公路桥梁病害成因与维修对策研究

王培强

（临沂市公路事业发展中心莒南县中心，山东 临沂 276600）

0 引言

公路桥梁作为基础设施的重要构成部分，对我国交通运输事业的发展有着基础性作用。公路桥梁工程可以满足交通运输的需求，增进不同区域的联系，推进社会经济的发展。然而，公路桥梁工程投入使用后，在结构质量问题、施工质量问题、车辆荷载、自然环境等因素的综合影响下，会诱发各种病害，使得公路桥梁结构的承载力下降，还会增加交通运输的危险性。所以，现阶段有必要强化对公路桥梁病害的重视，加大养护维修力度，采取科学的维修对策，维持公路桥梁的使用性能。

1 公路桥梁病害成因

1.1 裂缝病害

公路桥梁的众多病害中，裂缝病害是最为常见的一种。公路桥梁裂缝的成因很多，如项目设计期间勘查不足使得设计存在缺陷，后续施工缺少对施工技术的把控，投入使用后处于长期碾压状态，再加上降水、温度等自然因素的影响，使得公路桥梁出现病害。

1.1.1 干缩裂缝

公路桥梁裂缝类型中，干缩裂缝较为常见。因为我国公路桥梁工程多数为混凝土结构，经过长期使用后，混凝土结构中的水分蒸发不均、内外湿度变化不均，容易出现干缩裂缝。裂缝会影响混凝土结构的承受强度，诱发结构变形问题。

1.1.2 局部压力裂缝

如果混凝土的设计抗压强度低于实际荷载作用力，会使得承压应力高的部位产生局部拉应力，诱发局部压力裂缝，严重者可能导致路面材料被压碎，诱发局部短小裂缝，裂缝的延伸方向与压力方向有着平行的关系。

1.1.3 温度裂缝

在热胀冷缩作用下，混凝土内部结构会随之发生改变，拉应力逐渐增加，严重时会超出临界值，如果没有及时进行处理，混凝土结构就会产生裂缝。由于温度变化引发的裂缝形式存在差异，所以存在不同类型的温度裂缝，如截面均匀温差裂缝、截面内外温差裂缝等。

1.2 桥梁结构病害

1.2.1 桥梁上部结构病害

桥梁上部结构最为常见的病害有空心板开裂、渗水、局部损坏等，一旦发生病害，就会使得桥梁结构被破坏。

首先，公路桥梁施工建设期间，如果存在钢筋保护层设置不足、桥梁上部结构应力分布不均匀、地板横向配筋不能弥补空心板钢绞线的拉力等问题，则会导致桥梁空心板出现纵向裂缝。

其次，在公路桥梁工程投入使用后，会长期暴露在自然环境中，必然难以摆脱雨水、雪水的冲刷和侵蚀，长期作用下，会发生钢筋锈蚀、混凝土开裂等病害，导致公路桥梁工程的局部被损坏。

再次，混凝土结构出现开裂后，其内部成分和水发生反应，会产生氢氧化钙，在空气中进一步与二氧化碳反应后，生成碳酸钙晶体，导致空心板出现渗水白化的问题。

最后，桥梁上部结构中的T 梁在长期使用过程中，受各种荷载的影响，容易出现纵向开裂；个别运输车辆忽略桥梁的限高要求，强行通过桥梁时，会与下梁板摩擦碰撞，导致混凝土被刮伤，最终使得梁底部出现破损的情况。

1.2.2 桥梁下部结构病害

桥梁下部结构的病害以桥墩、墩柱结构破坏为主。其成因很多，如外界温度应力、接缝施工不合格、基础不均匀沉降等。桥梁下部结构在各种因素的综合作用下，容易产生开裂、麻面、钢筋外露等问题。一旦钢筋暴露在空气中，则会发生氧化反应，被进一步锈蚀。墩柱结构万一被破坏，下部结构必然会出现倾斜、下沉等危害。

