国省干线公路混凝土梁桥常见缺陷、病害及主要维修加固方法探讨

刘敏

云南省公路工程监理咨询有限公司 云南昆明 650021

改革开放以来，伴随着我国经济的持续快速发展，国省干线公路交通事业日新月异。面对经济现代化建设的需要，我国交通运输任务日益繁重，交通量与日俱增，车速相机提高，车行荷载逐渐增大。

随着桥梁负荷日益加重，一大批21世纪初期以前修建的混凝土梁桥不能满足当前交通运输发展的需要，桥梁结构出现各种各样的缺陷、病害，成为当前交通发展的潜在隐患。

1 桥梁主要技术缺陷

根据云南省桥梁普查资料和相关研究统计资料，经研究分析，我省国省干线公路老旧梁桥存在以下五个方面的技术缺陷：

1.1 设计荷载偏低，承载能力不足

在我省公路事业发展过程中，在修建公路桥梁的时候，其设计与当时荷载等级要求不高，行车密度较稀的交通状况是相适应的。但是随着交通事业的发展，相当一部分老桥面临荷载等级偏低、承载力不足的状况，加快了桥梁疲劳、老化进程，病害日益严重。表1为我国公路桥梁设计荷载的演变简表。

表1 公路桥梁设计荷载演变简表

1.2 桥梁设计得不合理

21世纪初期以前修建的国省干线公路桥梁中，部分桥梁设计存在两方面问题：结构不合理、设计计算精细化程度偏低。

（1）结构不合理。由于历史的局限性，桥梁设计理论和结构构造体系不完善，许多桥梁在结构上、材料上的研究还不足，加之设计规范标准也存在滞后问题，导致部分桥梁结构在成桥后存在这样那样的缺陷。

（2）设计计算精细化程度偏低。由于受当时桥梁专业计算知识掌握水平以及计算机计算能力等因素的限制，导致桥梁结构计算错误，或不能真实反映桥梁施工与使用阶段的力学行为。

1.3 施工的先天不足

施工问题是引起桥梁缺陷和病害的主要原因之一。混凝土梁桥结构中多数病害是由于施工质量不良和施工工期引起的。我省国省干线公路老旧桥中导致桥梁产生病害的施工因素主要有：

（1）原材料控制不严。在施工中所使用的混凝土、钢筋、预应力筋等材料质量的不达标，是导致桥梁结构产生缺陷的内在因素。

（2）施工精细化程度不高。传统的的工程管理粗放，施工方案缺乏创新，实用性弱，导致桥梁在施工过程产生缺陷。

（3）施工技术落后.在早期，由于桥梁施工技术水平、施工质量要求不高，造成混凝土结构在施工过程或施工结束后出现混凝土裂缝现象，对桥梁结构的承载能力和耐久性产生不利影响。

1.4 养护维修或加固措施不当

我省国省干线公路中，部分桥梁的技术缺陷是由于后期养护维修或者加固措施不恰当引起的。如桥面维修增加了桥面恒载、加固施加的预应力大小或者位置不恰当引起结构的二次病害、结构体系改变不合理致使结构的关键部位应力超限等。

1.5 超负荷使用

国省干线公路使用中，部分桥梁使用荷载大大超出了设计荷载，致使桥梁长期在超负荷下运营，造成很多桥梁病害。

2 混凝土梁桥常见病害

云南省国省干线公路混凝土梁式桥梁中，主要以T梁桥和板桥为主。根据混凝土桥梁出现病害的部位及形成原因，可将常见病害分为以材料退化引起的功能性损伤和外部结构引起的结构性损伤两大类。

2.1 结构性损伤病害

混凝土梁桥中结构性损伤病害的表现形式为混凝土开裂，该类裂缝产生的直接原因是结构受力超过结构的承载能力，导致混凝土结构构件出现弯曲、剪切裂缝。

2.2 功能性损伤病害

混凝土梁桥中功能性损伤病害主要是由于结构老化或者施工、维修养护不善等因素造成的，如：混凝土蜂窝、漏筋、孔洞、钢筋锈蚀等。混凝土梁桥功能性损伤病害对桥梁承载力影响不大，但严重影响桥梁结构的耐久性和安全性。

3 梁桥维修加固方法

3.1 裂缝修补方法

混凝土梁桥中结构存在承载能力不足时，往往在结构表面、内部形成裂缝。为了恢复桥梁结构的整体性，保持其强度、刚度和耐久性，应对桥梁裂缝进行修补。常用的裂缝修补分为表面封闭修补法、表面粘贴修补法和压力灌浆修补法三种。

