混凝土公路梁桥常见病害及加固方法浅析

严家红

(武汉市公路勘察设计院)

1 概 述

近年来我国的交通事业建设发展迅猛，桥梁是公路的重要组成部分，目前建成、在建桥梁数量也极其庞大，其中混凝梁桥所占比例较高;随着交通运输量大幅度提高，行车密度及车辆载重越来越大，同时由于桥梁设计、施工缺陷以及随着使用年限的增长，较多桥梁或多或少地出现了一些病害，对混凝桥梁来说，桥梁的病害主要表现形式为裂缝，裂缝一般分为非受力裂缝和受力裂缝，一般来说对非受力裂缝造成的桥梁病害一般采用填充的方式便能较好的地进行处理，然而对于受力裂缝造成的桥梁病害，由于其原因种类很多，构成较复杂，处理起来也较为困难，此类病害的存在随着时间的推移对桥梁的损害非常严重，已成为迫切需要解决的问题。

桥梁加固就是对桥梁的主要承重结构、构件及其相关部分采取增强、局部更换、或调整其内力，使其满足现行的规范要求并恢复使用功能的工程措施。目前虽然我国的桥梁建成较多，新建桥梁理论较为成熟，但桥梁加固方面的研究相对滞后，随着今后桥梁加固项目的增多，解决桥梁加固中存在的问题，运用加固方法对旧桥进行维修加固，提高承载能力，确保交通运输安全是目前乃至今后面临的主要任务。简要就混凝土梁桥常见结构性病害及加固方法做一些探讨。

2 梁桥常见病害

2.1 上部构造病害

(1)抗弯能力不足产生的病害:

①施加预应力不足或预应力损失过大所致的跨中下挠过大超过规范容许值，梁底由下而上的多条竖向裂缝，跨中钢筋混凝土板底竖向裂缝过多过宽导致刚度降低，挠度增大。

②由活荷载引起、墩台不均匀沉降引起等原车引起的负弯矩较大，支点截面抗弯能力不足，连续梁桥各墩顶处桥面开裂，桥下渗水。

(2)横向连接不足引起的病害

①单向板变成整体式双向板，板底横向配筋严重不足，在横向弯矩作用下，引起板底产生纵向裂缝。

②装配式梁桥铰接缝处出现纵向裂缝，各板块的整体性连接差。

(3)抗剪能力不足引起的病害

①两支承端附近腹板上产生斜向裂缝。②梁抗剪强度不足造成的斜向裂缝。(4)预应力钢束引起的裂缝病害

①锚下局部应力集中产生的劈裂拉力所致的张拉锚具的锚下纵向裂缝，长度一般不超过梁高。

②预应力钢束保护层过薄，钢束处局部应力过大产生劈裂或是混凝土保护层碳化后预应力筋生锈所致沿预应力钢束的纵向裂缝。

③齿板附近应力集中过大，普通钢筋配置偏少、预应力束锚固过于集中等引起预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝。

④钢筋混凝土板底横向钢筋配置不足，混凝土保护层太薄，预应力筋周围混凝土局部应力过大，混凝土中的添加剂等原因使钢筋生锈，导致跨中附近板底出现纵向沿钢筋裂缝。

(5)其他原因产生的裂缝病害

①混凝土养护差、或温度、或腹板上的水平筋太少等原因所致的收缩裂缝梁腹板上的竖向裂缝，多位于薄腹板的中部，中间宽两头细，未向上、向下延伸，主要影响结构的耐久性。

②箱梁顶、底板横向弯矩过大，无横向预应力、箱梁横向弯曲空间效应、板厚偏小，横向配筋不足，箱梁内外温差过大产生温度应力等原因所致顶、底板纵向裂缝。

③悬臂梁臂梁牛腿端下挠过大，悬臂部分刚度不够，或者是纵向预应力损失较大，施工质量差等造成的墩顶桥面开裂。

④悬臂梁牛腿处配筋不足，高度偏小，温度影响或者是挂梁与牛腿连接不顺，形成跳车，局部冲击过大等所致的局部裂缝。

⑤悬臂梁的锚固孔跨径过大、尺寸偏小或配筋不足引起的跨中下挠或跨中梁底竖向裂缝。

2.2 下部构造病害

下部构造主要是混凝土桥墩、桥台弯曲强度、剪切强度、纵筋锚固方面不足产生的裂缝及钢筋腐蚀，基础病害主要有扩大基础、桩承载力和抗倾覆能力以及地基冲刷、地基病害等原因所致。

3 加固原理及方法

3.1 加固原理

桥梁加固原理主要考虑两阶段受力，在新材料未与原材料(结构)结合前，其恒载(含新材料重量有原有结构截面承担;有效结合后的施加的荷载(恒载、活载、附加荷载)由加固后的组合截面承担。

