第第頁公路橋梁的結(jié)構(gòu)病害與加固淺析【摘要】經(jīng)濟的發(fā)展和科技水平的提高，使我國的橋梁建設(shè)得到飛速發(fā)展，我國的建橋水平也已躍身世界先進行列。然而，橋梁結(jié)構(gòu)性病害卻一直困擾著廣大橋梁建設(shè)者，要解決這一問題，需要橋梁建設(shè)者對橋梁結(jié)構(gòu)病害的成因及橋梁加固的方法進行研究與探討。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁，結(jié)構(gòu)病害加固

近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和廣大橋梁建設(shè)者的精心設(shè)計和施工，我國交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的公路橋梁，我國的建橋水平也已躍身于世界先進行列。然而，在橋梁建造和使用過程中，因結(jié)構(gòu)病害而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的報道屢見不鮮，要解決這一問題，需要橋梁建設(shè)者對橋梁結(jié)構(gòu)病害的成因及橋梁加固的方法進行研究與探討。

一、橋梁病害成因

橋梁作為重要的交通設(shè)施，要承受作用與其上的重力和附加力。所以，橋梁的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強度和剛度，以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形。為使其承受軸向壓力時的構(gòu)件不發(fā)生屈曲，不喪失穩(wěn)定性，還要使橋梁結(jié)構(gòu)的各部尺寸必須具有適當(dāng)大小，同時也要具有較高的耐久性。但是，由于作用荷載的隨機性、材料強度的離散性、制造與施工質(zhì)量的分散性、計算假定的近似性，致使在長期使用過程中橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害。具體原因如下：

1、設(shè)計荷載偏低，沒有預(yù)測到經(jīng)濟和交通事業(yè)的發(fā)展使車輛荷載量增大，因超過了橋梁的荷載能力而導(dǎo)致病害。

2、橋梁施工質(zhì)量差，未按設(shè)計要求和施工規(guī)程實施。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在缺陷，如采用橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng)、設(shè)計假定不盡合理

4、不重視橋梁后期養(yǎng)護工作，沒有及時消除己產(chǎn)生的病害，導(dǎo)致病害越來越嚴(yán)重。

5、洪水等自然災(zāi)害使橋梁產(chǎn)生損壞。

6、地質(zhì)條件差，如滑坡、軟基等導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生病害。如藏東南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害活動十分強烈，且規(guī)模大，破壞力極強，以泥石流、滑坡和崩塌為主，還有少量的潰決、雪崩。這些都是對橋梁安全的威脅。

二、橋梁加固的一般流程

在橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生病害后，需要采取措施進行加固維修或者更換。橋梁加固工程一般應(yīng)遵循以下工作程序：結(jié)構(gòu)可靠性鑒定―加固方案確定―加固設(shè)計―施工組織設(shè)計―施工―驗收。

結(jié)構(gòu)可靠性鑒定，主要是對病害結(jié)構(gòu)的病情診斷。加固方案好比處方，加固設(shè)計是現(xiàn)行規(guī)范及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對加固方案的深化過程。加固施工是對被加固結(jié)構(gòu)按加固設(shè)計進行加固的施工過程，對于大型結(jié)構(gòu)加固，為確保質(zhì)量和安全，施工前應(yīng)編制施工組織設(shè)計。

三、橋梁加固增強技術(shù)

（一）裂縫修補技術(shù)。首先應(yīng)該了解裂縫的種類以及形成的原因，主要有：

1、荷載引起的裂縫。主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：設(shè)計不合理，計算的疏漏；結(jié)構(gòu)設(shè)計時不考慮施工的可能性；設(shè)計斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計圖紙交代不清等。在施工階段，隨意堆放施工機具；不按設(shè)計圖紙施工，擅自改變結(jié)構(gòu)施工順序等。在使用階段，超出設(shè)計載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：第一在設(shè)計外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。例如兩鉸拱橋拱腳設(shè)計時常采用布置“X”形鋼筋、同時削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計鉸，理論計算該處不會存在彎矩，但實際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕。第二橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計算中難以用準(zhǔn)確的圖式進行模擬計算，一般根據(jù)經(jīng)驗設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。

2、溫度變化引起的裂縫。主要有年溫差：一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào)，只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制時才會引起溫度裂縫，例如拱橋、剛架橋等。日照因素的影響：西藏地區(qū)晝夜溫差較大，橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。

3、凍脹引起的裂縫。對混凝土橋梁的影響較明顯，大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水（結(jié)冰溫度在-78度以下）在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強度損失可達30%～50%。冬季施工時對預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

裂縫修補的目的在于恢復(fù)結(jié)構(gòu)物的防水性和耐久性，主要技術(shù)有：

1.表面處理法。在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。對于寬度發(fā)生變化的裂縫，要設(shè)法使用有伸縮性的材料。

2、充填法。適合修補較寬的裂縫，具體做法是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內(nèi)嵌補各種粘結(jié)材料，如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環(huán)氧樹脂硅、瀝青及各種化學(xué)補強劑等。

3、粘結(jié)鋼板封閉法。當(dāng)鋼筋o構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫時，可對裂縫先進行處理之后，再在裂縫處粘結(jié)鋼板，并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結(jié)方向應(yīng)和裂縫方向垂直。

4.注漿法。在裂縫中注入樹脂或水泥類材料，以提高其防水性及耐久性。主要注漿材料是環(huán)氧樹脂，多采用低壓低速注入法。環(huán)氧樹脂注入法與鋼釘并用，可以增強裂縫部位的整體性，是一種防止裂縫繼續(xù)發(fā)展的好辦法。

5、表面噴涂法。噴漿修補是一種在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且粘度高的水泥砂漿保護層，來封閉裂縫的修補方法。噴漿前，需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去，再用水沖洗清潔，并在開始噴漿之前把基層濕潤，然后再開始噴漿。

（二）橋梁加固增強術(shù)。

梁式橋上部結(jié)構(gòu)加固增強技術(shù)主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法、增設(shè)縱梁加固法。

加大截面加固法采用增大構(gòu)件的截面面積，根據(jù)荷載大小和凈空條件不同，可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主兩種加固方案。

外部粘貼加固法系用型鋼、玻璃鋼等材料通過環(huán)氧樹脂等粘合劑粘貼在結(jié)構(gòu)外部，以提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。適用于構(gòu)件尺寸受限制但又必須大幅度提高結(jié)構(gòu)承載能力的場合，必須保證粘和劑的質(zhì)量

外部預(yù)應(yīng)力加固法指運用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件上施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。采用對受拉區(qū)施加預(yù)加壓力，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。

一座橋梁從建成到使用，牽涉到設(shè)計、施工、監(jiān)理、運營管理等各個方面。由上述可知，設(shè)計疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力，均可能使橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等病害。因此，嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計、施工和監(jiān)理，是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。在運營管理過程中，進一步加強巡查和管理，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，也是相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)