混凝土橋梁常見質(zhì)量病害及養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策分析
2015-09-07
鋼筋混凝土橋梁病害的養(yǎng)護(hù)，若能采取有效的加固維修措施，恢復(fù)和提高它們的承載能力，消除質(zhì)量隱患，使其能夠繼續(xù)服役，將會(huì)帶來巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。舊橋的補(bǔ)強(qiáng)加固比新建橋梁難度更大，因?yàn)榕f橋的補(bǔ)強(qiáng)加固沒有現(xiàn)成的設(shè)計(jì)規(guī)范，又沒有現(xiàn)成的施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，需要廣大技術(shù)人員通過對(duì)舊橋的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估。因此，應(yīng)高度重視公路舊橋的管理工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態(tài)，確保道路運(yùn)輸?shù)陌踩?br />
一、混凝土橋梁病害類型及成因
1.混凝土腐蝕
1.1 橋梁結(jié)構(gòu)嚴(yán)重腐蝕以后，受力構(gòu)件因受壓區(qū)混凝土的破壞而破壞，而不是受力鋼筋的斷裂?；炷粮g都與水有關(guān)，較常見的為鹽水腐蝕、鹽凍腐蝕和堿――集料反應(yīng)。鹽腐蝕現(xiàn)在雖然已引起橋梁管理界的重視，但是還無法避免。鹽凍融對(duì)混凝土的破壞比單純的鹽腐蝕更嚴(yán)重。鹽水雖然能夠降低冰點(diǎn)，但其滲入混凝土的速率增大，從而增大了混凝土內(nèi)部的飽水度并產(chǎn)生滲透壓。又因鹽與水在混凝土中分布不均勻，鹽可失水而結(jié)晶產(chǎn)生日結(jié)晶壓，水可凍融反復(fù)循環(huán)。如此多的破壞因素協(xié)同作用，使混凝土構(gòu)件破壞得更快更嚴(yán)重。
1.2 混凝土的碳化，混凝土碳化的發(fā)生是個(gè)緩慢的過程，其實(shí)質(zhì)是混凝土失去堿性而中性化。混凝土碳化破壞構(gòu)件機(jī)理：鋼筋混凝土碳化，使鋼筋失去堿性環(huán)境，從而引起鋼筋腐蝕。
1.3 混凝土裂縫是混凝土橋梁最常見的病害?；炷两Y(jié)構(gòu)任何潛在的損傷和
破壞，幾乎都表現(xiàn)為裂縫。有些裂縫是正常的，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)影響很小。只要裂縫的寬度和數(shù)量超出橋梁相關(guān)規(guī)范允許的限度和范圍，就會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的劣化，影響橋梁的承載力和耐久性。如不能及時(shí)措施，會(huì)造成橋梁超載力不足，甚至整體性破壞。
2.在橋梁的建造過程中出現(xiàn)漏洞
橋梁的設(shè)計(jì)不合理、截面尺寸和鋼筋配置不符合力學(xué)要求、施工質(zhì)量問題達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、建筑材料使用不當(dāng)、品質(zhì)不良等問題都會(huì)使橋梁在使用開始就存在質(zhì)量隱患。橋梁在使用過程中，混凝土的干縮、徐變現(xiàn)象以及預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失不可避免， 造成構(gòu)件強(qiáng)度降低；同時(shí)，環(huán)境中有害的化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成侵蝕，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)問題。
二、混凝土橋梁病害維修方案
1.加大截面加固法
加大截面加固法是一種常用的鋼筋混凝土橋加固技術(shù)，也稱為外包混凝土加固法，主要是在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上澆筑一層鋼筋混凝土，以增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋。此法主要是加大主梁梁肋的高度和寬度，或者加厚橋面板，或者加大或加粗橋梁基礎(chǔ)或墩身。但要注意的是，橋梁上部結(jié)構(gòu)加大截面，增加了橋梁的自重，因而對(duì)被加固的橋梁基礎(chǔ)和下部結(jié)構(gòu)承載力有一定的要求，必須經(jīng)過承載力驗(yàn)算安全后方可實(shí)施。該法施工工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)，并且工程應(yīng)用較多，技術(shù)較為成熟，本法對(duì)上部結(jié)構(gòu)的加固適用于較小跨徑的T 梁橋或板橋的加固。采用加大截面加固法加固后，能夠有效提高橋梁的剛度和承載能力，但此法也存在混凝土構(gòu)件的體積增大、自重增加、占用空間較大及施工周期加長等不足之處。
2.預(yù)應(yīng)力加固法