1.3 桥梁伸缩缝病害

桥梁伸缩缝是指在桥梁工程的两梁端之间、梁端与桥台之间设置的伸缩缝。设置伸缩缝的目的是满足桥面变形的需求，保证桥面的使用性能。通常情况下，伸缩缝以平行或垂直于桥梁轴线的形式存在。公路桥梁投入使用后，在雨水冲刷、冰雹侵蚀、车辆荷载冲击等因素的综合作用下，伸缩缝会发生松动，或者两侧的混凝土、橡胶板等出现问题，一般是因为伸缩缝的连接装置难以承受外部因素的作用力，导致连接点脱落。

2 公路桥梁病害维修方法

2.1 裂缝修补技术

对于裂缝病害，需要采取相应的修补技术，避免裂缝扩大带来的消极影响。为了更好地发挥裂缝修补技术的应用效果，需要注意以下事项。

2.1.1 较小裂缝修补措施

公路桥梁构件表面如果有比较小的裂缝，也不能忽视，需要选择耐水性较好的施工材料，对缝隙进行填充与修复处理，避免裂缝扩大化发展对混凝土结构产生破坏影响。选取的修补材料一般是具有高硬度的环氧树脂凝胶材料，借助材料自身的修补能力，使得混凝土受损疏松的位置得以加固，形成一个整体。具体操作上，一般采用表面处理法或者喷涂法，在细小裂缝的表面喷涂修补材料进行加固，以免雨水冲刷侵蚀。若是裂缝问题在不断地扩大，则需要选用延展性、伸缩性较好的修补材料，使其在构件表面凝固后形成保护层，增加桥体强度。

2.1.2 大面积裂缝修补措施

对于公路桥梁的大面积裂缝病害，首先需要将原混凝土凿除，然后以加大截面面积的方式进行加固处理。加固之前，要对构件表面进行凿毛处理，然后清洁表面，并采取同一标号的混凝土进行浇筑和填充施工，以此达到良好的维修效果。另外，如果裂缝具有一定的宽度，则需要采取注浆法、填充法对其进行修复。其中，注浆法以环氧树脂或者水泥作为修补材料（见图1），注入裂缝之中，对桥体进行修复处理，环氧树脂材料的抗氧化性、防水性很强，修补效果较为理想。填充法以化学补强剂为修补材料，注入裂缝中可以增强缝隙的抗压能力，达到保护桥梁结构的目的。

图1 环氧树脂修复裂缝示意图

2.1.3 钢板材料修复裂缝措施

采用钢板材料对裂缝进行修复时，需要细致地分析施工方法和施工材料，有针对性地对裂缝进行处理。若是裂缝较大，已经影响桥体内部的钢构件，则必须采用粘贴钢板的方法进行修复。在修复时，需要保持钢板的粘贴方向与裂缝方向垂直，以更好地发挥裂缝修补技术的保护效果[1]。

2.2 桥梁维修技术

2.2.1 预应力加固法

在公路桥梁病害的维修处理上，通过加固的方式可以增强桥梁结构的稳固性。实际维修操作时，合理地应用预应力原理，可以调整桥梁构件的初始应力，以此抵消部分自重应力。在具体施工时，为了使构件承载能力得以提升，需要合理地借助桥梁构件卸载应力的方法，提升公路桥梁的承载力，维持公路桥梁的使用性能。

同时，在公路桥梁维修工艺的选择上，需要合理地应用预应力加固的方法，减少、限制桥梁结构发生病害的可能性，保证桥梁结构的整体质量[2]。

2.2.2 粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法不仅具有成本低廉、施工便捷、灵活性强、坚固耐用等优势，还可以显著提升桥梁结构的刚度、韧性和强度，使公路桥梁的性能达到设计标准。在公路桥梁病害维修方面，应用黏贴钢板加固技术，能够以少量的施工时间达到良好的修复效果，使加固施工质量得以保证。不仅简化施工工艺，还提升了施工效率，减少病害带来的影响。在公路桥梁病害维修时，需要考虑病害的实际情况，依据不同种类钢板的特征及优势，加以灵活应用，以此提升加固工艺的应用效果[3-5]。

