道路桥梁结构病害与加固施工分析

文／汪艳明、侯磊、曹艺 北京市市政一建设工程有限责任公司 北京 100083

引言：

交通运输的发展取决于道路建设的水平。在施工建设中，公路桥梁建设作为公路建设的重要组成部分,是公路建设过程中需要高度重视的一部分。道路和桥梁的建设也与经济发展密切相关。道路和桥梁损坏的可能性也不同。道路和桥梁的建设或多或少都存在病害问题对道路和桥梁病害的准确分析有助于道路和桥梁的有效修复它可以有效地保护道路和桥梁,提高道路和桥梁的使用质量和使用寿命。本文的目的是分析道路和桥梁工作的常见病害并提出适当的治疗方案。

1.课题研究目的

我国道路桥梁工程建设的难度非常大，工程进度控制力度不够，施工资源配置的不合理，施工监管不严格，都造成了道路桥梁施工管理的不足。在国外，由于较早开始大规模兴建基础设施，所以工程技术人员很早就注意到桥梁中广泛存在的裂缝问题。目前发达国家相关技术人员的工作集中在桥梁的养护、维修和加固等方面。在这种情况下针对桥梁的裂缝问题开展研究，提出相应的防治和桥梁加固方案，对于桥梁的正常运营具有十分重要的意义[1]。在我国随着交通运输业的迅猛发展，近年来很多城市桥梁的交通流量超过设计预期流量并且车辆超载超限的现象经常存在，加之早期施工在质量监督和施工建设时可能存在的不甚规范，使建造的桥梁存在较大的安全性隐患。在施工过程中不严格按照施工标准使用材料上偷工减料，使桥梁存在严重的质量隐患由于雨雪天风力腐蚀或热胀冷缩等外界气候因素影响，或水火灾、地震等自然灾害的影响导致的桥梁结构破坏。车辆载重和车流量的不断增加使得桥梁荷载的增加使得桥梁需要加固和维修桥梁所在地区的地质条件不良，桥梁受到滑坡等地质灾害影响而导致其结构破坏。有相当数量的桥梁已经存在裂缝病害，对桥梁的使用寿命造成了一定程度的影响。同时从目前我国项目建设角度看，随着资金短缺和建设难度的提高，除了一部分新桥的建设外对桥梁进行维修加固以增加桥梁使用寿命成为桥梁工程人员需要克服的一大难题。因此对桥梁裂缝形成原因进行分析从而制定出科学的维修加固方法进而改善桥梁耐久度及安全性成为一项具有重要意义的科研课题。

2.桥梁加固技术研究意义

旧桥梁加固技术是对旧桥梁进行测试和评估,改造,加固和维修的技术。目前我国桥梁加固的对象主要是20世纪20 年代和80 年代建造的公路桥梁,有必要对旧桥梁的状况进行客观评估,以选择更合理的桥梁加固方案拆除和重建桥梁需要对人力财力和物力资源进行大量投资,这与可持续经济发展的概念不相容。即使是世界上最发达的国家现在也在争夺大量的人力和物力资源,以进行技术研究以加强危险的旧桥梁。在建造新桥梁时他们仍然非常重视旧桥梁的有用价值过。建设和培育的原则是从实际出发及时提出的,交通运输部要求各级监管部门认真贯彻这一原则定期测试桥梁,加固受损的桥梁,维护没有可见疾病的桥梁可以延长桥梁的使用寿命并确保其安全运行。加固受威胁的旧桥对成本节约和效率产生积极影响。另外气候作用化学侵蚀引起的结构老化以及勘察、设计施工、养护等方面存在着缺陷这些因素都会造成桥梁结构病患从而大大降低了桥梁结构的安全性和耐久性。通常情况下城市桥梁维修加固的原因有以下几种桥梁本身设计规范和标准的提高原有的桥梁设计规范标准不能满足现有的标准要求桥梁设计使用的资料不准确和计算方法性错误桥梁加固技术概述加固材料的选择,加固设备的选择等。所有这些都需要合理的论证分析。各级道路管理部门根据威胁旧桥的实际情况加固桥梁,使桥梁最大限度地发挥其潜在设计能力,最大限度地利用有限的加固手段建设和维护桥梁需要各部门共同努力,走上可持续发展的道路[2]。许多危险的旧桥梁现在也出现在许多发达国家它们与危险的旧桥梁的联系得到了恢复和加强危险的旧桥梁的加固和重建越来越重要,新桥梁的建设逐渐退居次要地位。不同加固方案下的桥梁加固成本也不同。在固成本过高导致金融破产,美国的情况类似。研究应用和推广最合理的加固技术对我国现役桥梁具有重要意义。