通過布置于承載結(jié)構(gòu)主體之外的鋼束張拉來對(duì)橋梁相應(yīng)結(jié)構(gòu)部位提供預(yù)應(yīng)力，以降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，大幅提高結(jié)構(gòu)整體承載力。體外預(yù)應(yīng)力體系的組成部件包括預(yù)應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等。此法加固效果好，施工周期短，但加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響，對(duì)于混凝土收縮徐變較大的橋梁結(jié)構(gòu)不適用，適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性、并且能夠提供較大加固空間的橋梁。
3.粘貼鋼板加固法
在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)受損處的表面以樹脂粘接鋼板，使鋼板同原混凝土結(jié)構(gòu)共同受力，從而提高構(gòu)件的整體剛度和承載力。此法施工快速、加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空影響小，并且現(xiàn)場無濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小，適用于加固承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受拉或受彎混凝土構(gòu)件。
4.改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法
為了提高橋梁承載能力而改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系，如把簡支梁與簡支梁縱向加以連接變連續(xù)梁，或在簡支梁下增設(shè)支架或橋墩，或在梁下增設(shè)鋼析架等加勁或結(jié)合梁等，這些措施都可提高梁的承載力。
5.粘貼FRP加固法
在橋梁混凝土構(gòu)件表面用專門配置的粘貼樹脂或浸漬樹脂來粘貼高強(qiáng)度或高彈性模量的纖維復(fù)合材料，使其同原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體，共同承受荷載，降低鋼筋應(yīng)力。結(jié)構(gòu)工程中常用的FRP材料有碳纖維（CFRP）、玻璃纖維和芳綸纖維等幾種，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）應(yīng)用最為廣泛。
6.裂縫表面壓力灌漿工藝
對(duì)于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)表面的裂縫，可進(jìn)行壓力灌漿來填補(bǔ)裂縫，以防水分進(jìn)入腐蝕鋼筋，并防止結(jié)構(gòu)物裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。采用壓力灌漿工藝時(shí)，先用切割機(jī)沿裂縫方向開出小槽，再用丙酮清洗裂縫表面；用砂布擦亮壓漿咀底板粘貼面，用丙酮清洗干凈后，用膠水沿裂縫表面粘貼一個(gè)壓漿咀，用配制好的環(huán)氧膠泥將裂縫和壓漿咀四周進(jìn)行封堵；等到環(huán)氧膠泥固化后，在封縫處涂肥皂水，通過向內(nèi)部吹空氣來檢驗(yàn)封縫效果，以保證壓漿時(shí)不漏漿，如有泄漏清況，再補(bǔ)刮環(huán)氧膠泥；根據(jù)現(xiàn)場氣溫和裂縫的情況配制壓漿液，單次配漿不宜過多，以防時(shí)間長了膠液粘度增高而無法施工；將壓漿液倒入壓漿罐，蓋上蓋子，擰緊螺栓，打開空氣壓縮機(jī)送氣閥，再打開出漿閥門，壓漿過程中注意控制好漿液的流速，壓漿從低位向高位依次進(jìn)行。漿液凝固后，取下壓漿咀，用環(huán)氧膠泥對(duì)粘貼壓漿咀處抹平。
三、需解決的關(guān)鍵問題
1.受環(huán)境侵蝕、材料老化等長期因素影響，運(yùn)營橋梁結(jié)構(gòu)中基本建筑材料實(shí)際技術(shù)指標(biāo)的確定， 包括鋼材與混凝土的彈性模量、強(qiáng)度以及鋼筋銹蝕程度與混凝土耐久性下降程度等。
2.根據(jù)橋梁中建筑材料的實(shí)際技術(shù)指標(biāo)以及由于鋼筋銹蝕引起鋼筋與混凝土粘結(jié)力的下降與裂縫引起混凝土構(gòu)件截面的減小， 計(jì)算橋梁中各構(gòu)件的實(shí)際承載力。
3.根據(jù)外荷載的變化以及由于材料性能下降引起的剛度變化而導(dǎo)致的內(nèi)力重分布來計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際的荷載效應(yīng)， 根據(jù)動(dòng)力荷載引起的疲勞效應(yīng)計(jì)算橋梁的疲勞壽命。
四、結(jié)論
鋼筋混凝土橋梁的養(yǎng)護(hù)加固方法除了以上方法外，還包括噴混凝土加固法、置換混凝土加固法、外包型鋼加固法、錨栓錨固法等多種維修加固方法，我們橋梁養(yǎng)護(hù)維修人員一定要及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁存在的各種質(zhì)量隱患，并結(jié)合具體情況選擇經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、施工方便、負(fù)面影響小的養(yǎng)護(hù)加固方法，確保橋梁的結(jié)構(gòu)安全。
