锈蚀便会对钢筋混凝土桁架拱桥的结构产生巨大影响，直接导致混凝土结构遭到破坏从而失去稳定性。

2.2 混凝土裂缝

一处人行道悬臂梁局部因受压塌陷，混凝土松动产生脱落，导致梁内钢筋外露；底板局部出现裂纹和水渍，桥面出现坑洞，致使外露的钢筋因此受到锈蚀；桥梁北侧有根立柱出现竖向裂缝，混凝土表层遭到退化，裂缝由于钢筋的锈蚀引起膨胀，裂缝面积增大。桥面出现裂缝主要是由于桥面的设计标准较低，混凝土强度低、桥梁弯度不够以及桥面装层薄弱，都会对桥梁的承载能力造成影响。

随着现在交通运输量的大幅度增加，特别是超载车辆，对于桥梁的承载能力更是造成重大影响。桥梁的损伤如若不能进行及时修复，便会引发微弯板破碎，造成路面坑洞增加，也不利于车辆在桥面上的安全行驶。另一方面，由于设计时桥梁的标准荷载较低，混凝土强度较弱，加上车辆对于桥面施加的重量过大，致使得混凝土衰退现象提前，桥梁四周出现裂缝。

2.3 主拱圈病害

主拱圈的横断面主要为现浇的钢筋混凝土，同时拱顶和拱脚处的横截面刚度相差较大。由于上下两处刚度相差较为明显，因此对于桥梁横向承受力的传递具有一定程度上的阻挠作用，并且容易造成纵向裂缝的增加[1]。由于主拱圈的横向力量薄弱，即便截面上的横系梁较多，但对拱圈的整体而言，同样发挥不了较大的作用。由此可见，由于该桥在原设计建设上考虑不够全面，在对桥进行设计时太过强调材料的节约以及桥梁整体的重量，使用的混凝土在强度等级上较低，钢筋配置也较少，致使主拱圈的尺寸也随之减小。

通常情况下，在对桥梁进行施工及建设时，主拱圈在这一过程中主要是用于承载桥身所受的重量，但随着交通运输业负荷的不断增加，主拱圈在其承载力方面也逐渐显露出了内在缺陷。车辆的大负荷超载在对于桥中心附近的主拱圈进行反复施压，因而导致主拱圈在中拱波处出现了纵向裂缝。

2.4 桥面破损严重

在该桥桥面上，发现其存在部分磨损、开裂以及骨料外露等现象，有些部位还出现一定程度上的破碎、坍塌以及钢筋锈蚀，同时还出现路面轻微塌陷、桥面铺装层严重破损。根据其破损原因可作出以下分析：（1）根据观察所得的数据表明，桥上车辆的大幅度增长以及超重行驶，致使桥梁所承压力超出了原规定范围和路面的标准轴载，从而造成桥身出现开裂现象；（2）桥面板缺乏基础稳定性，且桥内填充物分布不一、对面层刚度不一、沉陷不一，减少了桥梁的铺装层使用寿命；（3）桥面缝隙接处处理不当，变形缝隙数量较多，致使拱桥桥墩出现变形缝隙，严重影响了桥墩的承载能力。

3 混凝土梁桥维修加固的基本方法

3.1 上部结构的维修加固方法

3.11桥面补强加固法

桥梁桥面的维修加固，主要根据桥梁的具体情况，从而采用不同的加固方法。对于建立年限短、受损较轻的桥梁，当其混凝土强度仍属于规定值时，可先对桥梁所存在的病害进行逐一处理，并在以原设计桥梁承载能力的基础上，对桥梁进行加铺碎石及沥青的维修方式；当桥梁受损程度较重且建造年限较长时，则需采用拆除、修复的维修方法[2]。

此桥损害程度较轻，可通过对桥面表层进行清缝处理后，往缝隙中灌入环氧树脂浆进行填补，之后再往桥面加铺一层沥青，最后铺上一层沥青碎石层，碎石的规格为AM-10，平铺厚度约为3cm。

3.12拱圈、拱肋的维修加固方法

通常情况下，使用大拱肋截面和配筋加固法，可解决拱肋的稳定性、强度、刚度以及抗裂性等问题。此方法的使用不仅可以扩大拱肋的截横截面积大小，还能将拱肋从无筋率转变为有筋率，提高旧拱肋的强度和硬度、抗弯性及承载能力，减轻或阻止拱肋因受压过大而导致变形，使得经过维修加固的旧桥梁仍可继续投入使用。

对于拱圈的加固，通常加固方法为对钢筋混凝土进行增加拱圈加固的方法，这一方法的使用，在对拱圈进行加固的基础上，还使得原本破损的旧拱圈连为一体，方便了桥梁的桥面排水。具体步骤为：先将对相对称的拱圈进行挖开填料，桥中所有的裂缝均采取压浆处理，从而对桥中的裂缝进行填注修补；对于破损严重的桥身部位，在拱圈暴露之后，可先浇筑一道钢筋混凝土拱板，拱板规格为厚30mm，宽25mm，用于对拱圈进行临时加固，之后再对整个桥身进行全方面的浇筑一层混凝土拱圈，从而完成对桥梁拱圈的加固[3]。

此外，对于桥梁拱圈的加固还可采用在拱圈外增加套拱的加固方法。这种方法的使用在不破坏桥梁原结构的基础上对桥梁拱圈进行加固，并且具有工期短、易施工、好控制等优点。主要采用粘贴性钢板法，对桥梁的主拱片节点进行加固，从而控制大小节点处的混凝土裂缝，加强各节点间的融合，提高桥梁上部结构的整体性。

3.2 下部结构的维修加固方法

下部结构维修加固法主要用于桥墩、桥台以及桥梁基础进行加固的方法。在使用此方法进行加固时，需注意基础开裂、转动及墩台等现象，对于桥梁基础，采取扩大基础加固法进行加固，可用于桥墩埋度太浅，桥梁基础承载力不足，且混凝土刚度不足、桥梁墩台为砖石等情况下的桥梁；对于桥墩，可使用补桩基加固法进行加固，这种方法通过打入钢筋混凝土预制桩，从而扩大原桩台面积，以此增强桥墩的稳定性和承载能力，此外还可使用在桩式基础周围增加钻孔桩的方法对桥梁下部结构进行加固。

4 结语

钢筋混凝土桁架拱桥的受损原因及病害有很多，年限长久、地理环境、混凝土结构、荷载标准高低以及钢筋老化等因素都会对其造成危害。该文中的桥梁通过将钢筋混凝土桁架拱桥的典型病害进行集中，并在此基础上提出了相应的解决对策，为推广我国混凝土梁桥的加固及维修工作提供了宝贵经验。

参考文献

[1] 张开鹏，蒋玉龙，曾雪芳.桥梁加固的发展与展望[J].2010.4（08）：299-301.

[2] 沈金安，李福顺，陈景.高速公路沥青路面早期损坏分析与对策[J].北京人民交通出版社，2010.9（12）：121-124.

[3] 蒙云，卢波.桥梁加固与改造[M].北京人民交通出版社，2011.3（17）：89-92.