淺析混凝土橋梁損壞成因及加固技術
2011-10-28 來源：中國百科網(wǎng)
隨著高速公路實行計重收費以來，大部分超載車輛進入了國省道干線公路，加速了干線公路橋梁的的損害，部分橋梁病害急劇擴大，幾周之內成為危橋。我市管養(yǎng)的橋梁，包括東青路廣利河橋、支脈溝橋等七座橋梁短時間內成為危橋，急需加固。橋梁加固維修已成為公路養(yǎng)護工作的重中之重。
一 、混凝土橋梁病害成因
在對橋梁加固與補強之前，應確定橋梁病害及損傷成因，以制定切實有效的加固方案。
除有偶然荷載急劇作用于橋梁造成梁板斷裂等重大損壞外，常見的橋梁病害有裂縫、撞損、剝落、蜂窩、沖刷、鋼筋銹蝕等。其中裂縫是混凝土橋梁最常見的病害表現(xiàn)之一，是影響橋梁承載力和耐久性的重要因素。混凝土裂縫引起鋼筋保護層破壞，致使空氣侵人導致鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土構件破壞的重要原因。造成以上病害的主要原因如下:
1.橋梁設 計、施工及運營對橋梁的影響。在橋梁的建造過程中，設計不合理，截面尺寸和鋼筋位置不符合力學要求，施工達不到質量要求，原材料使用不當、品質不良，施工養(yǎng)護不及時等這些問題的出現(xiàn)，都會導致橋梁在使用過程中存在質量隱患。
2.環(huán) 境 因 素對橋梁病害產生的影響。嚴寒酷暑的的溫度、氣候、洪水的沖擊等橋梁外部環(huán)境對橋梁會產生影響。我市地處東部沿海鹽堿地域，投入八、九年左右的橋梁均會出現(xiàn)損傷破壞。其中邊梁破壞嚴重，鋼筋嚴重銹蝕，混凝土保護層脫落開裂。另外部分橋梁長期處于海水干濕作用，溶蝕嚴重。
3.超載超限對橋梁的危害。車輛的超載超限對橋梁的損傷很大，06年4月1日山東高速公路實行計重收費以來，我市干線公路橋梁嚴重損壞，橋面板嚴重坑洼不平，梁板出現(xiàn)較多的裂縫、斷裂、受力鋼筋外漏、銹蝕。車輛的超載超限已成為嚴重的公路橋梁的殺手。超限產生過大的彎矩和剪力使梁板產生過大彎曲變形和剪力破壞，產生彎曲裂縫，支座附近產生剪切裂縫。過大的荷載使裝配式板橋的鉸縫混凝土開裂，導致橋面橫向分布削弱，橋板承受荷載增加;嚴重時鉸縫混凝土破壞，形成單塊板受力，使橋板斷裂，產生險情，嚴重威脅橋梁和行車安全，如不及時采取措施，將形成事故。
4.地震對混凝土橋梁的破壞。地震因其發(fā)生的突然性和巨大破壞力而被列為各種自然災害之首。我國位于環(huán)太平洋地震帶和歐亞大陸地震帶之間，地震頻繁發(fā)生。地震對道路交通的破壞是巨大的。道路交通是國民經濟大動脈也是抗震救災生命線工程之一。橋梁工程是道路交通的咽喉要道，在保障交通通暢中起著至關重要的作用。從歷次破壞地震中，調查得到的橋梁震害產生的主要原因有以下幾類:（1）支承連接件失效;（2）下部結構失效;（3）軟弱地基失效等。
二 、混凝土橋梁安全評估及加固原則
1.評 估 。 為保障對現(xiàn)役橋梁的安全運營，管養(yǎng)單位必須建立有效的橋梁檢測和預警系統(tǒng)。定期對橋梁的劣化與受損情況進行全面檢測，依據(jù)受損情況現(xiàn)狀進行安全性評估，確定實際荷載能力，判斷是否對橋梁的承載力和耐久性構成威脅。橋梁的承載力評估，我國目前主要采用檢測與計算相結合的方法對橋梁安全的承載力進行評定。管養(yǎng)單位在日常管養(yǎng)過程中對管養(yǎng)橋梁主要按照《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTGHll一204），對照橋梁技術狀況評定標準對管養(yǎng)橋梁按照五類橋梁的劃分進行區(qū)分并分別采取養(yǎng)護措施。需要時委托具有橋梁檢測資質的單位進行檢測并采取措施進行加固維修。
2.橋 梁 補 強加固原則。采用加固方案之前，須先考慮耗費少、功效快、不中斷交通、技術上可行、有較好耐久性等方面的要求。補強加固是通過加大或修復橋梁構件來提高局部或整座橋梁承載能力的措施。因此橋梁加固工作一般以不更改原結構形式為原則，只有在較復雜的情況下，才可考慮更改結構形式。如果采用補強加固的方式仍不能達到交通運輸要求，則必須考慮進行重建橋梁的部分或全部。選擇橋梁加固方式時，必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，最好參考已經成功完成補強加固的橋梁的施工。采用擴大或增加橋梁構件斷面的方法進行加固前，應考慮增加部分與原有部件的結合效果。