3.道路桥梁结构病害的归因分析

（1）道路和桥梁的设计是整个项目的初始阶段,在整个建设过程中起着非常重要的作用。在一些公路桥梁建设项目的初步设计过程中,一些设计人员不重视施工现场的检查和调查,无法充分了解施工环境和地质条件,严重影响了公路桥梁建设的质量和进度公路桥梁改造需要设计人员科学评估公路实际路段的状况,确定原有公路桥梁的强度和弯曲参数,明确公路桥梁改造方案,在改造过程中由于设计人员没有进行全面、彻底的调查和使用,导致改造方案不符合实际解决问题不能保证新路面强度,由于公路桥梁改造,随着市场经济的快速发展施工过程仍然存在破坏的危险市场竞争越来越激烈,许多企业被激烈的市场竞争所淘汰,这使得一些建筑企业在市场竞争中不注重施工安全和工作质量,成为不可战胜的在公路桥梁施工过程中,非标施工问题贯穿于整个施工过程中,如原材料的使用不合格。

（2）主要表现在原材料的选择不符合严格的配比和分选要求,也不符合国家规定的施工工艺,这些非标施工工艺增加了公路桥梁的病害程度此外,由于施工单位有明确的施工期,许多企业为了节约成本,任意缩短施工期导致冬季施工降雨,夜间施工出现不利现象,严重影响道路和桥梁的施工质量道路和桥梁的后期维护工作主要涉及道路或钢筋混凝土结构的铺设,这种后期维护工作很重要,因为现阶段道路和桥梁的维护工作不适用使维护工作成为道路和桥梁疾病的重要原因一方面,公路桥梁工程中的一些施工单位为了缩短施工周期,提前拆除混凝土,使混凝土未达到应有的强度,影响混凝土结构的强度另一方面,在道路和桥梁的后续维护中,除了需要铺设岩土工程材料、相关材料或铺设瓦斯外混凝土路面还需要定期打磨这些路面,通过打磨来保持铺设湿度,以达到混凝土的维护效果但许多施工单位没有严格遵循维护过程,忽略了防雨防水的作用,因此桥面覆盖不符合必要的质量要求。

4.道路桥梁结构病害的类型

（1）基础不均匀沉降是道路和桥梁中最常见的病害之一,不均匀沉降对桥梁造成的损害相对较大,因此道路和桥梁结构不稳定,长期出现裂缝和病害,严重影响道路和桥梁的正常使用,并缩短道路和桥梁的使用寿命公路桥梁不均匀沉降的原因也较多,例如在设计阶段实际上没有进行合理的设计,地质条件没有仔细研究地质条件没有完全掌握,设计的施工方案不符合地质条件,导致公路桥梁施工中出现各种问题,导致基础不均匀沉降此外,具体的施工过程,施工人员没有严格遵守施工要求或施工质量相对较低的建筑材料,导致道路和桥梁质量下降,最终导致疾病不均匀沉降。

（2）造成这种情况的原因之一是建筑部门管理不善,对施工过程中使用的材料质量要求不严格,对施工条件和条件的控制不当缺乏监督,导致建筑物的整体质量不符合建筑设计标准,直接导致工程基地积压不均匀,施工后期人员对桥梁安装过程不重视即使与设计图纸分开,这也是望远镜设备不能正常工作的原因桥梁甲板的裂缝问题往往得不到应有的重视,桥梁甲板和道路的裂缝没有及时消除,导致桥梁甲板裂缝增多影响了行驶的车辆和行人。桥面裂缝产生的原因也较多这给预防工作增加了一定的难度,在桥面施工过程中严格控制施工环节,做好铺设工作,可以有效地减少桥面裂缝问题但是,在桥面施工时,由于施工人员对温度的控制不力因此桥面温度变化相对较大,这反过来又会导致裂缝。

（3）目前车辆的增加呈线性增长的趋势,过多的车辆通过和挤压,导致桥面负荷急剧增加,而桥面更磨损,桥面最终在双重压力的作用下摇摆此外,施工中对施工材料和工艺没有严格的控制,因此桥面施工质量相对较低,就会出现裂缝在钢筋腐蚀损伤的情况下,腐蚀部分的体积可能比原来的体积增加10 倍以上导致周围混凝土的挤压,导致混凝土开裂侵蚀,有效截面尺寸减小从而降低设计承载能力。腐蚀的直接后果是降低了钢筋的截面积以此作为钢筋的抗弯强度,钢筋的腐蚀也减少了钢筋对混凝土的抓取腐蚀渗漏,在结构表面形成腐蚀影响结构的美观道路和桥梁的环境破坏也直接影响其结构稳定性。

