道路桥梁工程结构的病害与加固技术

李建方

摘 要：目前国内外对桥梁的检查与加固维修的方法与技术研究较多，对相关理论基础的研究却相对较少，这是力学界与结构工程界研究的一个薄弱环节。可以预见，桥梁维修加固的新材料、新技术和新工艺，随着科学和社会的进步還将不断推出，并推动着桥梁加固技术的不断成熟和完善；而基本理论角度对既有桥梁加固方案进行研究，是今后桥梁研究工作中的一个重要方向。文章论述了道路桥梁病害的成因、道路桥梁加固的裂缝修补技术和加固增强技术。

关键词：道路桥梁；结构缺陷；裂缝修补；加固增强

1 道路桥梁的结构和病害

桥梁结构在设计的初期就应该考虑要有足够的强度，以承受作用于其上的重力和附加力；结构不但要具备足够的刚度，要保证其在应力作用下不至于产生过大的弯曲及变形；其结构尺寸不但要保证使用性能，还要考虑其在承担有效载荷时不至于产生屈服，丧失性能，更加考虑其要有较高的耐久性，但是由于使用时候材料的风化，外界环境，如雨水，日晒，等影响，逐渐的丧失其性能，因为使用时候的载荷的随机性，材料强度的损失，施工质量的分散性，计算时不能完全反应使用情况，以至于在长期使用中道路桥梁会发生结构的变化，外部剥离，内部裂纹，会产生病害，产生这些的原因如下：

设计时候没有进行长期的规划，导致以后随着车辆荷载增大，桥梁因承载能力不足而产生病害。结构设计过程中存在缺陷，如桥型的设计结构不合理。桥梁施工工程质量太差，未按设计要求和施工规程实施。桥梁后期养护工作不到位，没有及时进行补救措施。洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。水文地质差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。

2 桥梁加固的一般流程

在道路桥梁结构有了病害后，需要采取有效的措施进行加固维修和维护。道路桥梁的加固维护工程应该遵循以下的工作程序：

结构病害的鉴定——加固方案的确立——加固施工工程——工程的验收。

结构病害的鉴定工作，主要是对道路桥梁的结构诊断，让加固维修工程有效的进行，不盲目，对于大型桥梁的维护和加固，应对社会公开招标，对加固方案进行论证和实地的考核，选择最优的加固施工方案。

3 桥梁加固增强技术的具体实施

道路桥梁的改造和加固工程，根据其前期的结构诊断，分为裂缝内伤的修补和对整体结构的加固增强。下面介绍几种目前广泛使用的技术和其应该注意的方面，以供参考。

3.1 道路桥梁的裂缝修补技术

道路桥梁的裂缝修补要根据具体实地检测而定，检测图纸提供了明确的施工补救方案，其目的在于恢复结构物的防水性和耐久度。其常用的方法如下：

表面的处理，为了提高道路桥梁的防水性和耐久性，可以在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料，对于裂纹宽度有变化的裂缝，要设法使用有伸缩性的材料。

注浆法，在已经有了明显裂缝的地方注入树脂或水泥类材料，可以有效的修复道路桥梁的内伤。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共同使用，可以让裂缝溶为一体，是一种防止裂缝继续蔓延的好办法。

充填法，当出现较宽裂缝的裂纹时，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。

表面喷涂法，喷浆修补前需要在凿毛处理过的裂缝表面，喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝。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。

粘结钢板封闭法，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，以消除钢筋砼构件产生主拉应力裂缝，钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。

3.2 桥梁加固增强技术

桥梁加固，是通过一些有效的措施，使受损桥梁结构恢复其原有的技术功能，或通过改变结构的传力途径而减少构件的荷载效应，或在已有结构的基础上提高结构的承载能力，以满足新的承载条件和使用功能的要求。综合来讲加固技术主要有以下几种：

（1）粘贴补强材料。此法所涉及的加固手段主要有：粘钢加固、碳纤维加固等。

（2）增大构件截面。此法所涉及的加固手段主要有：增大截面与配筋、化学植筋、喷射混凝土等。

（3）增加辅助构件。主要有增加混凝土构件、增加钢构件、增加横向联系、增加体外预应力等。

（4）改变结构体系加固法通过增设支撑或桥墩，把简支变为连续、在梁下增设如钢架等加劲梁或叠合梁，以减小梁内控制截面峰值弯矩，提高承载能力的一种加固方法。主要有增设八字撑架、梁的连续加固、梁拱结合三种方法。

（5）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。

（6）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。

（7）增设纵梁加固法在桥梁墩、台基础稳定，并具有足够承载能力的情况下，可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁，这些新梁与旧梁连接在一起共同受力。由于应运中的车辆荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，使原梁中所受荷载得以减少，加固后的桥梁承载能力和刚度得以提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时，兼有拓宽的作用。此法适用于梁体结构基础完好，而承载能力不能满足要求的场合。

3.3 桥梁结构加固新技术——喷射混凝土

喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌和料，通过管道送并高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土，它不是以振动来捣实混凝土，而是在喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压实，同时又可采用较小的水灰比，因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。目前比较流行的是喷射合成纤维混凝土也就是在喷射混凝土中掺入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。喷射合成纤维混凝土除具有备喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点外，还具有以下特点。

较好的抗裂、阻裂性能；较高的抗冲击性能；较好的耐磨、耐腐蚀性能；较好的抗渗、抗冻融性能；较好的抗疲劳性和抗碎裂性；在施工过程中，由于合成纤维尚能提高混凝土材料的粘聚性，因此，在喷射合成纤维混凝土时，回弹率大大降低。即按照加固整治的实际需要可在拱腹下施喷形成各种结构类型；不中断交通。

适用性：适用于桥台、桥墩、梁、桥板的修复和加固。

4 结束语

对旧桥的改造、加固与利用，是维护公路交通正常运营的积极措施，是公路桥梁建设可持续发展的重要组成，意义深远。上述这些加固技术，较好地满足了我国公路桥梁养护发展的需要，在桥梁维修工作中发挥了积极的作用；需要强调的是各种维修加固技术各有其优缺点和适用性，在实际操作中。要针对不同的桥型，不同的病害和在不同的环境下，选择适当的加固方法；而且，以上所介绍的加固技术不是单一的、非此及彼的关系，在很多时候需要结合使用。

参考文献

[1]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海：上海科学技术出版社，1987.

[2]杨转运，刘会，吴汉辉.粘贴钢板法在桥梁加固中的应用[J].施工技术，2005（9），7～10.

[3]罗伟.桥梁加固技术综述[J].黑龙江交通科技，2005（10），63～66.