淺談混凝土橋梁的加固維修技術(shù)
2015-07-27
前言：橋梁的養(yǎng)護(hù)維修是指經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)管理工作，包括保持表面的清潔完善，修補(bǔ)表面風(fēng)化，保持排水設(shè)備的良好狀態(tài)，及時(shí)疏通管道，經(jīng)常檢查各部分有無病害損傷，如裂縫、空洞、剝落、缺角、露筋等并及時(shí)修理，檢查伸縮縫和支座是否能自由活動(dòng)，工作正常，定期檢查結(jié)構(gòu)的承載能力，發(fā)現(xiàn)橋梁的損壞情況，應(yīng)該盡快制定最優(yōu)的方案進(jìn)行維修加固，恢復(fù)病害構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的整體使用效能，保證橋梁使用的安全性。
1混凝土橋梁病害的表現(xiàn)形式和形成原因
混凝土橋梁病害主要表現(xiàn)形式有三種：裂縫、變形、鋼筋的腐蝕。（1）引起裂縫的原因很多，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是由內(nèi)部的微裂縫的擴(kuò)展而引起的，主要形式有兩種。第一種：結(jié)構(gòu)性裂縫，是由外荷載引起的裂縫，其裂縫的分布及寬度與外荷載有關(guān)。這種裂縫是橋梁的結(jié)構(gòu)承載力不足或其他嚴(yán)重問題導(dǎo)致的。第二種：非結(jié)構(gòu)性裂縫，因變形引起的裂縫，如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的結(jié)構(gòu)變形受到限制，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的自應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫。研究表明，非結(jié)構(gòu)性裂縫約占80%，結(jié)構(gòu)性裂縫約占20%。（2）由荷載等級(jí)、超載、路基沉降、施工方法不當(dāng)?shù)人a(chǎn)生變形病害。（3）鋼筋銹腐蝕裂縫病害。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土承擔(dān)壓力，鋼筋承擔(dān)拉力，混凝土保護(hù)鋼筋免于銹蝕，保證了結(jié)構(gòu)的耐久性。混凝土和鋼筋的強(qiáng)度是確定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗力的基本參數(shù)，它隨時(shí)間變化的規(guī)律是建立在股結(jié)構(gòu)抗力變化模型的基礎(chǔ)上。鋼筋的腐蝕是鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素。處于潮濕的或有侵蝕介質(zhì)的環(huán)境中，混凝土將加速碳化，鋼筋鈍化膜逐漸破壞，常因鋼筋腐蝕引起結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞。鋼筋腐蝕伴隨有體積膨脹，使混凝土沿鋼筋出現(xiàn)爆裂，造成鋼筋與混凝土之間粘著力的破壞、鋼筋截面面積減少、構(gòu)件承載力降低、變形和裂縫增大等一系列不良后果，并隨著時(shí)間的推移，腐蝕會(huì)逐漸惡化，最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完全破壞。
2混凝土橋梁加固的原則和技術(shù)路線
根據(jù)目標(biāo)橋梁的使用狀況、病害程度和將來交通發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)加固的必要性和可行性作出分析判斷，加固費(fèi)用一般應(yīng)比重建新橋節(jié)約60～70% 以上才有價(jià)值。經(jīng)加固后，橋梁的結(jié)構(gòu)性能、承載力和耐久性方面都能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。橋梁下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力，能滿足加固后的橋梁對(duì)基礎(chǔ)的要求。對(duì)加固技術(shù)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性及耐久性等進(jìn)行全面綜合評(píng)價(jià)，力爭采用各種指標(biāo)較好的加固方案。對(duì)橋梁的加固應(yīng)該盡量做到不中斷或少中斷交通，減少對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷，加固改造材料性能良好，養(yǎng)護(hù)工作量少，設(shè)備簡單，施工方便，費(fèi)用省，經(jīng)濟(jì)效益高，技術(shù)可靠，強(qiáng)度、剛度和裂縫符合要求，耐久性滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。
