混凝土桥梁补强加固技术

文/周汉杰 辽宁大通公路工程有限公司 辽宁沈阳 110111

混凝土桥梁补强加固技术

文/周汉杰 辽宁大通公路工程有限公司 辽宁沈阳 110111

近年来，道路桥梁工程建设在数量和质量上都有了明显的提高，道桥工程所面临的挑战也更为艰巨。作为基础工程，道路桥梁在长期使用过程中，会出现不同程度的损坏，造成损失。如何充分利用补强加固技术，提高桥梁的承载能力，是目前广泛探讨的问题。

混凝土桥梁；补强加固技术

混凝土桥梁加固补强技术广泛应用于我国大小桥梁，对于延长桥梁使用寿命、降低成本等方面起到了积极的作用。目前，贴片碳纤维法已经比较成熟，在我国的应用越来越多，而一些先进的混合型补强技术，虽然还未推广，但随着科研的进行和后期改善，和将对未来桥梁加固方法产生重要的影响。

1、混凝土桥梁概况

1.1 混凝土桥梁常见缺陷

混凝土桥梁的常见缺陷分两种，一种为表层缺陷，以表层剥落、老化、磨损、缝隙、变形等为主，另一种为内部缺陷，常见的有混凝土内部变形、产生蜂窝或空洞，混凝土强度、抗渗度不足，以及与之相连接的钢筋由于不同原因产生外露、锈蚀、接头焊接强度低等。此外，材料的不规范使用也会引起桥梁缺陷，例如钢筋型号不对、数量不足以及放置位置差异等，都会对桥梁质量产生不同程度的影响。由于混凝土桥梁的缺陷种类多且复杂，因此对于施工人员来说，熟悉和掌握各种类型的桥梁缺陷，是加固工作的基础。

1.2 混凝土桥梁缺陷产生原因

研究桥梁缺陷产生的原因，可以从几个方面入手，首先是桥梁荷载分析。由于桥梁在设计计算时出现误差，导致在实际受力中，由于力的超限结构应力过大，造成混凝土开裂，而设计时不考虑施工技术和水平、施工工具摆放以及顺序不当等，也会造成桥梁裂缝。此外，影响混凝土桥梁质量的还有温度原因，由于隔离层性能不好，混凝土在降温过程中产生较大的收缩拉应力，出现裂缝。除了荷载与温度，缺陷影响因素还有地基变形、钢筋锈蚀等。前者产生于自然原因，如地基的不均匀沉降和位移，而后者则是由于混凝土浇筑不足，钢筋表面氧化膜破坏，截面积减小，承载力降低，最终导致桥梁裂缝。

1.3 目前加固补强技术研究现状

目前常用的混凝土桥梁加固技术有贴片碳纤维法、体外预应力加固法、增加构件截面法等，其中，贴片碳纤维作为较为先进的加固技术，在国外许多国家已经得到推广，且已形成较为成熟的行业规范。我国虽然在这一领域起步较晚，但已有了不小的发展。普通碳纤维贴片技术在使用中有较多限制，通过对碳纤维施加预应力的方法则能够有效避免传统缺陷，提高加固效果。现阶段对这一方法的研究主要从三个方面进行，通过千斤顶对构件施加压力或间接采用反力台座，在加固构建产生弯曲后，将碳纤维片贴于构件表面，或是利用反力装置拉伸碳纤维片材，这一方法在实际中较为适用。将碳纤维与预应力加固相结合的方法虽然具有较大优势，但其研究成果还较少，因此还停留在试验阶段。

2、混凝土桥梁补强加固技术

2.1 碳纤维加固法

碳纤维近年来常见于混凝土结构的桥梁加固，加固方法基于混凝土的结构原理，即钢筋与混凝土之间良好的协调性，以及钢筋在弹性模量与抗拉强度上的优越性。粘贴碳纤维法就是指利用碳纤维的高强度与相近的弹性模量，将粘结树脂涂布到混凝土上，使碳纤维与混凝土结合，提高混凝土强度的方法。采用这一方法时，要注意以下步骤，首先，利用环氧树脂对具有表面缺陷的混凝土进行填补，同时对表面进行清洗和打磨，使其露出完全清洁和光滑的表面，保证碳纤维处理的有效性。其次，在碳纤维的涂布之前，应先使用环氧树脂涂料进行基层加工，这一方法是为了提高混凝土与树枝的粘合力，对于涂布后仍显现出的表面孔隙，要使用腻子处理并再次打磨，避免粘贴时表面接触不充分。碳纤维片的粘贴前后都要用粘结剂进行处理，且贴片效果受操作人员技术水平影响很大，因此需要在严格的技术标准下进行。碳纤维粘贴完成后，还需要一段时间的维护，需考虑温度、天气及人为因素的影响，保证其稳定性。此外，对修补后的区域还可进行其他性能处理，以满足加固的额外要求。

2.2 预应力加固法

预应力加固法是通过改变桥梁受力体系，提高桥梁承载能力的方法。在桥梁加固方法的发展中，体内预应力方法得到了优先推广，其较高的使用效率、极限状态良好的承载能力以及钢索内置的特点使其先于体外预应力方法，在许多国家得到了采用。体外预应力加固原理虽然很早提出，但一些问题如钢筋侵蚀等问题无法得到改善，制约其发展。近年来，随着科学理论和技术的提高，体外预应力突破了其原有壁垒，同时在改进材料、改变施工手段上不断发展，形成了目前较为成熟的加固手段和技术，用于混凝土桥梁特别是斜拉桥的修缮中。体外预应力技术可应用于两类构件，受弯构件和受压构件。受弯构件采用拉杆加固法，使用时要根据受弯截面的不同做出相应的调整。受压构件则采用撑杆加固法，通过与桥梁连接的撑杆分担桥梁所受应力，从而降低桥梁载荷，在实际使用中较为常见。

2.3 增大构件截面加固法

增大构件截面法指通过增加钢筋或混凝土截面积等进行桥梁加固的方法。增加钢筋方法需在混凝土保护层上进行处理，再通过焊接连接新旧主钢筋、接长箍筋，以及恢复混凝土保护层，实现补强。在这一过程中，应注意箍筋顶部的位置，以及新建保护层的涂饰处理。除钢筋加固外，混凝土加固方法也同样适用。可采用加厚桥面板以及增加梁肋两种途径。前者通过增建钢筋混凝土，来新建桥面，使之与原有桥面联合，起到补强作用。后者则是直接增大截面尺寸或增添钢筋，提高其强度。增大构件截面法操作较为简单，但需要一定的施工条件，例如加厚桥面板需中断桥上交通等，使用时有一定限制。

结语：

混凝土桥梁的补强加固工作需对各类缺陷的了解，以及对加固技术和手段的熟悉。桥梁的加固不仅要考虑其使用质量，也要考虑其经济效益。一些新材料如碳纤维材料的应用，在保证使用要求的同时，能够简化施工步骤，降低成本。因此，发展加固技术，提高施工水平至关重要。桥梁加固关系着人们的生命财产安全，混凝土桥梁作为其中的重要组成部分，对于维护社会稳定、促进社会发展具有不可忽视的作用。

[1]史迎青.桥梁加固的研究与应用合肥工业大学[D].2012年.

[2]葛凯，牛斌，等.碳纤维技术在桥梁加固工程中应用的探讨[J].中国铁道科学，2013.