公路桥梁结构病害与加固

孙永军

摘要： 经济的发展和科技水平的提高，使我国的桥梁建设得到飞速发展，我国的建桥水平也已跃身世界先进行列。然而，桥梁结构性病害却一直困扰着广大桥梁建设者。目前，已有不少桥梁暴露出缺陷，更有一些在远没有达到设计寿命时出现耐久性能严重退化的现象，影响其承载能力和使用寿命。因此，采用适当的加固和改造技术措施，恢复和提高桥梁的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，以适应现代化交通运输的需要变得十分迫切。

Abstract： The development of economy and the improvement of science and technology have made the construction of bridge in China develop at a rapid pace. The level of bridge construction in China has also leapt to the world advanced ranks. However， the bridge structural disease has been plagued by the majority of bridge builders. At present， there are many bridges exposed defects， and some have not far reached the design life of the phenomenon of severe degradation of the durability of the phenomenon， affecting its carrying capacity and service life. Therefore， the use of appropriate reinforcement and transformation of technical measures to restore and improve the carrying capacity of the bridge and the ability to extend the service life of the bridge to meet the needs of modern transport has become very urgent.

关键词： 公路桥梁；结构病害；耐久性；加固

Key words： highway bridge；structural disease；durability；reinforcement

中图分类号：U445.7+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）19-0110-02

0 引言

近年来，随着经济发展和广大桥梁建设者的精心设计和施工，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的公路桥梁，我国的建桥水平也已跃身于世界先进行列。然而，在桥梁建造和使用过程中，因结构病害而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜，要解决这一问题，需要桥梁建设者对桥梁结构病害的成因及桥梁加固的方法进行研究与探讨。

1 桥梁病害成因

桥梁作为重要的交通设施，其结构只有具备足够的刚度和强度，才能承受作用于其上的附加力和重力，否则若结构无法满足要求，那么一旦其承受荷载作用过大，就会出现挠曲和变形问题，影响交通。因此，必须采取有效措施确保结构不发生挠曲和变形，保证其稳定性，同时还要使桥梁结构的各部尺寸必须具有适当大小，使其具备较高耐久性。然而在桥梁结构实际的长时间使用过程中很多因素都会导致其产生病害，包括计算假定的近似性、制造与施工质量的分散性、材料强度的离散性、作用荷载的随机性等。究其原因如下：

①实际承载作用较大，而设计荷载较低，使得桥梁承受着过大的荷载作用，进而引发病害。

②桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施。

③桥梁受到自然灾害的影响，比如洪水等。

④对于已露出苗头的安全隐患，未及时采取应对措施，忽视了桥梁后期养护工作的重要性，造成严重桥梁病害。

⑤结构设计中存在诸如设计假定不尽合理、桥型结构不当等缺陷。

⑥地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。如藏东南地区地质灾害活动十分强烈，且规模大，破坏力极强，以泥石流、滑坡和崩塌为主，还有少量的溃决、雪崩。这些都是对桥梁安全的威胁。

2 公路桥梁的主要病害

2.1 道路桥梁的钢筋发生腐蚀

若包裹钢筋的混泥土出现裂缝，或者发生碳化和剥落等问题，那么包裹钢筋的混泥土层就会变薄，导致一部分钢筋暴露在外，经过空气、雨水等长时间的作用，钢筋出现腐蚀、锈蚀，这无疑缩短了桥梁的使用年限。并且一旦钢筋被锈蚀后，其体积就会大幅度膨胀，导致更多的包裹钢筋的混泥土脱落，如此循环往复，越来越多的钢筋被锈蚀。在这种情况下，公路桥梁结构的承载能力必然受到影响，不仅无益于车辆通行，更可能会危及行人的生命安全。

2.2 道路桥梁产生裂缝

公路桥梁病害中最常见的是裂缝。常见的裂缝主要有主梁裂缝、桥面铺装开裂、墩台身裂缝等。

①主梁裂缝主要是由于当前的车辆载重越来越大，车流量日益增加，道路桥梁长期处于重载下服役，主梁承受的压力比较大，主梁的受拉区长期处于拉紧状态，一旦拉力大于主梁的强度，就会出现裂缝。

②桥面铺装开裂主要是由于桥面伸缩缝与它周围的混泥土面不在一个水平面上，存在高低差异，在长期高频、重载载荷的作用下，锚固混泥土发生啃邊破损，导致主梁的受力钢筋发生不同程度的腐蚀，各梁板受力不均，变形较大，致使桥面铺装开裂。

③墩台身裂缝主要出现在道路桥梁服役的前期，多为存在于桥墩上的竖向裂缝。墩台身裂缝主要是由于水泥、骨料存在质量问题或混泥土浇筑不达标引起的。

2.3 混凝土气泡和孔隙

若在施工阶段操作不当，那么在建设桥梁过程中很可能会留下安全隐患，比如混凝土内部出现孔隙和裂缝等，因为空气中的二氧化碳、水以及氧气会通过这些孔隙和裂缝进入到混凝土内部，并且不断扩散，导致混凝土的性能下降，进而影响到桥梁的耐久性。

