混凝土桥梁病害分析及加固对策

宋群法

摘 要：当前，我国桥梁数量较多且桥型复杂，加上气候等因素的制约，很多桥梁出现了不同程度的病害，大大增加了维修改造及管理的难度，甚至会影响道路交通安全。基于此，本文在全面了解混凝土桥梁病害机理的基础上，分析了其产生的原因，并提出了几点加固措施，最后通过具体工程案例，提出了体外预应力加固方案，以期做好桥梁病害分析工作，制定科学、可行的桥梁维修加固方法。

关键词：混凝土桥梁;病害;加固

中图分类号：U445.71 文献标识码：A

0 引言

作为地面交通基础设施的重要形式，公路桥梁工程在整个交通运输网络当中发挥着至关重要的作用。自上世纪80年代以来，我国桥梁工程建设事业已步入了高速增长期，大量桥梁如雨后春笋般拔地而起，进一步完善了我国交通运输体系。然而，在行车荷载和气候等因素的长期作用下，很多桥梁面临着使用性能下降、结构安全及耐久性不足等问题，严重时甚至会出现交通事故。为了有效解决桥梁病害问题，必须找出原因，加强技术创新，提出有针对性的加固方案，在合理控制成本的前提下，最大限度解决桥梁病害。

1 混凝土桥梁病害机理分析

当桥梁出现病害后，若不及时处理，病害必定会进一步加深，進而破坏桥梁结构。桥梁病害产生的原因有多种，因此，相应提出有针对性的病害处治措施，必须对病害机理有所了解，这样才能从根本上解决病害问题。按照桥梁结构划分，混凝土桥梁病害机理可以从上部结构、下部结构、基础结构三方面入手，具体病害机理分析如下：

（1）上部结构病害机理。第一，混凝土收缩徐变。很多桥梁通车运行时间较长，早期设计的桥梁基于当时条件限制，往往无法充分考虑温度应力，在温度应力较大的情况下，桥梁极易出现大量温度裂缝。尤其是在昼夜温差较大的地区，混凝土开裂问题更为显著。一般来讲，在浇筑大体积混凝土后，基于水泥的水化作用，将有大量热量被释放，若释放的热量无法迅速排出，很可能会出现内部温度过高现象，但相比内部温度，表面温度较低，此时会产生温度裂缝。第二，单板受力。在桥梁上部结构病害当中，单板受力也很常见，究其原因在于桥梁上部结构主梁间横向联系失去作用，各主梁之间无法相互传力，不能实现整体受力的作用。当车辆从梁板通过时，梁板承受了大部分或全部的荷载，这种情况下，很不利于主梁受力。第三，钢筋锈蚀。冬季为了加快桥面冰雪融化速度，往往会采取撒盐除冰雪法，沿着裂缝，当大量除冰盐进入混凝土内部与钢筋接触，必定会造成钢筋锈蚀。一旦混凝土开裂，二氧化碳、水等也会渗入混凝土内部，同样会加快混凝土碳化速度，大幅降低混凝土pH值，破坏钢筋表面钝化膜、锈蚀钢筋。

（2）下部结构病害机理。第一，气温变化。在我国北方地区，尤其是冬季气温低，温差大，恶劣的气候条件将会加大施工难度，或还存在混凝土配比不合理等问题，极易出现桥梁结构混凝土剥落、腐蚀。又或者施工过程中扰动冻土层，待冻土层融化之后，同样会影响桥梁基础的承载能力。第二，地基土冻胀、冻融。土层冻结后，必定会出现体积膨胀现象，一旦融化后，土层则会逐渐软化，甚至出现沉陷、翻浆，这种病害在季节性冻土地区极为常见，也是导致桥梁结构开裂的主要因素，一旦路基变形，将会严重危害行车安全。

（3）基础结构病害机理。对于跨径较小的桥梁，相对基础埋深较浅，而对于一些较大刚度、强度的基础，在冻胀力的影响下，极易产生墩台基础不均匀上抬现象，进而造成桥梁结构上部变形、开裂，影响其承载能力。

2 混凝土桥梁病害产生原因分析

桥梁病害原因很多，常见原因有材料质量问题、施工技术问题、设计问题等等。根据实际情况分析，混凝土桥梁病害产生原因可归结为以下几点：

（1）施工因素。于桥梁质量而言，施工阶段起决定性作用，若施工质量控制不到位，必定会影响桥梁质量。常见的施工质量影响因素包括：原材料质量不达标、施工工艺不规范、监督不到位等。其中材料是构成工程实体的特质条件，也是保障桥梁工程质量的关键。原材料在桥梁项目成本中所占比例较高，一旦材料质量不合格，势必会出现“豆腐渣工程”。施工工艺不规范，同样会产生桥梁病害，比如，施工机械运行故障、工序不正确等。监督不到位是指相关监督部门及人员未能完全、准确地进行各项工序、材料、操作行为的监督，缺乏质量检测。也就是说，在整个施工过程当中，一旦有一个工序质量把控不好，便会影响桥梁质量，引发桥梁病害。

（2）环境因素。每一个桥梁工程都具有不可复制的特点，具有“唯一性”，每一个项目均不可复制，在施工当中主要受地质、水文、气象等环境因素影响。由于施工所处环境恶劣，一旦环境发生变化势必会影响施工质量。比如说，由于自然条件和环境因素的作用，很多桥梁整体结构强度偏低，钢筋混凝土桥梁安全和耐久性备受影响。尤其是极端温度循环、水分等影响最大。