3.2 加固方法

按加固产生的效果又分为直接加固法与间接加固法。

(1)直接加固法:是通过一些技术措施，直接提高构件截面的承载力和刚度的加固形式。

主要有增大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材料加固法、体外预应力加固法。

增大截面加固法:是采用与原有构架同类的材料，通过增大截面面积或增配钢筋，提高构件的承载能力和刚度或改变其自身振动频率，达到对原构件进行加固的目的。

粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材料加固法:是把型钢或钢板包在被加固构件的外侧并灌注结构胶粘剂，通过外包钢与原构件整体力共同作用提高构件整体承载能力和刚度。粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材料加固法是一种被动的加固方法，只能限制受力裂缝的发展，不能减少既有裂缝，改善受力状况。

预应力加固法:在板底锚固多根平行的预应力细钢丝，张拉后覆盖特制混凝土，或者设转向托架后折线形布钢束张拉，预应力钢索穿过两端板中斜孔锚固于铺装层下。

外部粘贴加固法:是采用胶粘剂把钢板或碳纤维等复合材料粘贴到构件需要加固的部位，从而提高其承载力和刚度，有粘钢板，粘碳纤维板、玻璃纤维、芳纶纤维等。

(2)间接进行加固方法:是根据原有结构体系的现状，通过一些加固技术措施，改变结构的受力体系，减少原有结构的荷载效应。主要加固法有:

增设构件:是在原有构件之间增设新的构件(加梁、加柱、加架)，减少受荷载面积，达到加固效果。

增设支点:是在构件上增设支点和支撑构件，减少其计算跨度及荷载效应，增加稳定性。

增加整体性:是通过增设支撑等构造措施，使多个构件形成一个整体共同工作，达到加固的目的。

改变刚度比:是采取一些措施，改变原有结构刚度比，调整结构在荷载作用下的受力分布，改变受力状况。

卸载:是通过一些轻质材料替换重质材料，减少荷载，提高结构可靠性。

托梁拔柱:是指在尽量不拆或少拆上部结构情况下，拆除、更换、接长原有柱子。

3.3 加固的应用

(1)上部构造的加固

桥梁加固应按桥梁本身的病害特点及结构特性采取不同的加固方法，常见的病害处理加固方法如下。

①梁桥抗弯能力不足或主梁挠度过大时，对梁底弯曲裂缝和沿预应力筋的纵向裂缝，宜优先采用施加体外预应力，增大截面、简支变连续等加固法。加大截面受压区面积对提高抗弯强度和刚度。

②个别主梁(板)出现严重病害，而其他主梁良好，可采用更换主梁加固。

③提高承载能力幅度不大时，可采用粘贴钢板或纤维复合材料加固。

④梁(板)横向联系不足时，可采用增强横梁、增设横向预应力或加强桥面横向联系等方法加固。

⑤主梁斜截面抗剪能力不足时，可采用粘贴钢板或纤维复合材料加固。对于腹板上的斜裂缝，可在与裂缝反向并近似与水平线成45°，即大致正交于斜裂缝的方向粘贴钢板或纤维复合材料，对梁高度矮，钢板或纤维锚固长度不足时，可粘贴成U 形箍和加压条的形式。

⑥箱梁的刚度不足且产生严重下挠时，应采用施加体外预应力进行加固，也可以采用改变体系法进行加固。

(2)桥梁下部结构加固方法

盖梁可采用施加体外预应力、增大截面、粘贴钢板或纤维复合材料等方法进行加固。

墩柱可采用增大截面、钢套管内灌注混凝土、粘贴纤维复合材料或钢板等方法加固。

台身可采用外包钢筋混凝土套箍、更换台后填土、增设辅助挡土墙、框架梁加注浆锚杆等方法加固。

基础可采用增大基础底面积、增大桩头面积或增加基桩、增设支撑梁等方法加固。

地基可采用高压旋喷注浆、土体注浆等方法加固。墩台基础冲刷过大，可采用抛石、砌石防护、石笼、板桩防护、上游设导流坝、下游设拦砂坝等方法加固。

4 结 语

随着我国交通事业的持续发展，路桥加固将是一个永久性的课题，桥梁的养护、维修、加固将逐渐成为主流，桥梁加固工程将越来越多，随着路桥加固先进技术、材料和设备的出现，加固方案将能够更好的合理确定，让有限资金发挥更大的效益，使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。

［1］单成林. 旧桥加固设计原理及计算示例［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［2］单成林. 混凝土梁式桥加固设计理论及试验［M］.北京:科学技术文献出版社，2011.

［3］公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62－2004)［S］.