三 、混凝土橋梁加固方法
1. 加大截面加固法增大截面加固法是在原結構基礎上再澆筑一定厚度的鋼筋混凝上，這是對鋼筋混凝土橋加固的一種常用的改造技術。增大混凝土截面一般采用兩種方式，一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。該法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設汁和施工經驗，適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高，承載能力也能取得較好的效果。該法也有明顯的缺點，比如混凝土構件的體積增大、自重增加、施工周期加長、施工空間大、現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長等。
2. 表面粘貼加固法粘貼加固方法即采用化學粘結劑將補強材料直接粘貼在混凝土構件表面，使之與構件形成受力整體，以提高結構承載力的一種方法。具有施工簡便快速，不增加結構自重以及適應范圍大對環(huán)境干擾少等優(yōu)點。以樹脂粘接鋼板與混凝土的結構加固法，被用于建筑、工廠、橋梁等土木工程中。該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產和生活影響小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。隨著粘貼加固技術的不斷研究和發(fā)展，一種粘貼纖維增強復合材料（FRP）的出現(xiàn)避免了以上問題，我國主要是研究應用粘貼（CFRp）片材（碳布）加固技術。與傳統(tǒng)的粘鋼加固技術相比，粘貼纖維增強復合材料的優(yōu)勢為高強高效，可設計性強，適用范圍廣，基本不改變原結構外觀運輸、儲存、施工更方便，化學結構穩(wěn)定耐候性、耐腐蝕性較好。不足為:防火性能差、材料各向異性、抗剪強度低、施工要求嚴等。
3. 粘貼碳纖維增強塑料加固法粘貼碳纖維加固技術采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結構受拉表面時，碳纖維與原結構形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應力，從而使結構達到了加固和補強效果。粘貼碳纖維加固技術的主要特點是:幾乎不增加結構自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對原結構幾乎不會造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據(jù)受力分析可進行多層粘貼進行補強，其方向性也可以靈活掌握。此外碳纖維質地柔軟，加固后可用混凝土砂漿涂敷，或根據(jù)要求涂裝各種顏料，修復補強不留痕跡?？稍诓桓淖兘Y構外型的前提下補強各種混凝土結構物，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風、控制裂縫和撓度的擴展，增加結構的延性。
4.體外預應力加固法體外預應力加固法是指對布置于承載結構主體之外的鋼束張拉而產生預應力的后張法。體外預應力體系由體外預應力孔管、漿體、錨固體系和轉向塊等部件組成。體外預應力技術能大大縮短施工工期。但加固后對原結構外觀有一定影響，且不宜用于混凝土收縮徐變大的結構。
5. 噴凝土加固法噴凝土加固法是在原有結構上噴涂一層高品質的混凝土，以恢復對鋼筋的保護，提高已剝離或變質的混凝土強度，提供美觀表面的功能。還有置換混凝土加固法、粘結外包型鋼加固法、錨栓錨固法、增加支承加固法等。
四、 結束語
建國以來所修建的不少舊橋，由于受到當時的設計、材料、施工等方面的影響和局限，先天不足，加上不能適應目前交通量的迅猛增長，使得舊橋的檢測和加固技術顯得非常迫切。近年來，舊橋加固工程越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的公路危橋約有400余座，但至今未看到專門的橋梁加固規(guī)范。
