桥梁的主要病害及加固方法
2015-06-09
1 桥梁病害形成的原因
由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性，致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害，其具体原因如下：原设计荷载偏低，交通发展后车辆荷载增大，桥梁因承载能力不足而产生病害；结构设计中存在缺陷，如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理；桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施；不重视桥梁后期养护工作，没有及时消除己产生的病害；洪水等自然灾害使桥梁产生损坏；地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。
2 桥梁存在的常见病害
2.1 主拱圈裂缝病害
主拱圈中波纵向裂缝，检查时常发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝，肋、波连接处裂缝，各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝，拱肋裂缝，各孔拱肋均有横向裂缝，有不少是U形裂缝，这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内，横系梁裂缝。
2.2 钢筋锈蚀病害
钢筋发生锈蚀时，锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上，从而对周围混凝土形成挤压，造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降，锈蚀剥蚀，使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小，对于以钢筋作为抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力，锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹，影响结构美观。
2.3 墩台基础病害
桥梁墩台基础在常年使用过程中，除了承受上部构造荷载外，还将承受土压力，风力，流水压力，冰压力和浮力等等各种力的作用。另外，自然界各种因素的影响作用，以及由于过桥车辆的日益重型化，墩台基础经常受到过重荷载的作用，因此，桥墩台将会出现不同程度的损坏。
2.4 主梁裂缝及主梁变形病害
主梁裂缝多发生在锚跨中部（正弯矩区）梁的下缘及悬臂梁根部（负弯矩区）上缘，后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂，属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面，雨水易从裂缝渗入梁内，引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
3 公路桥梁加固的方法
3.1 桥面铺装加固
如果是局部破损，将破损处表面凿毛清理干净后涂刷同标号的水泥砂浆或其它粘结材料，然后铺筑一层水泥混凝土铺装层。如果桥面板的碎损特别严重，必须将原有的行车道铺装全部拆除清理干净后重新浇注混凝土桥面板。如有需要，锚入适量短钢筋，配置1～2层钢筋网。或者在旧有桥面板上重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层。此方法既能修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗弯能力，改善铰结梁板的荷载横向分布，从而提高桥梁的承载能力。
3.2 伸缩缝的维修加固
伸缩缝应注意日常保养，若有损坏或功能失效，应依据缺陷程度确定是进行部分修补、部分更换还是全部更换。若铺装层破坏后，应凿除重新铺筑，凿除破损部位应划线切割（或凿），清除旧料后再浇筑新面层。若材料老化、断裂、变形、不能正常运行时应及时拆除并更换新型伸缩缝。
3.3 粘贴碳纤维增强塑料加固法
采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面，碳纤维与原结构形成新的受力整体，碳纤维与钢筋共同承受荷载，降低了钢筋应力，从而使结构达到了加固和补强效果。
3.4 桥下部结构加固法
桥台特别是高度较大的桥台，受行车荷载和土压力作用，常见病害有桥台开裂、突起，翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小、水流不大的石拱桥，可采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。
3.5 使用渐变混凝土桩减少路堤沉降
使用渐变混凝土桩是根治桥头跳车的有效方法，渐变的含义是指逐渐改变桥头引道下沉的方法，将高差突变断面的无穷大纵坡变为有限大纵坡，使行车变得舒适。混凝土桩是将路基水平面内承受荷载转为竖截面内承受荷载的手段，即原来由路基承受荷载转换为混凝土桩承受荷载的手段。
3.6 采用加筋土桥台
土工格栅之所以能用于桥头跳车处理，是利用了格栅变形的连续性及其高强、高弹、大变形特性，将交通荷载及上部土体的自重荷载部分地传递到桥台，并将荷载扩散到一个较大的范围，从而降低对其下部土体的压力，减小台背填土的总沉降量，并将台背与填土交界部位的阶梯状沉降变为连续渐变沉降。
3.7 采用桥头搭板减少桥头跳车
设置搭板可以使在柔性路堤产生较大沉降逐渐过渡到刚性桥台上，使车辆通过时的跳跃现象大为减少，桥台搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算，常取3-15米，一般为6-8米，当桥头引道为刚性路面时，搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式（称平置式搭板）；而当引道为柔性路面时，则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间（称斜置搭板）；为避免二次跳车，还可设置变厚式埋板，即在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚度板，长约3-5米，使路面刚度向路堤方向渐变。
3.8 保证桥头的自然沉降期
从施工开始要求所有桥涵台后路基范围内不容许做堆料场、材料加工场地等，桥台立柱浇筑达到强度或涵洞盖板安装完毕就开始台背填土，尽量增加桥头填土的自然沉降期。合理确定工期，根据路基土的力学性质和有关资料显示，路基第一年要完成全部沉降的70%-80%，三年内完成90%，所以从施工工期上在路面基层施工前应保证有1年的自然沉降期。
4 公路桥梁加固的重要性
4.1 在公路桥梁使用期间内，任何桥梁都会成为旧桥
早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配筋偏小，钢筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品，不仅受自然环境的影响（如大气腐蚀、温度、湿度变化等），而且还受到使用环境的影响，难以避免产生损坏现象。
4.2 从经济上分析，桥梁加固可以节省大量投资，收到良好的社会经济效益
4.3 同时桥梁的改造和加固，不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隐患从发展中分析，旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力，使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
