论公路桥梁病害检测原因及加固措施
2015-06-11
0.引言
随着交通运输业的快速发展， 公路桥梁工程数量及车流量大幅度增加， 对公路桥梁工程的稳定性、 安全性及耐久性提出了更高要求。受施工条件、材料、设计及施工工艺等因素的影响，公路桥梁存在的病害种类较多，如何有效检测病害、加固桥梁成为提高公路桥梁施工质量的关键因素。
1.公路桥梁常见病害及成因
第一，原桥设计荷载偏低。大多数公路桥梁在设计时，对车辆荷载的要求不高，更缺乏长远规划，所以设计的荷载标准不高，再加上实际应用中采用标准较低，所以现有桥梁的荷载标准普遍偏低，难以适应目前运输业快速发展的要求。第二，施工质量因素，公路桥梁病害与施工质量存在密切关系，例如钢筋保护层较薄、混凝土裂缝及蜂窝病害、构件开裂等，虽然这些问题在短期内不会对桥梁运行性能产生明显影响，但是会对桥梁结构的后期维护及耐久性带来严重危害。第三，桥梁使用因素，这与车辆超载运输密切相关。首先，桥梁超载会加大疲劳应力幅度，造成结构损伤甚至引发结构破坏事故；其次，车辆超载所造成的内部损伤是不可恢复的，这会直接威胁到桥梁正常荷载下的使用，最终严重威胁到公路桥梁的安全性与耐久性。
2.公路桥梁病害的检测方法
2.1常规检查
常规检查的主要内容主要包括：检测并记录桥梁的总体尺寸、各构件截面尺寸、钢筋直径及布置、支座位置等；测定材料的性能；检测公路桥梁的运营状况，尤其要对病害进行反复观测检查，例如桥梁结构的变化情况、混凝土的施工质量、局部损伤、裂缝现状及发展趋势；检查钢筋的锈蚀情况、桥梁附属设施的性能及地基承载力功能等。
2.2鉴定检查
2.2.1检测混凝土强度
混凝土强度的检测方法主要有两种，无损检测法与钻取试样法。前者又可以分为机械、物理及两种综合进行的几种方法。经过试验证明，只有应用两种或两种以上的方法进行综合评定，才能够提高测试的准确度。目前超声波速法与回弹仪这两种综合法的应用范围最广，误差小于12%。后一种检测方法既能做强度试验又能做弹性模量与密度试验，测定结果的准确性也较高，但是，会破坏结构、消耗时间较多、对试验条件也要求较高。所以一般用于检测精度要求高的含筋量较小的大体积混凝土。
2.2.2承载力的检测
公路桥梁承载力的检测方法主要有三种：第一种是分析计算法。首先，需要检测被检桥梁结构，然后利用桥梁结构计算理论及相关经验系数来对检测结果进行分析计算，最终测定桥梁的安全承载能力。分析计算法又可以分为经验系数折算与理论计算。前者的关键是确定各种系数、各项系数的建立必须要通过广泛的调查研究。后者的关键是荷载计算与材料强度都必须要以实际检测结果为准，并将结构的缺陷加到计算中，从而避免承载力降低。第二种是荷载试验法。这种方法的应用范围较广，通过现场荷载试验能够直接检验桥梁的实际承载力。荷载试验法有两种：静载试验与动载试验。静载试验测试内容主要包括应变、挠度及裂缝，测试结果需要与预估值进行比较，而不能直接与规范规定值进行比较。而动载试验法主要是分析动荷载作用下桥梁载产生的动力系数、自振频率和阻尼数据，从而测定桥梁的实际承载力。荷载试验法涉及的影响因素较多，所以试验具有较高难度。第三种是实物调查比较法。这种方法属于根据实际交通情况来检定桥梁承载力的动态求法。在长期观测被检定桥梁的基础上测得车辆荷载，测定车辆在通过桥梁的各主要部位的挠度、应变、裂缝等方面的数据，然后对测得数据进行统计分析，最终得出公路桥梁可以承受的荷载等级。
