談道路橋梁常見的結(jié)構(gòu)病害及加固措施
2015-12-29
道路橋梁是連接我國各地之間相互交流發(fā)展的主要基礎(chǔ)設(shè)施，高速發(fā)展的交通道路事業(yè)為我國經(jīng)濟的增長提供有利保障，同時也極大的帶動了社會經(jīng)濟文化的發(fā)展。然而經(jīng)調(diào)查顯示，目前我國現(xiàn)役的橋梁中，有將近一半的橋梁都存在著不同程度的病害，而其中已經(jīng)成為危橋的道路橋梁大約占我國總橋梁的四分之一。這些調(diào)查數(shù)據(jù)引起了人們對橋梁病害的極大關(guān)注。
道路橋梁結(jié)構(gòu)病害的成因
道路橋梁作為保障人類生命財產(chǎn)安全的空間載體，伴隨著使用功能的轉(zhuǎn)變，其自身結(jié)構(gòu)時刻都面臨著加固的問題，只是個中原因未必一致：有的橋梁在還沒建成時，因為設(shè)計中存在缺陷施工質(zhì)量問題需要加固補強，比如說橋型結(jié)構(gòu)不當、設(shè)計不合理；或者由于地質(zhì)原因，比如說滑坡、軟基等原因致使橋梁發(fā)生病害等；有的雖然已經(jīng)建成，但由于設(shè)計變更或結(jié)構(gòu)老化不得不進行改造加固， 如車輛荷載增大，橋梁承載不足而產(chǎn)生病害；有的為滿足相關(guān)規(guī)定，需要對橋梁的周邊部分實施改造；有的由于遭受自然災(zāi)害（如洪水、地震等）而務(wù)必采取加固措施等等。
此外，橋梁結(jié)構(gòu)還應(yīng)該具備足夠的強度，以承受作用于其上的重力及附加力；結(jié)構(gòu)各部尺寸也應(yīng)適當取其大小，以使其承受軸向壓力時的構(gòu)件不至于發(fā)生扭曲，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性喪失；結(jié)構(gòu)各部必須具有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形。面對這一系列問題，道路橋梁的加固改造工程也越來越多。
二、橋梁病害的主要形式
橋梁作為交通道路的一種結(jié)構(gòu)形式，必須要具備足夠的強度、剛度和抗壓能力，同時還要有一定的延性和穩(wěn)定性。在我國，現(xiàn)有的橋梁大多數(shù)都是以鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)進行建筑設(shè)計的，這是因為混凝土能夠很好的滿足橋梁技術(shù)性能的需求。然而鋼筋混凝土的橋梁結(jié)構(gòu)也容易產(chǎn)生一些常見病害，其主要表現(xiàn)形式如下：
1、主拱圈裂縫病害。對道路橋梁結(jié)構(gòu)檢查時，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)主拱圈中波的波頂出現(xiàn)縱向裂縫、拱肋裂縫、橫向裂縫以及U 形裂縫。這些裂縫多在拱頂前后的十米左右范圍內(nèi)產(chǎn)生。
2、鋼筋銹蝕病害。道路橋梁結(jié)構(gòu)中的鋼筋，產(chǎn)生腐蝕，使得鋼筋腐蝕部分的體積膨脹到原來體積的十倍以上，這樣對周圍混凝土產(chǎn)生了擠壓，混凝土?xí)_裂，導(dǎo)致截面的有效尺寸減小，會使結(jié)構(gòu)承載力下降。另外腐蝕會降低鋼筋的抗彎能力，腐蝕物的外流也會影響道路橋梁結(jié)構(gòu)的美觀。
3、墩臺基礎(chǔ)病害。橋梁墩臺基礎(chǔ)在橋梁結(jié)構(gòu)中起著重要的作用，它除了需要承受其上部結(jié)構(gòu)荷載之外，還需要承受風(fēng)力、流風(fēng)壓力和浮力等各種外在阻礙，同時因過往車流的日益增多和加重，墩臺基礎(chǔ)受到長期的重荷載作用，會出現(xiàn)各式各樣的損壞。
4、主梁裂縫與主梁變形病害。主梁裂縫經(jīng)常產(chǎn)生在錨跨中部梁的下緣及懸臂梁根部上緣。主梁裂縫與主梁變形病害一般是由于大量重車通過使梁的受拉區(qū)開裂，屬正?，F(xiàn)象，但因負變矩區(qū)裂縫在其上面，遇到雨水，雨水就會從裂縫滲入梁內(nèi)，引起鋼筋銹蝕及砼強度降低。
三、道路橋梁結(jié)構(gòu)加固原則
1、總體效應(yīng)原則。雖然在結(jié)構(gòu)加固中，實施對象僅僅是橋梁的危險構(gòu)件，但還應(yīng)當考慮到加固之后整體結(jié)構(gòu)體系會發(fā)生何等改變。所以，在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)加固方案時，應(yīng)對橋梁的總體進行綜合分析，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能不被破壞。