（4）在长时间的阳光和雨水下,道路和桥梁的表面受到大规模侵蚀,导致道路和桥梁的强度降低。如果不及时修复,侵蚀程度将进一步增加,隐藏在混凝土中的钢材将受到外部影响。当与空气接触时钢铁会迅速生锈,导致道路和桥梁的承载能力严重下降此外在道路和桥梁作业中经常会出现混凝土钙化现象,这是由混凝土自身性能决定的经过酸碱钙化后,混凝土的酸碱值相对较低,钢的腐蚀也会影响道路和桥梁的质量。

5.道路桥梁工程病害措施

（1）为了提高施工的科学性,公路桥梁的施工不仅需要对施工过程进行科学的设计,还需要对施工期进行合理的组织,以保证施工各阶段的质量选择原材料,一方面保持固定的收集地点,使生产商能够及时供应所需的原材料必须保证原材料的分配在一定范围内,以避免偏离中间分配线在选材方面,要严格按照指标要求选材,防止选材不良造成道路和桥梁病害。道路和桥梁的重建可以通过铺设桥梁,增加道路和桥梁的承载能力改善道路和桥梁的平整度和抗滑性,并鼓励道路和桥梁的长期使用来加强。这项技术主要用于更广泛的裂缝更深层次通常在人行道上的裂缝表面凿槽会产生化学附加材料，如沥青水泥砂浆膨胀水泥灰浆或树脂，在排水沟以及装满材料防水性能较高，例如橡胶从而起到加强纳税申报材料进一步扩大裂缝控制，提高桥梁的整体稳定性[3]。

（2）腐蚀温度变化问题收缩可能会导致桥上的问题破裂。通常情况下当问题表面可能会产生环氧树脂液问题裂缝处理体。首先清洁裂纹元素的表面然后是酒精或乙醇或丙酮，在裂纹干燥后，使用环氧树脂是修复问题裂缝的两项基本技术即表面修复技术和填塞技术。表面修复技术这项技术是一项相对简单的高频维修技术通常情况下当裂缝表面很小或对桥的总压力没有影响时就会出现更深的裂缝修复过程可以如下找到问题裂缝，清理裂缝表面，用环氧树脂覆盖裂缝表面的丙酮。干燥后问题表面覆盖具有良好的抗腐蚀性，可以使用沥青或油漆玻璃纤维可以处理涂层裂缝防止裂缝进一步扩大在施工过程中应严格控制路基和基层的强度、密度、稳定性和均匀性在公路和桥梁施工中,水泥混凝土通常会再沸腾,这种现象经常需要再沸腾干硬混凝土,并且需要预留拉伸缝以避免再沸腾现象引起的分层问题,同时也可相应增加混凝土保护层厚度,严格按照混凝土耐久性规范,选择合理的保护层厚度,以避免混凝土的侵蚀。

（3）可以通过对施工过程的每个阶段进行管理来改进施工方案,以保证施工过程的合理有序。对于道路和桥梁的后期维护,我们要注意混凝土的后期维护工作,按照有关规定进行全面的维护工作,必须努力使预先设计工作非常重要必须高度重视预设计工作，必须严格控制，以防止设计周期的任意减少以引起粗糙而简单的设计必须不断优化和改进项目，充分考虑到建筑过程中气候地质和其他因素的可能影响，对比和反复证明试图选择最科学的强化方案。应注意到桥的总体影响，加强对桥结构病害的控制不仅用于小的维修工作还用于设计的细节和部分，还着重形成整体和相互联系的观点，强调提高大桥的整体质量和效率加强桥上的结构，增加了桥整体结构的稳定性。

（4）为以确保混凝土构件达到一定的强度,然后再进行其他工序。此外,在道路和桥梁的维修过程中,必须进行科学的交通管理工作,以防止重型技术,大型卡车等车辆造成的道路和桥梁路面多次磨损,并严格限制这些车辆的行驶加强道路和桥梁工程内部管理是施工顺利完成的重要保证。内部管理不断完善和完善企业管理制度,企业应加强施工人员行为规范,制定相应的奖惩制度,严格遵守各种规章制度,按照规章制度惩治违规施工人员,通过鼓励有经验的工人提高施工人员的安全意识有序开展教育培训工作企业应定期开展教育培训工作,提高施工人员的专业技术水平,鼓励施工人员积极提高能力和素质完善企业建设项目部的相应管理,要求所有施工技术人员具备专业技术文件特别是有特殊技术要求的工作人员必须获得岗位认证,并制定严格的考核制度提高施工技术人员的技术水平。

