常见桥梁病害的维修加固方法

2011-04-12贾迪

科学之友 2011年7期

关键词：粘贴桥面主梁

贾迪

（北京国道通公路设计研究院，北京 100000）

1 概述

桥梁病害的发生因结构、地理位置、交通状况和周边环境的不同而不同，而上述现象具有普遍性，且出现几率较高。下面对桥梁病害的加固方法进行阐述。

按照处理对象的不同，桥梁病害的加固分为间接加固和直接加固，而直接加固按照作用分类又分为承载力加固、耐久性加固和使用安全及舒适性加固。几种加固作用并非独立存在，有时多项同时存在。

2 间接加固法

为避免桥梁病害发生而提前对外界作用进行阻隔，避免外界作用对桥体进行破坏，如防撞门架及防撞角钢的增设是为了防止超高汽车撞击主梁。间接加固法主要以防为主，加固案例见图 1、图 2、图 3。

图1 某立交被撞主梁

图2 防撞钢板安装示意图

图3 加固后照片

图1 为某立交边跨（辅路）主梁由于净空较低，超高货车穿越桥洞时撞上主梁，造成混凝土剥落、预应力锚区外露、钢束生锈。处理方法为：辅路被撞主梁局部砂浆修补，并安设防撞角钢；剐蹭梁底面清理后，涂刷外保护剂进行外观修复；对辅路两侧损坏的防撞门架进行修复。

3 直接加固法

3.1 承载力加固

桥梁承载力不足的原因多种多样,其主要原因为服务等级提高后荷载等级不足、桥面改造后恒载增加、主梁砼强度或截面刚度降低等。加固方法一般为碳纤维布加固、粘贴钢板加固、加大截面、预应力加固、加强横向联接或主梁更换。

3.1.1 碳纤维布加固

某立交桥东引桥桥面铺装翻修后厚度增加，致使桥梁恒载加大，主梁承载力不足。为提高桥梁承载力，本桥边梁及相邻中梁采用碳纤维加固方法，加固范围、层数应根据主梁内力计算结果及《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中相关规定确定，主梁碳纤维加固设计图见图4。

图4 主梁碳纤维加固

碳纤维布有时用于墩柱加固，用纤维包裹的混凝土柱受压后体积膨胀受到纤维布的约束，使混凝土处于三向受压状态，其抗压强度较单向受压有所提高。

虽然碳纤维加固可以提高结构承载能力，但后加补强材料的强度发挥程度受原梁变形的限制，一般情况下是达不到其抗拉强度设计值的。特别是采用直接粘贴高强复合纤维加固时，在极限状态下，复合纤维的高强抗拉性能根本无法充分发挥作用，“大马拉小车”是一种极大的浪费。若不考虑分阶段受力特点，过高的估计了后加补强材料的作用，设计是不安全的。因此，近些年许多工程师及学者开始研究预应力碳纤维，对碳纤维布在粘贴前进行初张，使其提前进入“高效”状态，但同时又面临着新的困难，即如何有效锚固碳纤维布、张拉设备的应用及粘贴胶的选用等等。

3.1.2 粘贴钢板加固

某立交桥南辅路边孔西侧外边梁被撞破损以及地袱挂板被撞缺损，加固方法为更换、补齐栏杆地袱，被撞边梁U型钢板加固，见图 5、图 6。

图5 南辅路主梁被撞

图6 主梁粘贴钢板加固图

加固钢板采用Q235A钢材，钢板焊缝采用单面坡口焊缝，钢板与主梁间用C45自流平无收缩砼填充。加固钢板需做防腐处理，外包钢板前在主梁侧面植筋，植筋位置必须避开主梁预应力钢束。

3.1.3 加大截面

加大截面尺寸和配筋也是对构件补强的一种常用方法，一般用于主梁和墩柱。在2005年桥梁大修中，某立交匝道桥25 m简支边梁被撞，梁底砼破损，主筋断开，加固采取增大截面外包钢板的方法恢复主梁承载能力。

某立交桥边墩柱开裂，为提高结构抗力及耐久性同时不受空间限制，对边墩柱进行加宽、加固，见图7。

图7 边墩加固

3.1.4 预应力加固

目前常用的预应力加固为SRAP工艺加固，此方法属有粘结预应力加固体系，采用锚固于被加固梁体上的高强钢丝或小直径高强钢筋施加预应力，然后喷注具有一定抗拉强度的复合砂浆，将预应力钢筋与被加固梁体黏结为一体，构成有黏结预应力加固体系，见图8。

图8 预应力加固示意图

在进行桥梁加固方案设计时应特别注意的是，在保持原梁截面尺寸不变的前提下，采用上述对受拉区进行补强的方法，加固后截面的最大承载力是有限的。承载力提高的幅度取决于原梁的配筋率，与所采用的加固方法无关。在某些情况下，由于原梁的高度较小，相对配筋率较大，单纯采用受拉区加固补强仍不能满足设计荷载要求时，可采用加厚桥面的方法同时对梁的受压区进行加固，增加梁的有效高度，亦可达到提高原梁承载力的目的。

3.1.5 加强横向联接

加强横向联接属于改变结构受力体系的方法。对于简支梁而言，旧桥多为横向铰接结构。从受力上分析，单梁横向分配系数较横向刚接的主梁高，加之桥面砼铺装层破损开裂后，主梁几乎处于单片受力，对结构安全不利。为了使全截面主梁都能参与工作，避免单梁受力，常对旧桥铰缝处桥面板凿除后绑扎钢筋浇筑砼形成刚接或增加横梁尺寸，同时增厚桥面砼铺装层。

3.1.6 主梁更换

主梁更换常用于构件破损严重的结构，某天桥主梁被撞破损见图9。主梁被撞后预应力筋断开，大面积主筋外露，主梁丧失所需的承载能力，对构件加固已无法达到荷载要求，故按原设计更换主梁。

某立交桥匝道桥由于桥面系破损严重，桥下渗水严重，尤其在桥梁端部，常年的潮湿环境使得梁底钢筋锈蚀，有效截面降低，钢筋锈胀导致梁底砼剥落，主梁截面损失严重，但大面积更换造价高，故本桥采取方案如下：①更换破损严重的主梁；②对构件较好的边梁，由于其配预应力钢束及承载力高于中梁，替换中梁使用。

3.2 耐久性加固

耐久性加固是指对结构损伤部位进行修复和补强，以阻止结构损伤部分的性能继续恶化，消除损伤隐患，提高结构的可靠性和使用功能，延长结构的使用寿命。如结构裂缝的修补，常采用灌浆方法，灌浆后的裂缝不再受到外界环境的影响而侵蚀，提高了结构的耐久性。此外，还有桥面防水的修补、排水设施的修补、对破损砼的环氧砂浆修复、钢构件涂刷防锈漆、混凝土外表面涂刷具有憎水功能的面漆等。