摘要：隨著交通量和重型汽車的不斷增加，建筑材料的性質衰變，以及設計和施工中的一些缺陷，必然造成道路橋梁使用功能和行車服務質量的日趨退化。文章結合實踐工作經驗，分析了混凝土橋梁的常見病害以及產生病害的原因，介紹了橋梁補強加固方法。
關 鍵 詞：混凝土橋梁，加固改造，橋面修補
一、概述
橋梁是我國現代化建設的重要基礎設施，由于反復承受著車輪的磨損、沖擊，遭受暴雨、洪水、風沙、冰雪、日曬、凍融等自然因素的侵蝕破壞，特別是我國交通量和重型汽車的不斷增加，有些建筑材料的性質衰變，以及由于沒計和施工留下的一些缺陷，必然造成道路橋梁使用功能和行車服務質量的日趨退化、不適應。在使用荷載及其它外界各種影響的長期作用下，如果不對結構上所出現的病害予以檢測、維修和加固，則結構上的這些
初始缺陷加上結構的自然老化使得結構上的損傷不斷積累和發展，結構的功能不斷退化，由此極有可能導致結構在一定的使用期后將成為危橋而面臨損毀、垮塌的危險，這方面的實例已屢見不鮮，給國家和人民的生命財產造成了極大損失。
二、混凝土橋梁病害分析
(一)常見病害
在筆者參與數十座橋梁的特殊檢測評估工作過程中，對常規橋梁的使用狀況和病害情況進行了系統的調查，總體來說，橋梁的常見病害有以下幾種：
1．梁、板及拱肋等部位構造裂縫和受力裂縫。構造裂縫的成因主要是環境溫差、施工養護不當等因素。受力裂縫則是由于結構剛度不夠、承載能力不足引起，這種裂縫對結構安全影響大，須謹慎對待。
2．梁體、墩臺等局部破損，漏筋及鋼筋銹蝕。
3．混凝土結構表面缺陷，如：蜂窩、麻面等。
4．伸縮縫破壞。此類破壞由車輛沖擊荷載反復作用而產生。
5．支座剪切變形、脫空。車輛制動力、梁體伸縮會引起支座剪切變形；結構自重不均衡、車輛偏載可導致支座脫空。
6．橋面鋪裝層磨損，橋面坑洼不平。
7．橋面排水口堵塞，井蓋破損。
8．墩、臺及基礎破壞，包括：墩、臺身水平、豎向和網狀裂縫，基礎不均勻沉降，基礎滑移、傾斜以及局部脫空等。
(二)混凝土橋病害原因
混凝土橋產生病害的原因有很多種，綜合起來有以下幾個方面造成混凝土橋退化以及失效：
1．環境。環境因素是造成混凝土橋梁退化最主要的因素，混凝土橋暴露于各種環境中，時間長了，就會導致整體強度的下降。強度損失的程度取決于環境以及混凝土橋梁本身的性質。化學物質(比如氯離子、硫酸鹽、二氧化碳)、水分以及極端溫度的循環是影響混凝土橋梁強度的最主要的環境因素。
越來越多的混凝土橋由于受到環境影響而遭到破壞，根據報道，許多橋梁的倒塌是由于強度退化造成的，而這種退化是由于環境因素造成的。環境因素方面橋梁退化的機理有硫酸鹽侵蝕、堿硅反應、凍融循環破壞以及腐蝕等，而腐蝕是最普遍的破壞機理。
2．設計。設計標準低，隨著交通事業的發展，舊有橋梁的荷載標準遠遠不能滿足當前汽車荷載標準的要求。
采用不同的橋梁結構，不同的截面形式以及跨徑比例等，都會對橋梁的健康狀況有較大的影響。
設計不完善，比如構造鋼筋不夠、截面強度儲備不夠等。在橋梁設計過程中，由于各種系數的取值問題，未充分考慮開裂混凝土徐變、收縮及溫度應力的影響，設計安全系數不恰當等。
3．施工。施工不當會造成大量混凝土表層缺陷，比如蜂窩、露筋、麻面、空洞等現象。比如混凝土灌注時，沒有充分的振搗，就會發生蜂窩現象；灌注時，若保護層處混凝土漏振或者振搗不實，則會發生露筋；施工時采用模板表面不光滑，模板濕潤又不夠，致使構件表面混凝土內的水分被吸去，產生麻面；鋼筋布置過密，施工時混凝土被卡住，嚴重漏漿都會產生空洞。