3.公路桥梁的加固措施
3.1非结构性加固措施
3.1.1主梁加固
公路桥梁的主梁加固可以通过外预应力加固及覆盖混凝土的方法来进行，这样能够有效避免钢筋受到锈蚀，而且能够减少温度对主梁的破坏及影响，与此同时，还能够增强主梁的抗剪能力。其具体做法为利用墩顶上两孔梁端的多余空间来设置现浇横向悬臂挑梁，挑梁一律使用现浇的横向式悬臂挑梁，并在上面安装妥当预制的微弯板。其次，悬臂部分立设“π”形人行道上梁。桥梁两侧的人行道梁长度需要超过主梁，人行道梁的支承点分别在边墩挑梁和路堤特设的支墩上。这样能够减少加宽桥台的工程量。 第三，在人行道翼缘与旧桥面之间现浇桥面拓宽部分，并在铺装桥面层时现浇行车道。在施工过程中，需要确保桥面的拓宽部分及铺装层需加入钢筋网，以增强桥梁的整体性。最后，桥梁伸缩缝应该设置在挑梁顶的中心，行车道路面延伸形成在挑梁上。挑梁上桥面铺装层下需要垫设二层油毡，这样能够使其随着温度变化而自行收缩，使用聚氨脂材料来填充伸缩缝。
3.1.2悬臂孔主梁及挂梁牛腿的加固
牛腿是悬臂梁桥的关键部位，也是悬臂梁的薄弱环节，其牢固性直接关系到对桥梁能否维持安全通行。由于牛腿处梁高突变减小、截面凹折转角多，需要传递较大的集中力，在使用过程中牛腿需要频繁承受车辆的冲击力，因而受力较为复杂。由于目前所使用的各种验算方法较为相似，所以难以全面地反映出其受力情况。在这种情况下，可以将其原牛腿的低标号砼凿除，改为浇筑钢纤维砼。在浇筑钢纤维砼时，可以将环氧砂浆涂抹在新老砼结合面上，从而增强两者的粘结强度，进一步防止裂缝产生。
3.2结构性加固措施
3.2.1外加预应力加固措施
外加预应力加固方法就是在桥梁的下缘受拉力区放置预应力材料，桥梁在受到荷载张拉作用时，会产生偏心预应力，向上拉升梁体，降低梁体的自重应力，这样就会减少结构受到的重力，降低桥梁变形及裂缝等情况的发生率，最大限度地提高结构承载力。采用外加预应力加固措施，能够有效地缩短施工工期、降低被加固构件的应力水平、提高桥梁的加固效果等，外加预应力加固措施主要适用于大跨度、重型结构及处于高应力、高应变状况下的混凝土构件。
3.2.2碳纤维加固技术
碳纤维加固就是使用树脂类粘结材料将碳纤维布黏到混凝土构件的表面。多股连续纤维与粘结树脂在胶合后，通过“挤压”与“拉拔”工序就能够制成碳纤维。日常施工过程中所使用的粘结树脂都属于胶结剂，其强度较高，将其涂抹在混凝土的表面，比较容易渗透到混凝土内部，并与混凝土混合为树脂混凝土，这样能够提高混凝土的强度，使混凝土与碳纤维紧密结合起来，对混凝土产生压力作用。此外，钢筋与混凝土自身的握裹性较强，在碳纤维布的压力作用下，两者在受力变形后会获得较强的协调性，所产生的强度也超出混凝土自身的抗剪强度，从而实现加固补强的目的。
4.结束语
综上所述，公路桥梁质量对于交通运输业有着重要影响，桥梁检测具有一定的复杂性，这对于施工加固人员提出了较高要求，施工人员必须要具备较高的技术水平且丰富的工作经验，检测人员与施工人员必须要加强配合，做好检测工作，这样才能够确保对公路桥梁进行准确评估。