6.加固技术

（1）桥梁甲板加固方法包括三种方法:局部修补法和铲斗法,混凝土板再浇注法和桥梁甲板加固法。局部修复和钻探的方法主要是对桥面下落和破裂时的甲板进行局部修复。在修复过程中,必须先将涂层表面拉紧,清理所有损坏的松散材料露出内部填料,然后修复水泥混凝土,并涂上标记的水泥或粘结剂以加强新旧混凝土之间的粘结采用混凝土板加固再填充的方法,在桥面板损坏较严重的情况下,仅仅依靠局部修复不能达到预期的效果,桥面板上的条纹应完全覆盖并拆除,然后再填充混凝土板加固桥面桥梁加固方法不仅适用于修复裂缝和恢复松动层,还适用于提高梁的弯曲能力和提高其承载能力增加截面的方法。

（2）对于混凝土加固桥梁弯曲构件的受压区可以有效地增加截面积和承重区的高度,提高整个桥梁的刚度包括桥梁正截面弯曲阻力和斜截面位移阻力在实际施工中,该方法具有工艺简单工艺成熟、适应性强等优点。建筑物当桥墙梁柱子,板等加固可以使用截面增强方法。混凝土置换加固法,混凝土置换加固法主要用于桥梁受压区域内强度低或质量缺陷的梁或柱的加固。这种方法的优点是,加固工作完成后它不会影响建筑物的清洁度但是它的缺点也比较明显也就是说加固后的缺陷梁在湿度较大的情况下仍然会出现工作时间较长的问题。

（3）当道路和桥梁的主要部分变形或出现更严重的裂缝时桥梁的承载能力逐渐下降在这种情况下,桥梁在加固之前,应仔细检查明确其原因和具体位置及病害危险性,根据实际情况制定相应的加固和处理方案对于承载力刚度不足的桥梁主体,桥梁结构应加强密封胶射孔处理裂缝,然后结合体外预应力法火花塞加固法等方法,以促进提高梁的承载力和抗弯强度。加固方法主要是加固混凝土弯曲构件的技术方法结合预应力和新的外部载荷,轴向应力在拉力内产生,而拉力末端的紧固偏心传递给构件,在构件上形成相应的偏心压力。在上述力的作用下,外部荷载对桥梁结构构件的影响将大大减小从而有效地提高了整体结构的抗弯强度和倾斜截面位移[4]。

（4）由于压力传递的有效性,可以提高结构构件的整体性能,控制和缓解混凝土裂缝的发展。对于钢筋混凝土结构,预应力支撑杆加固后,将与加固结构紧密结合,形成超静力结构体系,在外加载和预应力的双重作用下,拉伸产生的轴向力将通过结构节点传递,改变截面内力的特性,补偿部分外加载作用,提高整体结构承载能力小翔型材外包装固定方法外包装固定方法,主要采用型材或钢板,通过包装和粘接,固定在需要加固的构件之外如果混凝土结构进行加固处理,可以采用湿法外包技术,根据结构损坏程度,选择合适的钢种,使用环氧树脂绑在紧固件周围,并与其形成整体以实现结构加固一旦加固措施完成,承重结构与钢模和嵌入件相结合,其自身的受压拉伸面积将大大增加这将有助于提高桥梁的整体刚度和正截面承载能力。在实际应用中,这种方法的优点是施工简单工作量小,动力结构可靠等。然而建筑物需要消耗大量的钢材成本相对较高。

结语：

建设道路和桥梁对于促进人员流动和发展运输业至关重要。但是我国道路桥梁的结构设计理念和构造体系还都不够完善。因此,道路和桥梁的质量由为重要,在施工过程中必须严格控制其质量使道路和桥梁的质量符合标准。疾病的出现使道路和桥梁的使用效率低下缩短了道路和桥梁的使用寿命,减少了道路和桥梁必须检查的疾病数量,尽快发现疾病迹象并及时处理还可以采用一些加固技术使桥梁结构更加坚固,这也可以有效地防止疾病的发生保证道路和桥梁的质量和强度从而实现其社会价值。