2、“謀定后動”原則。在確定橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計方案之前，應(yīng)該對已有結(jié)構(gòu)進行全面檢查和可靠性分析，在掌握已有結(jié)構(gòu)的性能、構(gòu)造以及缺陷等資料的同時，對結(jié)構(gòu)的受力情況與持力水平進行分析，為之后確定加固設(shè)計方案奠定基礎(chǔ)。
3、設(shè)計方案的優(yōu)化原則。在確定加固方案之前，對加固方案的選擇并不是唯一的，到底選擇哪一種方案，這要通過優(yōu)化原則來加以斷定。這其中應(yīng)該盡量滿足工程的綜合經(jīng)濟指標，考慮加固施工的特點和加固技術(shù)的水平，在加固方案的設(shè)計和施工組織上采取恰當?shù)氖侄危瑴p少對外界環(huán)境和局部構(gòu)件的影響，盡可能地縮短工期。
三、公路橋梁加固的方法
1、橋面鋪裝加固法。（1）局部修復(fù)鑿補法。將水泥混凝土鋪裝層的表面鑿毛，深度以使骨料露出為準；用清水沖洗干凈斷面并充分潤濕，涂刷上同標號的水泥砂漿（或其他粘結(jié)材料），最后在橋梁承載能力容許范圍內(nèi)，鋪筑一層1～5cm厚的水泥混凝土鋪裝層。（2）重新澆筑混凝土面板。橋面板的破裂和其他損壞特別嚴重，混凝土質(zhì)量或施工狀況特別不良，且無適用的修補方法時，就必須采用重新澆筑新的混凝土橋面板的措施，施工時，將原有的行車道鋪裝全部拆除，再將行車道表面清掃干凈，必要時鋪入適量短鋼筋，配置上1～2 層鋼筋網(wǎng)，澆筑整體化混凝土。（3）橋面補強層加固法。即在舊有橋面上，重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補強層，此方法既修補已出現(xiàn)裂縫、剝離等損壞的橋面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗彎能力，改善鉸結(jié)梁板的荷載橫向分布，從而提高橋梁的承載能力。
2、碳纖維加固法。碳纖維加固法，全稱為粘貼纖維增強塑料加固法，它通過膠結(jié)材料將纖維增強復(fù)合材料貼在被加固構(gòu)件的受拉區(qū)段，使它和被加固截面一同抗拉，從而達到提高結(jié)構(gòu)承載性能的要求。這種技術(shù)優(yōu)點很多，比如說高強高效，可以大幅度地提升混凝土結(jié)構(gòu)的延性與承載性能，而且施工簡捷，具有很好的耐腐蝕性及耐久性，加固前后對結(jié)構(gòu)的尺寸和外觀不構(gòu)成影響，質(zhì)量輕，自重少，因此適用范圍非常之廣。
3、粘鋼加固法。所謂的粘鋼加固方法，就是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力不足的區(qū)段表面粘貼一定數(shù)目的鋼板。這種方法能夠很好地保護原混凝土構(gòu)件，施工工藝簡單，現(xiàn)場工作量小，而且在方案設(shè)計及結(jié)構(gòu)計算方面都非常之簡單。但實施過程中，由于鋼板重量過大，在操作上有所限制，固化劑在結(jié)硬以后，表現(xiàn)出很明顯的脆性，粘結(jié)的耐久性難以保證，此外，鋼板和膠體界面還存在一些潛在的銹蝕。
4、加大截面加固法。也稱為外包混凝土加固法，是用增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋進行加固的一種方法。加大截面加固法一般采用兩種方式：一種是加厚橋面板；另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。該法工藝簡單、適應(yīng)性強，具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)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。但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間較長，加固后的建筑物凈空有一定減小。
5、外部預(yù)應(yīng)力加固法。這種方法也叫反彎矩法，一般適用于大跨度結(jié)構(gòu)加固。通過在構(gòu)件外對預(yù)應(yīng)力鋼筋進行張拉，不但能夠增加主筋，提高構(gòu)件的截面強度，還能增強剛度效果，可以說是一種十分積極的加固手段，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、閉合裂縫或減小裂縫寬度的作用。
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，道路建設(shè)是支撐經(jīng)濟快速的重要保障，這就需要我們關(guān)注橋梁質(zhì)量。我們在追求環(huán)保、經(jīng)濟效益的前提下，對我國大量的橋梁進行修復(fù)、加固，本文通過以上的簡單論述后，希望能夠為道路橋梁發(fā)展做出一點參考。