（3）设计因素。在桥梁施工建设当中，设计是一个非常重要的环节，设计质量的优劣直接决定了桥梁后期运行的质量，一旦设计不合理。势必会影响桥梁建设的经济性、安全性、耐久性和美观度，甚至会引起桥梁病害发展，危害桥梁运营安全。常见的设计问题有构造钢筋间距不合理、布置位置不合理，或者是计算分析数据不准确等等。

3 混凝土桥梁病害加固对策

（1）桥梁上部结构加固对策。第一，在混凝土桥梁上部结构加固维修当中，首先要了解病害情况，是否存在混凝土松散情况，若存在，需及时清除干净。随后铺筑新的混凝土，保证新混凝土在修补的区域稳定、牢固。此外，还要注重与原桥面之间的紧密结合情况，保证桥面平整。第二，若混凝土桥梁的梁体内部有裸露的钢筋，表明梁体上钢筋混凝土的保护层已不复存在，失去了其效应，这种情况下，需及时去除脱落、松动的混凝土，并对钢筋裸露部位进行除锈，最后铺筑一层新的钢筋表面保护层。第三，若出现裂缝问题，可根据裂缝大小确定具体的处理办法。比如说，裂缝较小的情况下，可直接均匀涂抹环氧树脂胶，做好病害裂缝的密封工作。若裂缝较大的情况下，则采用灌封胶进行压力灌浆处理。第四，针对受拉区，最佳的维修办法就是采用环氧树脂混凝土，对于受压区的病害问题，则通过膨胀水泥修补处理。当桥梁构建修补之后，还需加大养护力度，比如封闭养护。

（2）桥梁墩台加固对策。目前，在橋梁工程病害分析当中，桥梁墩台部位也很容易出现问题，常见的问题包括：桥梁墩台拉裂、临时桥梁墩（台）纵向贯通裂缝、桥墩开裂、墩台损坏严重等等。针对不同的病害情况，可采用不同的维修加固方法，具体如下：

第一，当出现桥梁墩台拉裂病害时，可先维修并将原支座复位，保证工程结构安全。第二，当出现临时桥梁墩（台）纵向贯通裂缝时，需要及时进行钢筋混凝土套箍、钢套箍处理，或者增大原桥墩（台）的截面积。第三，当出现桥墩（台）开裂病害时，需要先进行基础病害维修与加固，保证基础稳定，然后进行加箍、灌缝处理。

（3）桥梁基础加固对策。灰缝脱落、表面损坏等都属于桥梁基础病害类型，为了更好地解决桥梁基础病害，必须具体问题具体分析，采取切实可行的维修加固措施。

第一，当出现灰缝脱落情况，应先将灰缝内的杂物清理干净，随后通过水泥砂浆进行填补处理。第二，当出现表面损坏情况，可根据深度大小确定具体的解决方案，当深度在3 cm以上时，可进行挂网浇筑或喷浆处理;若深度在3 cm以内，则直接进行砂浆填补即可。

4 工程概况

为了更好的解决混凝土桥梁病害问题，做好桥梁加固工作。本文以某预应力混凝土简支T梁为例进行分析。本桥梁运营多年，在自然因素、行车荷载等影响下，主桥部分承重梁体上出现了一些裂缝。经检测可见，上部主要承重构件梁体部分的技术状况等级为4类，虽然静载试验结果显示当前本桥梁结构整体刚度可达到规定要求，但整体来讲，桥梁结构承载能力较弱，已无法满足设计荷载规定。最终决定通过体外预应力加固法进行施工处理。具体流程如下：

第一，制作转向块、锚固块。根据工程实际情况，在本桥梁工程体外预应力索转向块、锚固块选择当中，均可采取钢结构，并通过锚栓、注胶粘贴技术在T梁腹板上进行锚固施工。第二，定位放线。按照施工规定，应在桥梁工程T梁上进行定位放线施工，准确确定体外预应力索转向块、锚固块的安装部位，此外，还应确定体外预应力索的线型位置。第三，混凝土表面施工。对于转向块的安装部位，杂物清理干净之后，还要进行凿毛处理，通常可采取风镐等工具，凿除T梁腹板或马蹄形倒角位置的原混凝土表面层，形成毛面。第四，压力注胶施工。严格按照相应的施工技术标准，做好压力注胶施工作业，在整个注胶环节，必须随时检查是否存在问题，比如漏胶、脱空等，避免对粘结效果造成不良影响。第五，张拉施工。张拉施工过程中，需指派专人负责，每级张拉后均需及时观测梁体外观、梁端支座位移情况。为了加强同步性控制，可采取预应力同步智能张拉设备系统进行整跨张拉控制，完成各级同步加载施工后，需持荷5分钟，并检测伸长量、应力情况，相比理论伸长量，实际伸长量的误差不允许大于6%。第六，锚固施工。待张拉力值符合规定后，张拉千斤顶，并持荷一定时间，通过工具夹片主动受力将预应力束锚固住，最大限度降低预应力损失。

5 结束语

综上所述，在桥梁工程施工当中，由于行车荷载和自然因素的影响，很容易出现桥梁病害问题，但工程施工是一个极其复杂的过程，造成桥梁病害的因素很多，施工材料、施工技术、人员专业素质等等，均会引发桥梁病害，甚至会产生更多安全隐患。为此，必须找出病害原因，积极解决病害问题，保证桥梁工程质量。

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