表面封闭修补常用方法有：填缝法、表面抹灰法、表面喷浆法和凿槽嵌补法。表面粘贴修补法主要有粘贴钢板法和粘贴玻璃布法。压力灌浆法用于裂缝多且深入结构内部或结构有空隙的部位。

3.2 混凝土梁桥提载加固方法

混凝土梁桥的提载加固方法很多，但在云南省的国省道干线公路桥梁加固工程中主要有以下五种方法：

（1）增大截面加固方法.增大截面加固方法，是增大混凝土构件截面尺寸，增加受力钢筋，用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性。该种桥梁加固方法广泛应用于板桥和梁桥加固工程中。

增大截面加固法有以下特点：①主梁受力明确，加固后主梁的承载力、刚度、稳定性提高效果明显；②施工简便，经济有效；③加大构件截面尺寸，会使桥梁结构恒载增加；④若对梁底增大尺寸，会使桥下净空减小；⑤存在新旧混凝土结合问题、新增钢筋与原钢筋的结合问题以及混凝土浇筑工艺问题。

（2）粘贴钢板加固法。粘贴钢板加固方法，是采用环氧树脂系列黏结剂，将钢板直接粘贴在被加固的钢筋混凝土构件的受拉区或者受剪薄弱部位，使之与结构物形成整体。通过该种加固方法可以使钢板与补强构件共同受力，提高结构构件刚度，限制裂缝的发展，提高结构的承载能力。

粘贴钢板加固法有以下特点：①不需要破坏被加固的原有结构物；②钢板所占空间小，加固工程几乎不增大原有结构物尺寸；③尽管工程质量要求较高，但施工时并不要求高级的专门技术人员操作；④黏结剂的质量和耐久性是影响加固效果的重要因素；⑤加固钢板容易锈蚀，必须进行严格防锈处理。

（3）粘贴碳纤维布（片）加固法。粘贴碳纤维布（片）加固方法，是将抗拉性能很好的碳纤维布粘贴到混凝土梁表面，实现对构件变形的约束，以提高构件的极限强度和承载能力。

粘贴碳纤维布（片）加固法有以下特点：①对原构件受拉钢筋或腹板配筋不足的梁和板的抗弯、抗剪加固效果明显；②可用于原构件受拉钢筋严重腐蚀或损坏，承载能力严重不足的结构物加固；③碳纤维片不具有钢筋所拥有的延性，设计、施工时充分考虑其脆性特点。

（4）增加辅助构件加固法。增加辅助构件加固方法，是通过增加横向联系（横隔梁或横隔板）或者增加纵向受力构件（主梁）以提高桥梁承载能力。云南省国省干线公路梁桥加固中，当采用增加辅助构件加固法时，主要采用其中的增加横隔板法。

增加横隔梁（板）加固法有以下特点：①特别适用于少横隔板或无横隔板的梁式桥；②加固后桥梁整体刚度增大，荷载横向分布性能改善明显，各梁受力均匀；③可以明显改善T型梁桥现浇湿接头的开裂病害。

（5）改变结构体系法。改变结构体系加固方法，是通过改变桥梁结构受力体系以调整结构上内力的分布，提高桥梁结构整体承载力的方法。改变结构体系加固方法主要有：简支转连续法和增设支撑结构法。

简支转连续法是将简支梁端由简支转变为连续，实现结构体系的转换，减小梁跨中截面的弯矩，起到卸载及提高承载能力的作用。

增设支撑加固法是在梁、板等构件下增设支撑结构，改变梁（板）的支撑状况，减小梁的跨径，荷载作用下跨中弯矩和支点剪力减小，从而提高桥梁承载力。常用的增设支撑加固方法有：增设桥墩、增设八字撑和增设框架结构支护。

改变结构体系加固法有以下特点：①须在墩台地基条件好，承载能力足够的条件下才便于采用；②采用该加固方法会减小桥下净空，影响桥梁泄洪能力；③常用于解决临时通行超重（如大件运输）车辆的加固措施，重车通过后，可拆除临时支撑结构。

4 结语

云南省的国省干线公路桥梁维修加固正步入快速发展期，各种新的加固技术和加固材料逐渐呈现，面对巨大的桥梁基数和复杂的病害，还有很长的路要走。桥梁加固的方法的具体选择需要结合桥梁具体状况，权衡加固要求、施工难度、经济性等多方面因素来综合决策。