分析桥梁病害以及桥梁加固施工技术

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分析桥梁病害以及桥梁加固施工技术

摘要：随着桥梁使用年限的增长以及桥梁负荷的日趋增大,我国很多桥梁均出现了破损，因此研究如何修复这些桥梁已成为当今桥梁设计的重要课题。通过对目前我国大部分桥梁修复的实例分析,桥梁加固是维修病害桥梁、提高桥梁承载能力的最基本、最常用的方法。本文主要针对公路桥梁常见病害，提出了桥梁加固的常见方法及特点，探讨如何做好加固施工的质量控制。


中图分类号：U445.7+1文献标识码：A文章编号：


桥梁是公路的重要组成部分,随着交通运输量大幅度提高,行车密度及车辆载重越来越大,跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。我们发现桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀(管道灌浆不饱满普遍存在)对桥梁的损害问题非常严重,已需要大量的资金和技术来维护或改建,已成为迫切需要解决的问题。解决桥梁加固中存在的问题,运用方法对旧桥进行维修加固,提高承载能力,确保交通运输安全是目前乃至今后面临的主要任务。


1．架结构系统的构成

桥梁是由多种材料、不同结构组合而成的复杂系统。桥梁结构系统的要素、结构、功能及环境的简要示意图。桥梁结构系统是桥梁工程大系统的一个子系统，不同的桥梁结构体系又构成各个更低层次的子系统。要素中的各种基本构件也构成一个层面上的系统，有其自身的要素、结构、功能和环境。

桥梁结构系统整体不等于部分之和。单个基本构件，比如单个梁构件，是无法实现跨越峡谷甚至海峡的目的的，而多个构件按照一定的构造规则组成悬索桥或斜拉桥就可以实现。结构系统的整体功能取决于构件单元、结构体系和环境状况，其中起决定性的是系统的结构，通常只有大跨斜拉桥和悬索桥才能作为跨海大桥的候选桥型，对抗震性能要求较高的地区，应选用抗震性能较好的结构系统，如连续刚构、斜拉桥等，或对连续梁等桥型进行结构的改进，设计支座单元，达到减震目的。

耗散结构理论认为，在远离平衡状态的非平衡区内，在非线性的非平衡作用下系统演化方向是不确定的，系统的平衡可能失稳，发生突变或分又，系统呈现出新的结构稳定状态。这种结构是一种非平衡的结构，接受环境注入系统的负熵流才能稳定。桥梁的非线性行为同样体现了这一思想，桥梁的失稳为系统突变所致，地震荷载作用下的桥梁系统的延性抗震性能也是结构非线性性能的体现。


2．公路桥梁存在的常见病害

2.1 主拱圈裂缝病害

a.主拱圈中波纵向裂缝,检查时常发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝。


b.肋、波连接处裂缝，各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝。


c.拱肋裂缝。各孔拱肋均有横向裂缝,有不少是U形裂缝,这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内。


d.横系梁裂缝。

2.2钢筋锈蚀病害

钢筋发生锈蚀时,锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上,从而对周围混凝土形成挤压,造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降,锈蚀剥蚀,使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小,对于以钢筋作为抗弯能力。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。

2.3墩台基础病害

桥梁墩台基础在常年使用过程中,除了承受上部构造荷载外,还将承受土压力,风力,流水压力,冰压力和浮力等等各种力的作用。另外,自然界各种因素的影响作用,以及由于过桥车辆的日益重型化,墩台基础经常受到过重荷载的作用,因此,桥墩台将会出现不同程度的损坏。

2.4 主梁裂缝及主梁变形病害

主梁裂缝多发生在锚跨中部(正弯矩区)梁的下缘及悬臂梁根部(负弯矩区)上缘,后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂,属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面,雨水易从裂缝渗入梁内,引起钢筋锈蚀及砼强度降低


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，主要技术有：

3.1.1表面处理法，在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。对于宽度发生变化的裂缝，要设法使用有伸缩性的材料。

3.1.2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。

3.1.3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。

3.1.4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。

3.1.5粘结钢板封闭法,当钢筋构件产生主拉应力裂缝时，可对裂缝先进行处理之后，再在裂缝处粘结钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。


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。

梁式桥上部结构加固增强技术主要有加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法。

加大截面加固法采用增大构件的截面面积，根据荷载大小和净空条件不同，可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。

改变结构体系加固法通过增设支撑或桥墩，把简支变为连续、在梁下增设如钢架等加劲梁或叠合梁，以减小梁内控制截面峰值弯矩，提高承载能力的一种加固方法。

增设纵梁加固法在桥梁墩、台基础稳定，并具有足够承载能力的情况下，可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁，这些新梁与旧梁连接在一起共同受力。由于应运中的车辆荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，使原梁中所受荷载得以减少，加固后的桥梁承载能力和刚度得以提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时，兼有拓宽的作用。此法适用于梁体结构基础完好，而承载能力不能满足要求的场合。

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。


4.加固施工过程的质量控制

a 根据已批复的施工组织设计，工程开工前，编制开工报告报监理审批，批准后方可开工。并按照四级技术交底（即公司、项目部、施工队、班组）的要求做好技术交底，使各级施工人员清楚和掌握施工工程部位、施工要求、施工工艺、技术规范、特殊和重点部位的特点。

b 根据图纸、规范要求，按已批复的施工组织设计、开工报告的施工方案施工，如有变更需按相应程序报业主和设计代表批准方可实行。

c 试验路控制
工程正式开工前必须进行试验路段施工。通过试验段各项指标的质量检测、总结分析，检验生产配合比是否符合设计要求，确定合理的施工机械、数量及其组合方式，合理的人员配置及最优的施工组织，为大规模施工提供科学依据。

d 各工序施工时，实行全程跟踪，对施工过程进行控制，确保其符合规范要求。

e 施工工序严格“三检”制度。班组自检、上下工序班组进行交接检、项目部进行复检；检查质量各项指标符合《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）（JTG F80/2-2004）后方可进行下道工序。

f 施工过程中，按规范要求的频率，质检部和试验室组织对产品进行过程检验和试验。实行过程质量控制。

g 掌握质量信息，定期分析质量动态。对于存在的或潜在的质量隐患进行及时处理，并采取预防措施，坚决杜绝质量隐患。


5．结语

路桥加固、维修将是一个永久性的课题，路桥的加固是一项既综合繁杂,应当引起各级公路主管部门的领导充分重视,积极引进和开发路桥加固、改造的先进技术、材料和设备,合理确定加固、改造方案,让有限资金发挥更大的效益,使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。


参考文献 ：
[1]《结构可靠性鉴定与加固技术》中国水利水电出版社.2002.
[2] 徐继光,赵莉 高速公路桥梁施工技术 [J]中国高新技术企业2009年第24期.
[3] 刘云海.增强公路桥梁的稳固性探讨 [J]科技资讯.2008.12


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挺全面的好好学习了谢谢