2.4 支座破坏

很多原因都可能会导致支座破坏，比如设计选型不合理、支座本身质量较差、支座安装的不平整、施工阶段操作不当等。在正交桥梁中，由于支座受力较为明确简单，因此对支座的要求较低，但对于斜弯桥梁来说，由于组合坡、超高等因素的影响，支座的作用至关重要，若支座受到破坏，或者支座无法满足桥梁需求，那么后果将不堪设想，因此，在实际设计过程中应结合本区域实际情况，科学选择最佳支座，确保其能够满足桥梁结构要求。

3 桥梁加固的重要性及原则

3.1 桥梁加固的重要性

桥梁是一种重要的交通运输载体，但在长时间的使用过程中难免会造成破损。早期的公路桥梁由于技术和材料的欠缺，再加上不注重对其进行维护，经过一段时间后，经过各种自然因素的侵蚀，桥梁会出现不同程度的破损，严重的甚至会影响到行人的安危，基于这种形势，必须采取有效措施加固桥梁结构。

通过加固桥梁，一方面能够取得良好的经济效益，因为若不在桥梁破损早期就及时采取修正措施，任由桥梁被破坏，那么后期将付出更多的代价才能将桥梁修好，甚至重新修建桥梁，得不偿失；另一方面与重建相比，加固桥梁还大大节约了时间，对交通运输的影响较小，因此，桥梁加固至关重要，它能够有效延长桥梁的时间寿命。

3.2 桥梁加固的原则

桥梁加固至关重要，它能够有效保证桥体结构安全，在具体的实施过程中应坚持以下原则：①桥梁的底部需要有足够的承载力。②在桥梁加固之后还要考虑加固后的桥梁能不能通过重型的车辆。③不同桥梁所处的位置是不同的，因此在桥梁加固的过程中要考虑到其下部空间的使用性能，不能因加固而对原来的下部空间的使用性能产生影响。④在裂缝处进行修补时，裂缝的接口处要平整延展。⑤加固物本身的重量不应影响到桥身的承重能力。⑥加固后尽量保持原桥的整体性、协调性。

4 公路桥梁加固措施

4.1 桥面的修复加固

由于原桥梁的设计不周、施工质量不达标、施工材料不合格和保养维护不到位等原因，导致桥面的整体性差和桥面板碎裂，桥面裂缝逐渐增多，桥面钢筋外露被腐蚀。这时，可以采用重新浇筑新的混泥土桥面板来对桥面进行修复加固。重新浇筑新的混泥土桥面板就是在破除原有桥面上，重新浇筑钢筋混凝土桥面，具体的施工方法是：先凿除旧桥面，使其与原有主梁形成整体，再配置一定层数的钢筋网，并浇筑混凝土桥面板，从而有效增加主梁的高度，提高桥梁的承载能力。

利用重新浇筑新的混泥土桥面板法不仅可以修复原有桥面产生的裂缝和剥离层，还能增加原有梁板的有效高度改善梁板的载荷承受能力与抗弯能力，从而提高道路桥梁的强度、刚度和承载能力。

4.2 主梁的修复加固

在充分分析道路桥梁受载情况的基础上，在原有铺装层范围内增加纵向受拉钢筋，提高主梁的纵向受拉能力。另外，利用浇筑钢纤维砼的方法对负弯矩区桥面铺装层进行修复，使其与梁顶翼缘板牢牢相连，并形成一个整体。由于载荷负弯矩的作用，面砼的拉应力趋于最大，通过在原有铺装层范围内增加纵向受拉钢筋和浇筑钢纤维砼的方法，可以有效提高主梁的抗拉强度，如果主梁的抗拉强度大于主梁受到的拉应力，主梁上将不会出现裂缝。

4.3 增大截面和配筋加固

当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面，增大配筋、提高配筋率的加固方法，这种方法是在粱底面或侧面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗弯强度，从而提高桥梁的承载力。该法广泛应用于桥梁及拱桥和拱桥拱肋的加固。

4.4 粘贴钢板加固法

当交通量增加，主梁出现承载力不足或出现严重腐蚀的情况时，梁板桥的主梁会出现严重的横向裂缝。采用粘结剂及锚栓，将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，达到提高桥梁承载力的目的。

4.5 其他

其他方法还有拓宽加固，改变结构受力體系加固，桥台新建辅助挡土墙加固，墩台基础的加固，主拱圈加固，悬壁孔主梁及挂粱牛腿的加固，主梁负弯矩的加固，主梁及挂梁正弯矩区加固，增设纵梁加固，拱圈增设套拱加固，增补桩基加固，塞缝灌浆，上部结构加固改建法等。

5 结束语

随着我国经济快速发展，公路交通桥梁建设发展突飞猛进，对于发展国民经济起着重要作用。因此，提高公路桥梁承载能力，保证公路桥梁的施工质量是一件至关重要的事情。在现代交通的压力下，公路桥梁常会出现各种病害，要加强对常见病害原因分析，运用现代化加固技术维护公路桥梁，保证其发挥应有的交通作用。

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