淺談混凝土橋梁的加固維修技術
2015-07-27
前言：橋梁的養(yǎng)護維修是指經(jīng)常性的養(yǎng)護管理工作，包括保持表面的清潔完善，修補表面風化，保持排水設備的良好狀態(tài)，及時疏通管道，經(jīng)常檢查各部分有無病害損傷，如裂縫、空洞、剝落、缺角、露筋等并及時修理，檢查伸縮縫和支座是否能自由活動，工作正常，定期檢查結構的承載能力，發(fā)現(xiàn)橋梁的損壞情況，應該盡快制定最優(yōu)的方案進行維修加固，恢復病害構件或結構的整體使用效能，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，混凝土結構的裂縫是由內部的微裂縫的擴展而引起的，主要形式有兩種。第一種：結構性裂縫，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。這種裂縫是橋梁的結構承載力不足或其他嚴重問題導致的。第二種：非結構性裂縫，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構變形受到限制，在結構內部產(chǎn)生的自應力超過混凝土抗拉強度極限值時，就會出現(xiàn)混凝土裂縫。研究表明，非結構性裂縫約占80%，結構性裂縫約占20%。（2）由荷載等級、超載、路基沉降、施工方法不當?shù)人a(chǎn)生變形病害。（3）鋼筋銹腐蝕裂縫病害。在鋼筋混凝土結構中混凝土承擔壓力，鋼筋承擔拉力，混凝土保護鋼筋免于銹蝕，保證了結構的耐久性?；炷梁弯摻畹膹姸仁谴_定鋼筋混凝土結構抗力的基本參數(shù)，它隨時間變化的規(guī)律是建立在股結構抗力變化模型的基礎上。鋼筋的腐蝕是鋼筋混凝土橋梁結構耐久性的主要因素。處于潮濕的或有侵蝕介質的環(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構的嚴重破壞。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，并隨著時間的推移，腐蝕會逐漸惡化，最終可能導致結構的完全破壞。
2混凝土橋梁加固的原則和技術路線
根據(jù)目標橋梁的使用狀況、病害程度和將來交通發(fā)展的趨勢，對加固的必要性和可行性作出分析判斷，加固費用一般應比重建新橋節(jié)約60～70% 以上才有價值。經(jīng)加固后，橋梁的結構性能、承載力和耐久性方面都能達到使用標準。橋梁下部結構具有足夠的潛力，能滿足加固后的橋梁對基礎的要求。對加固技術的先進性、經(jīng)濟性及耐久性等進行全面綜合評價，力爭采用各種指標較好的加固方案。對橋梁的加固應該盡量做到不中斷或少中斷交通，減少對原結構的損傷，加固改造材料性能良好，養(yǎng)護工作量少，設備簡單，施工方便，費用省，經(jīng)濟效益高，技術可靠，強度、剛度和裂縫符合要求，耐久性滿足使用標準。
混凝土橋梁加固技術常常是通過對結構性能的和改善對構件的補強，來保證橋梁的承載能力，以延長其使用壽命，滿足交通運輸?shù)男枨?。主要技術途徑有：（1）減輕原橋上部構造的恒載，可以改善原橋的受力狀況，提高承受活載的能力。特別是在橋梁基礎承載力受到限制，不能滿足加固上部構造和提高活載所增加承載力要求時，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)作用改變結構的受力體系，增加超靜定次數(shù)，改善結構的受力狀況，以提高橋梁承受活載的能力。（3）當原有構件承載力不足或遭破損時，可替換原構件或在原有結構上增加新的受力構件，如橫梁或拱、肋增設縱梁等。（4）施加外部預應力，對裂縫采取化學灌漿封閉等進行加固，對病害嚴重的構件，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
噴射混凝土加固：結構外緣加設鋼筋或鋼網(wǎng)后，采用噴射混凝土技術，加大結構截面，常用于墻體和墩臺的加固。（2）芳綸纖維碳、素纖維加固：由于彈模的關系，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最高的材料，抗拉強度可達4500Mpa，形成復合材料后為3500Mpa，分別為一般結構鋼的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，單獨承載，按鋼結構計算。粘鋼加固是當前最常用的結構加固方法，以高抗拉抗剪強度的環(huán)氧類樹脂為粘結膠，保證所粘貼的鋼板或型鋼參與結構共同受力，提高結構的抗彎抗剪能力，有適當措施時還可以提高結構的剛度。（4）預應力加固：提高結構的抗裂性和承載力，如對稱撐桿形式對柱進行加固，體外預應力對簡支或連梁加固，也有以對橋墩帽梁的加固。（5）加大截面加固：用于增加結構的剛度、穩(wěn)定性、提高軸壓比等。
結語
目前我國正在使用的混凝土橋梁大部分是上個世紀末修建的，荷載標準比較低，它們己不能滿足日益增長的交通量的使用要求，舊橋、危橋的加固任務任重而道遠。實踐證明，采用適當?shù)募庸碳夹g和拓寬措施，對恢復和提高舊危橋的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用時間以滿足現(xiàn)代化交通運輸?shù)囊笫且环N具有經(jīng)濟價值和社會價值的技術。通過對橋梁的加固和維修不僅能大量節(jié)省基礎建設經(jīng)費，收到良好的經(jīng)濟效益，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水平，保證我國道路行駛的舒適度和行車安全型。