4．使用。現有公路上的橋梁荷載能力已不能滿足當前車輛荷載的要求，有些橋梁由于年久失修，對設立標志不重視，致使原設計中未考慮的超重車輛通過，造成超載，由此導致橋梁出現病害。
結構受意外撞擊，沖擊和沉重的集中荷載可能造成可見裂縫和細微裂縫，造成局部腐蝕。
5．養護。養護維修及加固措施不當。有些橋梁的技術缺陷是由于養護維修不恰當引起的。比如橋面維修增加過大的恒載，致使橋梁負擔加重；橋面排水處理不當，橋面滲水；又如支座維修不當，約束了承重結構的變形等。有些橋梁則是加固不當引起的。比如加固施加的預應力大小或者位置不恰當，引起結構的二次病害；又如結構體系改變不合理，致使結構的關鍵部位應力超限等。
6．材料。混凝土、鋼筋等材料的質量問題是導致橋梁結構缺陷的內在因素。往往這幾種原因共同作用，導致橋梁發生嚴重退化和破壞。
三、橋梁補強加固方法
橋梁補強加固的常用方法如下：
1．增大截面加固法。該方法通過增大原構件截面面積并增配鋼筋等方式提高結構的承載能力和剛度，適用于鋼筋混凝土和預應力混凝土受彎構件、鋼筋混凝土受壓構件的補強加固。
2．粘貼鋼板加固法。該方法采用結構膠私劑粘貼鋼板或型鋼的方式提高結構承載能力。
3．粘貼纖維復合材料加固法。該方法采用結構膠戮劑粘貼纖維復合材料的方式提高結構承載能力，適用于鋼筋混凝土受彎、受拉和受壓構件的補強加固。
4．體外預應力加固法。該方法通過增設體外預應力索的方式施加體外預應力，使原結構、構件的受力狀況得到改善和調整。
5．改變結構體系加固法。該方法通過改變結構體系，使原結構、構件的受力得到改善和調整，以降低控制截面內力，提高結構整體承載能力。
6．混凝土表面缺陷修復。利用樹脂膠、環氧砂漿等對表面缺陷部位進行封閉、灌注、壓注，以防止鋼筋銹蝕、混凝土老化，增強結構耐久性。
7．植筋處理。使用專用的結構膠赫劑將帶肋鋼筋或螺桿錨固于結構基材中，以提高結構承載能力。
四、加固補強工程案例
(一)工程概況
某大橋全長814米，主孔為3聯4×65米預應力混凝土連續梁。該橋建于2ot!t紀80年代末，后經過幾次擴寬改建，形成主線橋6車道，引道為立交的大型互通立交橋。該橋梁的結構形式多樣，構造復雜，有圬工拱橋、鋼架拱橋、撐架式預應力混凝土連續梁、連續箱梁、簡支 I梁等5種形式。各部分結構建成年代不同，荷載標準不同、結構使用狀況等也各不相同。根據橋梁病害檢測結果，確定該橋需進行補強加固。補強加固設計的重點提高該橋主要承重結構的承載力，并對其他表面病害進行修補加強，以提高橋梁的使用性能和耐久性。針對不同的結構部位，具體采取了以下幾種不同的加固處理方法。
(二)拱橋拱圈加固
該大橋西岸引橋為單跨3m×20m拱橋，由于建設年代較遠，荷載標準低，拱頂底面已出現多條橫向裂縫、側面裂縫，并有CaO析出，拱腳有縱橫裂縫，均反映出結構承載能力不足。
為提高橋梁承載能力，對跨中部位拱圈采取粘貼2層縱向碳纖維布補強，并外包2層豎向u型碳纖維箍，以增強拱圈的抗彎剛度和整體受力性能。在拱腳采用增大截面法加固處理，即在拱背上鉆孔植筋，綁扎鋼筋網、澆筑30cm厚混凝土加固截面。
(三)T梁粘貼鋼板加固
