旧桥的检测与加固方法

2015-04-10马婧

四川水泥 2015年8期

关键词：预应力构件桥梁

马婧

(重庆交通大学土木建筑学院，400074）

旧桥的检测与加固方法

马婧

(重庆交通大学土木建筑学院，400074）

本文基于国内外先进技术，通过研究桥梁损坏的主要原因，总结桥梁加固与维修的传统方法，提出了一些旧桥加固的的新型方法。

桥梁损坏；桥梁加固；维修

1.引言

随着我国交通建设事业日新月异的发展，交通量日益增加，车辆加重超过原荷载设计等级，在荷载、风、水、温度变化、结构与材料疲劳效应的共同作用下，安全隐患日益增加，桥梁的正常使用寿命越来越短，因此国内现有桥梁都存在着不同程度的损坏，其承载能力大大降低。为确保桥梁的安全运行，充分利用旧桥的利用价值，有必要进行针对性地桥梁检测健康综合评价与加固维修工作。

但是，旧桥的加固与维修也存着实际困难。如有人认为“加固老的不如建座新的”，其繁琐程度、技术难度更大，设计费用和施工造价利润偏低，种种原因造成加固旧桥市场发展滞后。尽管如此，随着交通技术的不断进步，研究延长桥梁使用寿命的方法，使得有限的建设资金用于急需的工程中，成为各级公路交通部门义不容侧、光荣艰巨的任务。各种车辆的荷载等级有很大提高，大量低等级公路被改建扩建，先服役桥梁的耐久性、可靠性越来越受到重视。

2.桥梁损坏原因和现象分析

随着交通量的日益增加，桥梁超载现象也越来越严重，使得桥梁的正常使用寿命越来越短，因此国内现有桥梁都存在着不同程度的损坏。拱桥损坏的主要原因包括：

当时建设要求标准低，公路交通蓬勃发展后车辆荷载增大，经常出现超载行车的情况，形成桥梁损坏；

1) 洪水、地震等自然灾害对桥梁的破坏；

2) 软土地基沉陷和滑动，引起桥梁的破坏甚至倒塌。

3) 由于以上原因及时间的累积，综合国内各种桥梁的检测结果，桥梁发生损坏的现象包括：

4) 拱座处地基沉降，拱座产生水平和竖向位移以及倾斜转动，甚至开裂。拱脚混凝土压碎开裂，钢筋局部失稳屈曲崩裂，拱圈拱轴变形，拱圈出现受拉裂缝；

5) 支座破损老化生锈，盖梁存在错台现象，拱座、桥台、立柱、盖梁出现裂缝，横梁存在沿预应力走向的裂缝及端部的竖向裂缝；

6) 混凝土老化，发生碱—集料反应，氯离子侵蚀；

7) 吊杆上下锚固部位工作性能不良，锚箱钢筋、钢绞线锈蚀；

8) 桥面铺装层出现横向、网状裂缝，混凝土碎裂、出现坑槽，桥面板存在空洞、露筋、渗水区域，伸缩缝被泥土堵塞破损，防护油脂变质，略带积水、渗水现象，且振动厉害。

3.桥梁的检测与评估

桥梁的检测内容包括桥梁的结构强度、刚度、整体受力性能和抗裂性能，验算其是否仍符合原设计要求，检测横向分布规律，具体有：

外观检测，检测构件包括主拱肋，吊杆、锚头、主梁、横梁、基础等；

对于外观检测中有可能发生锈蚀的锚头和吊杆进行开封检测；

静载试验和动载试验分别测量桥梁的抗弯强度、裂缝宽度，及桥梁各截面的动力性能；

桥梁评估指的是评定承载能力，确定材料强度或对结构条件的分类。根据以上检测数据，国内外常用的桥梁状态评定体系分为两类：

对于中小跨径桥梁，由于数量多、分布广，往往通过定期或者不定期检测，其途径来源于外观调查、基于设计规范的验算评定、荷载试验法、专家系统评定、基于结构可靠性理论、承载能力的有限元模拟。承载能力的有限元模拟的含义为：用钢筋混凝土非线性有限元分析的计算机方法，把一座由若干片梁组成的结构先简化为一片梁，在求出一片梁的承载力后，再加以荷载横向分布系数求出整座桥的承载能力。

大型桥梁是通过仪器监测数据和人工检测数据为基础，用综合评估的方法进行评估，如层次分析法。层次分析法就是将影响桥梁状态的各因素分类化，形成一个多层的、每层又包含若干指标的系统，先确定底层的指标状态，再依次类推到顶层。其具体建模方法包括：常规综合评估法、灰色关联度评价法、模糊综合评估法、模糊神经网络法等。只要与数学建模方法相关，就使得该评估方案更具可靠性和高效性。

4.桥梁的加固

桥梁加固所采取的措施用以修复各个损伤构件，以维持原状。综合考虑全桥构件承载力情况，尽可能恢复至原设计荷载标准。传统的方法有：

增大截面法：在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土，用以提高截面的承载力，达到补强加固的效果。该方法仅适用于具有梁肋的桥梁加固，对于板梁、箱梁不宜实施；

塞缝灌浆技术：一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝，灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等，具体采用种类应视实际情况而定。在公路旧桥加固中，塞缝灌浆法用得较为普遍，且通过试载及使用观察，后期效果较好。

随着技术的进步，新型的加固方法包括：

①粘贴钢板加固法：利用粘结剂和锚栓，将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或者其他薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成一个整体，从而提高构件的抗弯和抗剪能力，提高原结构的刚度，限制裂缝的发展，改善钢筋与混凝土的应力状态。该技术几乎不改变原结构的尺寸，具有施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点，有很好的推广前景；

②粘贴碳纤维加固法：碳纤维是用抗拉强度极高的碳纤维经环氧树脂预浸而成的一种结构增强复合片材，将它用环氧树脂作为黏结剂, 沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在受损构件上，粘贴剂作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，使增强贴片与原有的钢筋共同受力，从而增大了结构抗拉或抗剪能力。该方法能够有效地提高结构的强度、刚度、抗裂性和延性，控制裂缝和挠度的继续发展。

③喷射混凝土法：借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合好的拌和料，通过管道运送并高速喷射到受喷面(岩面、模板、旧建筑物等)上凝结硬化而成的一种混凝土,它具有较高的力学强度和良好的耐久性；

增加体外预应力法：体外预应力属于后张无粘结预应力体系，具体做法是将预应力钢筋布置于混凝土截面之外。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成，能大大缩短施工工期，降低被加固构件的应力水平，使结构整体承载力显著提高。但加固后的结构对原外观有一定影响。此方法适用于大跨度或重型结构桥梁的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固；

综合以上结论，桥梁各构件可结合传统与新型的加固方法，趋利避害，达到更好的修复效果。