混凝土橋梁加固技術(shù)常常是通過對(duì)結(jié)構(gòu)性能的和改善對(duì)構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)，來保證橋梁的承載能力，以延長其使用壽命，滿足交通運(yùn)輸?shù)男枨?。主要技術(shù)途徑有：（1）減輕原橋上部構(gòu)造的恒載，可以改善原橋的受力狀況，提高承受活載的能力。特別是在橋梁基礎(chǔ)承載力受到限制，不能滿足加固上部構(gòu)造和提高活載所增加承載力要求時(shí)，以減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。（2）主要是利用梁板組合作用或拱梁組合作用及梁的連續(xù)作用改變結(jié)構(gòu)的受力體系，增加超靜定次數(shù)，改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，以提高橋梁承受活載的能力。（3）當(dāng)原有構(gòu)件承載力不足或遭破損時(shí)，可替換原構(gòu)件或在原有結(jié)構(gòu)上增加新的受力構(gòu)件，如橫梁或拱、肋增設(shè)縱梁等。（4）施加外部預(yù)應(yīng)力，對(duì)裂縫采取化學(xué)灌漿封閉等進(jìn)行加固，對(duì)病害嚴(yán)重的構(gòu)件，采取以新材料增大截面或粘貼附加材料。
3幾種常見的混凝土橋梁加固技術(shù)
噴射混凝土加固：結(jié)構(gòu)外緣加設(shè)鋼筋或鋼網(wǎng)后，采用噴射混凝土技術(shù)，加大結(jié)構(gòu)截面，常用于墻體和墩臺(tái)的加固。（2）芳綸纖維碳、素纖維加固：由于彈模的關(guān)系，更多的是采用碳素纖維加固，其原理與粘鋼加固的原理相同，是近年來新發(fā)展的材料，技術(shù)含量較高，并得到廣泛使用。碳素纖維是已知工程材料中比強(qiáng)最高的材料，抗拉強(qiáng)度可達(dá)4500Mpa，形成復(fù)合材料后為3500Mpa，分別為一般結(jié)構(gòu)鋼的9倍和7倍，比重是鋼的1/5，彈模略高于鋼。（3）外包鋼加固及粘鋼加固：外包鋼加固主要指干式外包鋼型鋼，單獨(dú)承載，按鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算。粘鋼加固是當(dāng)前最常用的結(jié)構(gòu)加固方法，以高抗拉抗剪強(qiáng)度的環(huán)氧類樹脂為粘結(jié)膠，保證所粘貼的鋼板或型鋼參與結(jié)構(gòu)共同受力，提高結(jié)構(gòu)的抗彎抗剪能力，有適當(dāng)措施時(shí)還可以提高結(jié)構(gòu)的剛度。（4）預(yù)應(yīng)力加固：提高結(jié)構(gòu)的抗裂性和承載力，如對(duì)稱撐桿形式對(duì)柱進(jìn)行加固，體外預(yù)應(yīng)力對(duì)簡支或連梁加固，也有以對(duì)橋墩帽梁的加固。（5）加大截面加固：用于增加結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定性、提高軸壓比等。
結(jié)語
目前我國正在使用的混凝土橋梁大部分是上個(gè)世紀(jì)末修建的，荷載標(biāo)準(zhǔn)比較低，它們己不能滿足日益增長的交通量的使用要求，舊橋、危橋的加固任務(wù)任重而道遠(yuǎn)。實(shí)踐證明，采用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)和拓寬措施，對(duì)恢復(fù)和提高舊危橋的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用時(shí)間以滿足現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)囊笫且环N具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值的技術(shù)。通過對(duì)橋梁的加固和維修不僅能大量節(jié)省基礎(chǔ)建設(shè)經(jīng)費(fèi)，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益，通過維修和改造舊危橋還可以消除交通安全隱患，提高公路通行能力和服務(wù)水平，保證我國道路行駛的舒適度和行車安全型。
