道路桥梁结构病害与加固

【摘 要】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.特别是在全国基层的桥梁养护、管理及设计与施工人员中,普通桥梁诊断与加固设计知识也是十分重要的.文章叙述了桥梁病害的成因、桥梁加固的流程以及几种加固增强技术,即裂缝修补技术和加固增强技术.

【关 键 词】道路桥梁；结构病害；裂缝修补；加固增强

1桥梁病害成因分析

中小跨径混凝土桥梁存在的一些常见病害有：钢筋锈蚀、伸缩缝破坏、桥面裂缝和支座破坏等.

1.1锈蚀病害.钢筋锈蚀是影响桥梁结构寿命和安全的一个重要因素.钢筋锈蚀主要是发生了电化学反应.钢筋表面致密的氧化膜可使钢筋免受锈蚀.氧化膜的破坏直接导致了锈蚀的发生.混凝土的“碳化”、大气污染以及混凝土过高的cl-含量都使得混凝土中pH值下降,钢筋表面氧化膜处于酸性环境中,逐渐被腐蚀,这样氧化膜便被破坏了.对于以钢筋作为抗拉材料的混凝土桥梁来说,截面积的减小会直接影响结构的抗弯能力.钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力.锈蚀物外流,在结构表面形成锈迹,影响结构美观.由此可见,钢筋锈蚀对桥梁结构的危害十分严重,有时甚至是致命的.

1.2冻融病害.

冻融现象也是造成桥梁病害,影响桥梁结构承载能力和寿命的主要原因之一.西部地区受天气影响极易产生冻融现象,长期反复作用易造成结构产生裂缝.有些桥梁进行了加固处理,新浇混凝土和后补混凝土结合不好,易产生裂缝,而冻融作用又加剧了这种作用.冻融病害主要是以下几方面引起：一是自然因素的影响；二是桥梁本身混凝土的施工质量不高,排水设施存在缺陷；三是后期养护薄弱.

1.3伸缩缝病害.

据目前的调查和研究表明[3,4],伸缩缝病害出现的原因有以下几个方面：①由于设计不周引起的伸缩缝损坏.桥面采用了“搭接角钢夹橡胶条”式简易伸缩缝装置系统,缝顶与现浇桥面混凝土同高,上铺沥青混凝土.由于设计中着重强调了解决桥面在伸缩缝处的平整度问题,忽略了桥面混凝土与桥面板的同步伸缩,因此,通车后,沥青混凝土表面沿缝出现不规则开裂,冬季加宽,夏季拱起.在车辆荷载的长期作用下,桥面铺装层(或路面表层)由缝处向里逐渐剪坏,出现啃边或大范围的坑槽,给日后修补带来了更大的困难.②由于选型不当引起的伸缩缝损坏.③由于桥墩台施工及梁(板)预制尺寸导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起伸缩缝损坏.④设计与实际伸缩量不符引起的伸缩缝破坏.这样导致在伸缩缝处夏季出现沥青桥面拱起,冬季出现沥青混凝土桥面沿缝严重开裂的现象.⑤板式橡胶伸缩缝由于施工误差或橡胶板破坏引起的伸缩缝处严重跳车.⑥板式橡胶伸缩缝或钢板伸缩缝由于伸缩装置混凝土施工先于两端沥青混凝土路面面层而引起伸缩缝尾端跳车.⑦“反开槽法”施工操作不认真引起伸缩缝处跳车.目前运用“反开槽法”施工修筑的伸缩装置有毛勒缝或暗式伸缩缝等.“反开槽法”施工虽然从理论上解决了伸缩缝端头跳车的问题,但若施工时操作不当,车辆通过时仍有明显的反映.⑧材料选用不当引起的伸缩缝损坏.

1.4桥面铺装病害.

桥面铺装病害,包括不规则的网状裂缝,较规则的纵向、横向裂缝以及较严重的破裂等病害.这不仅增加了维修费用,甚至导致大面积翻修.同时,桥面铺装直接承受高速行车的冲击、剪切与磨耗,并直接承受气候的影响,日晒升温、日落降温,并与主梁(板)存在一定的变化差异.所以桥面铺装的受力不仅定性分析困难,尤其难以定量计算.桥面铺装层的受力复杂,病害时有发生.因此,对桥面铺装层的设计和施工均应予以足够的重视,以预防病害的发生.

1.5其他病害.

裂缝是桥梁中一种较为普遍的病害.调查研究表明,桥梁结构还有其他病害,如：支座病害、混凝土保护层不足、失效、疏松、胀鼓、裂纹甚至脱落；混凝土碳化速度快,碳化深度已达到钢筋表面；桥面排水不畅,防水层无保护层,损坏严重,泄水管质量不过关,施工质量差,混凝土保护层厚度的变异性很大；混凝土收缩裂缝、桥面板自然磨耗、材料的老化、大型车辆超载严重、冬季融雪时化学药剂的渗入、建桥时施工质量等诸多影响因素,也是加剧桥梁病害的重要原因.

2桥梁加固的一般流程

传统之提高钢筋混凝土桥梁承载能力之方法包括桥面铺装补强层加固法、增大截面和配筋加固法、锚喷混凝土加固法、体外张拉预应力加固法、粘贴钢板（钢筋）加固法、改变结构受力体系加固法、增设纵梁加固法、增加横向联系加固法.在桥梁结构发生病害后,需要采取措施进行加固维修或者更换.桥梁加固工程一般应遵循以下工作程序：

结构可靠性鉴定―加固方案确定―加固设计―施丁组织设计―施工―验收.

结构可靠性鉴定,主要是对病害结构的病情诊断.加固方案好比处方,加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程.加固施工是对被加固结构按加固设计进行加固的施工过程,对于大型结构加固,为确保质量和安全,施工前应编制施工组织设计.

3桥梁加固增强技术

桥梁的增强改造可以分为裂缝修补和对桥梁结构的加固增强,下面介绍其特点及其适用的场合.

3.1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.

3.2桥梁加固增强技术.本文以最常见的桥梁结构形式的上部结构及其常见的加固方法进行说明.

3.3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.