2.2.3 碳纤维复合材料加固法

碳纤维复合材料是以基体材料与碳纤维构成的复合材料，在公路桥梁加固维修中，碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等复合材料的使用频率很高。其主要原因是碳纤维复合材料具备较强的耐腐蚀性和抗疲劳性，可以增强桥梁结构的整体性能。在公路桥梁维修中，合理地应用碳纤维复合材料加固法，可以改善公路桥梁的质量，简化施工工艺，获得良好的加固效果，从而为公路桥梁后续养护工作的落实创造良好的基础[6-7]。

2.3 桥梁结构病害维修措施

2.3.1 桥梁上部结构病害处理措施

桥梁上部结构病害处理过程中，应注意以下方面：

其一，在箱梁底部钻孔时，需要设置有效的排水设施，及时排除孔内的积水，以免对空心板产生不利影响。

其二，如果腹板斜裂缝宽度超过0.3mm，则需要采取加固措施。

其三，对于箱梁的纵向裂缝，需要依据其宽度采取灌浆的方式进行处理；对于宽度比较明显的裂缝，则需要采取粘贴碳纤维布的方式进行处理。

其四，当铰缝有明显渗水时，砂浆会大面积脱落，可行的解决办法是铺设性质相同的材料，与原有结构形成密实的整体。

其五，当梁底板有轻微划伤时，应在梁两侧设置限高标志，禁止超限车辆通过。

其六，当腹板、梁翼缘损坏时，应根据实际情况灵活选用环氧混凝土等修补材料，以提升新旧混凝土之间的黏结力，保护腹板与梁翼缘[8-9]。

2.3.2 桥梁下部结构病害处理措施

其一，桥梁墩台倾斜属于典型的影响下部结构稳定的病害，对于该病害的处理，需要准确分析其成因，进行针对性处理。例如，对于桥梁埋深不足的情况，需要对其进行加固，使其具有更强的性能。

其二，对于桥梁基础稳定性不足或桩基础间距超过合理范围的情况，需要适当扩大承台。可行的方法是增加钻孔桩或预制桩，以保证基础结构的稳定性。

其三，在一些桥梁结构中，墩柱的抗弯承载力不足。可行的方法是设置混凝土护筒，使墩柱保持稳定状态。

其四，当桥台背压力异常高时，容易影响桥台的稳定性，导致桥台倾斜。可行的解决措施是直接更换台背填土，使台背的压力得以减轻[10]。

2.4 伸缩缝维修技术

2.4.1 U 形铁皮伸缩缝维修措施

一是伸缩缝的U 形铁皮老化、断裂，要及时更换伸缩缝，控制病害扩大对结构的破坏性影响。二是伸缩缝内部的软性材料老化，需清理缝隙中的泥土，注入新的填料，达到修补效果。

2.4.2 钢板伸缩缝维修措施

一是钢板伸缩缝存在明显的变形，或者螺栓部分脱落，会对伸缩缝的使用性能产生影响，对此需要拆除和更换伸缩缝。二是钢板与角钢焊接位置出现破裂，需要清理干净破裂位置的污垢，并进行焊接。三是伸缩缝的梳齿产生裂缝，可选择焊接方式对其进行处理和加固，或者直接更换伸缩缝[11]。

2.4.3 橡胶伸缩缝维修措施

一旦发现橡胶伸缩缝出现老化、脱落现象，则要即刻拆除并更换，避免病害扩大化发展，带来更大的不利影响。在维修时，需要在确保质量的基础上，尽可能地缩短施工期限，减少对交通的影响。

3 结语

公路桥梁一旦出现病害，将会影响其使用性能和使用寿命，采取科学合理的维修措施是维持其使用性能和使用寿命的有效路径。在公路桥梁病害处理和维修期间，维修人员必须树立科学的维修理念，不断总结工作经验，主动学习最前沿的预防性维修加固知识及维修技术，提升公路桥梁病害维修水平，为交通运输事业的健康发展创造有利条件。