高速公路钢筋砼桥梁损伤和加固技术探讨

曹永强

【摘 要】对于每一种高速公路钢筋砼桥梁损伤的加固，不同的方法都有其相对的针对性和局限型。因此，在对高速公路钢筋砼桥梁损伤加固技术的实际操作过程中，为达到对其损伤进行加固处理的理想效果，相关技术人员要对高速公路钢筋砼桥梁损伤的情况进行具体的了解和勘查，并在该基础上设计出符合其要求的处理方法。本文则对高速公路钢筋砼桥梁损伤和加固技术进行探讨。

【关键词】高速公路；钢筋砼桥梁；加固技术

1 高速公路钢筋砼桥梁的损伤所致因素

目前，在高速公路桥梁建设中，无论是在施工过程中的施工技术和施工质量方面，还是在施工前期阶段的结构设计与材料设计以及后期投入运营后的使用和处理防治管理方面都会因其相关工作落实不到位对高速公路钢筋砼桥梁造成不同程度的损伤。有关调查发现，高速公路钢筋砼桥梁损伤主要包括混凝土观感质量、混凝土质量缺陷、钢筋保护层厚度和混凝土抗压强度等四种类型。

首先，在施工前期阶段的因素。随着高速公路的快速发展，其钢筋砼桥梁的设计观念需要不断的进行更新和完善。但是，许多设计单位没有更新有关的设计理念和设计方式，对于高速公路钢筋砼桥梁的结构设计依然是遵循以往的“强基薄面”的设计理念，并且在大多采用半刚性基层混凝土钢筋桥梁的设计方式。

最后，在施工过程中的因素。一方面，由于在施工过程中没有考虑桥梁的排水结构或者对其排水结构设计不合理，高速公路钢筋砼桥梁就会出现大范围的水损坏问题。另一方面，缺乏对施工现场自然因素等方面的实地勘察，在现场施工过程中会出现由于所选购材料受周围自然环境的影响而造成高速公路钢筋砼桥梁质量不达标，并且被腐蚀和损坏的问题。

2 高速公路钢筋砼桥梁损伤的加固技术

2.1 碳纤维加固法

2.1.1 工作原理

为补强钢筋砼桥梁构件的承载力和延性，碳纤维经常在其表面粘贴专业的结构胶，并通过结构胶传递的剪力来实现共同工作的目的。但是，在使用碳纤维对钢筋砼桥梁进行加固时，碳纤维不会主动加入到抗剪工作中，只有在钢筋砼桥梁出现损伤性裂缝或裂缝有开展趋势时，它才会参与协同工作，并在抗剪工作中发挥功效。多次试验研究表明，粘贴碳纤维布对于提高钢筋混凝土柱斜截面的承载力具有巨大的促进作用。一方面，与斜裂缝相交的碳纤维直接参加抗剪，能够承受斜裂缝顶端混凝土部分剪力，并能够保证其减压区的有效高度，从而抑制斜裂缝的开展。另一方面，碳纤维压条可以维持斜截面上的骨料咬合力，从纵向限制某些斜裂缝的发育，提高混凝柱的抗剪能力，承担部分剪力，而柱侧底部的碳纤维压条对于提高混凝土柱的刚度也有重要的作用。

2.1.2 试验分析

1）钢筋砼桥梁的腐蚀

依据目前国内外的研究常规，由于受时间和其他条件的限制，在对钢筋砼桥梁构件进行加速腐蚀的试验中，拟定采用 12V 直流电源的方式进行。若要将直流电源的阳极通过电源线与钢筋砼桥梁的钢砼柱串联起来，阴极与钢筋混凝土柱侧面的外簧不锈钢片连接起来，首先要通过使用电烙铁将钢砼柱和导线焊接好，并用浸透环氧树脂的薄棉布条对焊点进行包裹处理。若要促使钢砼柱加速腐蚀，可以通过加入一些氯盐液形成电化学回路，从而实现电流流通。