大橋東岸引橋采用簡支磔，跨中下緣有結構性裂縫出現，顯示結構抗彎能力不足。加固方案為在T梁跨中區域的底部粘貼8 mm鋼板，并每隔2rIl’設置“u”型鋼箍，板厚6 mm。底部鋼板與“u”型鋼箍采用改性環氧豁結劑進行粘貼，并采用化學錨栓對鋼板及“u”型鋼箍壓實緊固。
(四)體外預應力加固鋼架拱
大橋主橋采用3跨剛架拱橋，跨徑布置為42.0m+54.0m+42.0m，中跨矢跨比1/10，邊跨矢跨比1/8。該橋主要的結村陛病害是跨中拱肋及橫系梁出現裂縫、結構剛度偏小及壓應力儲備不足。
考慮橋梁維修必須在不封閉主航道正常通航的情況下施工，因此加固方案采用“跨中增設體外預應力十拱斜腿部分增大截面十橫系梁增大截面”的綜合處理措施。具體加固方案如下：
1．采用張拉體外預應力鋼筋加固剛架拱跨中部分的拱肋，這樣可以在不中斷通航的情況下進行加固施工。施工步驟是在縱梁與斜腿節點處設置鋼錨固塊，對穿JL32精軋螺紋鋼筋并張拉預應力。每片拱肋設置2根預應力筋，每根預應力筋張拉控制力為300kN，通過施加體外預應力達到提高拱肋壓應力儲備，增強拱肋抗彎剛度，最終提高剛架拱橋承載力的目的。
2．拱斜腿部分外套“u”型鋼模板，鋼模板與拱肋通過植鋼筋進行連接，然后灌注C30自密實微膨脹混凝土，通過增大拱斜腿截面增加拱斜腿剛度，提高剛架拱橋承載力。
3．拱腳部位的橫系梁采用外包鋼板，通過內填混凝土增大橫系梁截面，提高橫系梁剛度，加強拱的橫向聯系和整體剛度。
(五)混凝土表面缺陷修補
對橋梁上下部結構、防撞欄、人行道等部位的混凝土表面缺陷病害(如破損、露筋、鋼筋銹蝕等)，可先對混凝土表面進行鑿毛、清掃處理，對銹蝕鋼筋做除銹、阻銹處理，然后采用復合氨基醇水勝混凝土防銹浸漬劑對鋼筋進行防護，其后采用環氧砂漿修補混凝土缺陷部位，最后對修補區域外表面涂刷聚合物水泥漿進行外觀處理，保證修補處混凝土顏色與原混凝土接近。
對于混凝土結構外表面出現的蜂窩、麻面病害，當缺損部位面積不大時，對缺損部位做表面處理后，采用壓注灌注膠對蜂窩進行修復，采用高分子樹脂材料對麻面進行修補；當缺損部位面積較大時，采用環氧砂漿進行修補，最后對修補區域外表面涂刷聚合物水泥漿進行外觀處理。
(六)橋面系修補
鑿除破損、露筋的混凝土鋪裝層，采用鋼纖維混凝土對橋面鋪裝破損部位進行修補處理。修補前鑿毛混凝土表面，涂刷界面膠，以增強新舊材料的結合，并對外露銹蝕的鋼筋做除銹、阻銹等防護處理。
五、結語
隨著經濟的發展和時代的進步，人們對橋梁的結構安全和耐久性能越來越重視，橋梁的常規和特殊檢測已納入政府建設管理部門的日常工作，針對各類不同橋梁結構的補強加固技術將會不斷發展，應用也將日益廣泛。在保障橋梁結構使用安全方面，建議應關注以下幾點：
1．橋梁結構的多樣性決定了結構產生病害原因的復雜性，目前橋梁檢測手段}匕 一，再加上舊橋設計、竣工資料的缺失，導致判斷橋梁病害成因不夠準確或誤判，使得橋梁結構安全隱患沒有及早發現。建議有關部門應從工程竣工資料的歸檔和有效管理抓起，為橋梁的安全監控提供基礎 的技術資料。
2．結合各類新材料、新工藝的開發和應用，業內應加強橋梁結構補強加固技術的研發工作，不斷提高橋梁補強加固技術水平，以滿足各類橋梁結構補強加固設計和施工應用方面日益增長的需求。
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