探究道路桥梁结构病害与加固

刘红雷

【摘要】本文将对桥梁病害的成因、加固的流程以及现有的可以增强加固的技术进行探讨。

【关键词】道路桥梁 结构病害 裂缝修补 加固增强

由于车辆的不断提速和超重车辆的行驶，以及外界各种客观因素的作用和影响，会导致桥梁的结构产生不同程度的病害、出现缺陷，严重的会影响桥梁正常使用。为了确保道路桥梁工程的安全性与稳定，为我国经济发展提供更好的服务，应当从根本上提高道路桥梁工程的建设质量，做好病害的有效控制，对已经产生病害的部分进行有效的加固。

一、桥梁病害成因分析

交通道路的结构形式有很多，桥梁就是其中很重要的一种，其要求具备足够的强度、刚度与抗压能力，不仅如此延性和稳定性也是必不可少的。然而钢筋结构并不完美，经常会出现一些常见的病害，其中有如下表现：

1、裂缝

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：①设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。②施工阶段，不加限制地堆放施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强充验算等。

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：①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。②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。

2、地震对桥梁病害的影响

地裂会造成桥梁跨度的缩短、伸长或墩台下沉。在陡峻山区或砂性土和软黏土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥梁遭到破坏。在浅层的饱和或疏松砂土处，地震作用易引起砂土液化，致使桥梁突然下沉或不均匀下沉，甚至使桥梁倾倒。在坡边土岸或古河道处，地震则往往引起岸坡滑移、开裂和崩坍等现象，造成桥梁破坏。桥梁受震破坏是由于地震使桥梁产生水平和竖直振动，造成桥梁构件的损坏和破坏，甚至使桥梁倒坍。此外，有些桥梁虽然在强度上能够承受地震的振动力，但由于桥梁上部、下部结构联结不牢、整体性差，往往会造成桥梁上部和下部结构间产生过大的相对位移，从而导致桥梁破坏。

3、钢筋锈蚀及混凝土碳化

钢筋锈蚀是道路桥梁损坏最主要的原因之一。钢筋锈蚀后会引起体积扩大膨胀，混凝土承受较大拉力而开裂。混凝土碳化达到一定程度时，道路桥梁会产生裂缝，减少了路桥的服务期限，破坏了路桥的安全性。

4、混凝土内部的毛细管孔及气泡

混凝土中不可避免地存在毛细管孔，这就使得空气中的水、氧气、二氧化碳等物质快速进入混凝土内部，并且腐蚀钢筋。这又很大程度上降低了道路桥梁的耐久性与安全性。

二、桥梁加固流程

由于桥梁的病害频发，因此我们需对其作出相应的对错进行加固维修或者更换。在桥梁加固的过程中我们应遵循的工作程序如下：

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。

为了对病害结构作出初步的诊断应对结构进行可靠性鉴定，加固方案的确定便是对病害进行对症下药的处方，加固设计是现行规范和有关标准，对加固方案的深化过程，对被加固结构按加固设计进行施工，施工前进行施工组织设计时为了确保加固后的质量与安全。

三、桥梁加固增强技术

1、加强地基处理

（1）采用深层搅拌的方法加固桥头软基。该方法需要辅助以深层搅拌机械装置，原料通常使用浆料或水泥固化剂。在加固时，借助机械搅拌机的叶片搅拌并清除空气及水分等一系列其他的物理或化学反应，使桥头软土地基可以转化成性能优良的复合地基，进而提高桥头软土地基的承载能力，减少不均匀沉降现象的发生率，增强道路边坡的稳定性，避免了桥头跳车现象。

（2）采用砂桩方法加固桥头软基。该方法适用于杂填土、砂土環境。通过置换地基土、竖向排水等功能实现地基的加固。在实践过程中，通常会减少后期沉降量。根据作业的实际周边环境，还可以考虑辅助预压、超压的方法，提高地基强度，改善地基稳定性。

2、碳纤维加固法

碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。我国的这项技术起步很晚，但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展，现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史遗留问题，一些建筑由于使用功能的改变，难以满足当前规范使用的需求， 故需进行维修、加固。

3、桥梁裂缝修补技术

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：

3.1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。

3.2充填法，这是一种适合于修补较宽裂缝的方法，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。

3.3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。

4、桥梁上部结构加固技术

（一）外部黏贴加固法，此类方法是用环氧树脂将型钢或玻璃钢等材料粘贴在结构外部，来提高结构承载力。多用于必须大幅度提高结构承载力但构件尺寸又受限制的情况下，但其粘合剂的质量必须得到保障。

（二）改变结构体系加固法，是通过增设支撑或桥墩来讲简支变为连续，在梁下加劲梁或叠合梁来减少梁内控制界面峰值弯矩，从而提高结构的承载力。

5、桥梁结构加固新技术――锚喷

随着施喷机具的发展以及速凝剂的采用，人们把喷射与锚杆、钢筋网等配合起来使用，促进了锚喷技术的完善。实践证明，锚喷技术完全可以应用于桥梁上部结构的加固增强。

喷射硅的性能喷射硅在工艺材料及结构等方面与普通现浇硅相比有许多优点。施工中需加入速凝剂，因而又具有快凝、早期强度高的特点；锚喷技术不用或只用侧向模板，其运输、浇注、捣固合并为一道工序、设备简单、占地面积小、施工机械化程度高、速度快、效率高、节省劳动力；可设计性强，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。

结语

针对我国目前桥梁改造的加固加固市场的混乱局面，加强桥梁养护、管理及设计人员与施工技术队伍建设是整顿桥梁 加固市场的重要内容之一。路桥施工作业存在很多通病，同时也会产生不可避免的许多病害，采取科学适当的加固技术，对具有安全隐患的道路桥梁进行维修，不仅可以增加社会经济效益，而且可以保障正常的生产生活，具有极其重要的现实意义。

参考文献：

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