2）加载试验

目前，一般采用通过对砼构件恒定加载70%极限承载力来完成加载试验，并且其极限承载力参数都是实测参数。考虑到加固试验的特殊性，为避免对钢筋砼构件加固试验的时间过长，该试验采用QF50-20F液压千斤顶和反力架进行加载。

3）试验措施

为避免加固试验因时间过长或受其他自然因素等影响，保证试验结果是实际情况的真实反映，本次试验采取以下措施：为了解钢砼柱腐蚀对钢筋砼桥梁构件的损坏情况以及碳纤维对于钢筋砼桥梁构件的抗剪加固作用，促使不锈钢阴极片与混凝土表面能够更好的进行接触，可分别在碳纤维的布条间隔区以及不锈钢阴极片之间塞一些薄棉布。

4）结果分析

在对高速公路钢筋砼桥梁碳纤维加固处理的试验过程中，钢筋混凝土柱的跨中挠度在整体上随着时间的推移而逐步上升。但是，在前期阶段，钢筋混凝土柱的跨中挠度增长缓慢并且增加幅度不明显，其增长速率在后期阶段才开始明显增加。另外，由于钢筋混凝土柱在前期没有裂缝，而在后期出现不同程度的裂缝，氯离子腐蚀呈现由慢到快的变化趋势，最后形成“裂缝-锈蚀-承载力”的恶性循环。

2.2 增加桥梁体外预应力加固法

作为一种后张无粘结预应力，体外预应力在钢筋砼桥梁中的使用，对于其损伤的加固具有重要的作用。作为我国工程建设的一项重要任务，体外预应力研究对于我国桥梁工程的建设与发展具有重要的作用。采用体外预应力加固的方法对高速公路钢筋砼桥梁损伤进行加固处理，有利于延长其使用寿命，保证车辆的安全通行。加桥梁体外预应力加固法就是通过增加体外预应力的方法对钢筋砼桥梁的损伤进行加固处理，其对于大跨度构件、重型结构和大型砼构件等具有很强的使用性，具有降低被加固构件应力水平和加快工期等优点。但是，大跨度构件、重型结构和大型砼构件等在采用增加桥梁体外预应力加固法进行加固后，其结构外观会发生一定的变化。作为一种将预应力钢筋布置于大型砼截面之外的技术，增加桥梁体外预应力加固法中的体外预应力构件主要有转向块、体外预应力孔管、锚固体系和浆体等四方面的内容。为确保钢筋砼桥梁损伤是加固效果，加桥梁体外预应力加固法只能在温度小于60℃的环境内才能够使用，并且尽量不在收缩徐变较大的大型结构上使用。

2.2.1 加固设计

1）在加固之前，要用钢丝刷对混凝土的表面进行清理。此外，为确保混凝土桥梁的桥面恢复平整，要采用C40混凝土对高速公路钢筋砼桥梁进行挂模浇筑。

2）在加固施工阶段，要根据加固前所设计的高速公路钢筋砼桥梁的承载能力，控制预应力钢绞线的张力。

3）在加固施工完成后，为确认加固的效果是否达到设计要求，要进行试行检测。

2.2.2 施工要点

1）在滑块垫板和锚固支座方面，要沿着高速公路钢筋砼桥梁的底部从锚的实际重心向取滑块垫板的中心等位置进行放样定位。

2）在上锚固定方面，一般要以高速公路钢筋砼桥梁单梁顶面的纵横线为基础进行放样定位。

3）对于上锚固定的设置，要根据高速公路钢筋砼桥梁损伤的具体情况，来设置锚的具体位置。

3 结语

目前，在钢筋砼桥梁损伤处理的技术应用过程中，通过对不同处理技术在使用阶段技术的可靠性、对环境的要求、施工过程的难易度、工期的长短和工程造价的高低等方面进行综合评比，选出既合理又经济的方案，有效减少高速公路钢筋砼桥梁出现裂缝或裂缝开展的问题，并有效提高其抗剪力，延长其使用寿命，保证交通生产的良好运用。此外，除以上几种加固处理技术外，相关技术人员还应积极探索更简捷、更经济的加固处理措施。

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[责任编辑：王伟平]