现役桥梁主要病害及加固技术
2015-06-30
0、引言
自改革开放以来，我国交通事业迅速发展，形成了“五纵七横”的全国高速路网。现役桥梁中绝大多数是钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土板梁桥，由于各种原因，经过多年使用后，或多或少都出现了一些病害，特别是近年来许多地区交通量增大及重车增多，相当一部分桥梁亟需加固。
1、钢筋混凝土及预应力混凝土简支板桥
常见病害有：
（1）跨中附近底板由下而上的竖向裂缝，有时还伴随着跨中下挠，表明抗弯能力已不足；
（2）装配式简支板桥可有桥面铰接缝处出现纵向裂缝，这主要是铰接缝施工质量差，造成各板块的整体性连接差；
（3）支座脱空，由于每块板的两端各有2个支座，每跨桥都有较多支座，如果施工时支座垫石标高有误差，或预制安装时板有翘曲，或墩台有不均匀沉降都会导致部分支座脱空；
对上述各种病害可选的加固方法有：
（1）对板底产生的纵、横向裂缝，当缝宽超过规范的限制时，均可采用粘贴钢板法或粘贴纤维复合材料法加固。但对解决跨中下挠的效果不好；
（2）预应力加固法，在板底锚固多根平行的预应力细钢丝，张拉后覆盖特制混凝土，或者设转向托架后折线形布钢束张拉，预应力钢索穿过两端板中斜孔锚固于铺装层下。
（3）改变结构体系法，如简支板变连续板，小跨径板桥可在跨中或跨中附近增设桥墩或斜撑，但应注意在中支点负弯矩区，应结合桥面改造，增设足够的受拉钢筋。
（4）对桥面铰接缝处的纵向裂缝，只有通过桥面改造来解决，如增加桥面横向钢筋布置，加厚铺装层等；
（5）对板桥支座脱空现象，可采用更换，加钢垫板，楔紧等方法解决。
2、钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥
常见病害有：
（1）钢筋混凝土连续板桥各跨中附近板底由下而上的多条竖向裂缝，横向有可能贯通，属弯曲裂缝，表明抗弯能力不够；
（2）钢筋混凝土连续板桥各墩顶处桥面开裂，桥下渗水，一般都横向贯通，裂缝可有一条到多条，可由活荷载引起，也可由墩台不均匀沉降引起，说明负弯矩较大，支点截面抗弯能力不足；
（3）各跨中附近板底出现纵向裂缝，要么是钢筋混凝土板底横向钢筋配置不足，要么是混凝土保护层太薄，预应力筋周围混凝土局部应力过大，或是混凝土中的添加剂等原因使钢筋生锈，导致沿钢筋产生裂缝；
（4）跨中下挠，要么是施加的预应力不足，要么是跨中钢筋混凝土板底竖向裂缝过多过宽导致刚度降低，挠度增大。
上述病害可选的加固方法有；
（1）对板底裂缝，当缝宽超过规范要求时，可采用粘贴钢板或粘贴纤维复合材料法加固；
（2）对墩顶处桥面开裂，可采用在负弯矩区的混凝土铺装层内增设受拉普通钢筋或预应力钢筋，提高支点截面抗弯能力；
（3）预应力加固法，在板底设转向托架，按折线形布束张拉，此法对各种因受力产生的病害均有利；
（4）改变结构体系法，如在跨中或跨中附近增设斜支撑，解决跨中下挠过大，或预应力不足，但应增强支撑截面负弯矩区的受拉钢筋。
3、钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥
常见病害有：
（1）跨中附近梁底由下而上的竖向弯曲裂缝，数量随跨径增大而增多，恒载裂缝宽度有可能超过规范限制值，有的还伴有跨中下挠过大；
（2）两支承端附近腹板上的斜向裂缝系主拉应力过大或腹板抗剪不足等引起的剪切病害；
（3）张拉锚具的锚下纵向裂缝，长度一般不超过梁高，主要为锚下局部应力集中产生的劈裂拉力所致；
（4）沿预应力钢束的纵向裂缝，主要为预应力钢束保护层过薄，钢束处局部应力过大产生劈裂或是混凝土保护层碳化后预应力筋生锈所致；
上述各种病害可选的加固方法有：
（1）对梁底弯曲裂缝和沿预应力筋的纵向裂缝可采用粘贴钢板、粘贴纤维复合材料的方法加固，也可采用增大截面法加固，增加铺装层厚度，加大截面受压区面积对提高抗弯强度和刚度有利，但增加高度有限，同时也增加自重，如果增加梁底截面高度，实际上是增加配筋；
（2）对于腹板上的斜裂缝，可在与裂缝反向并近似与水平线成45°，即大致正交于斜裂缝的方向粘贴钢板或纤维复合材料。
（3）对桥面纵向裂缝，可结合铺装层改造增加厚度和横向钢筋，或者增加或者加大横隔板；
4、钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥
常见病害有：
1）钢筋混凝土及预应力混凝土悬臂梁
（1）悬臂梁牛腿端下挠过大，常有墩顶桥面开裂。主要是悬臂部分刚度不够，尺寸偏小，超重车影响，或者是纵向预应力损失较大，施工质量差造成的；
（2）悬臂梁牛腿处局部裂缝，原因主要是配筋不足，高度偏小，温度影响或者是挂梁与牛腿不顺，形成跳车，局部冲击过大所致；
（3）如果悬臂梁的锚固孔跨径过大，在尺寸偏小或配筋不足时，很有可能出现跨中下挠或跨中梁底竖向裂缝；
（4）预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝，这是所有预应力箱梁可能出现的病害，主要是齿板附近应力集中过大，普通钢筋配置偏少、预应力束锚固过于集中等引起；
（5）箱梁顶、底板纵向裂缝，主要是顶、底板横向弯矩过大，无横向预应力、箱梁横向弯曲空间效应、板厚偏小，横向配筋不足，箱梁内外温差过大产生温度应力等原因所致；
（6）箱梁顶底板梗腋处的纵向裂缝，顶板梗腋处主要是该处有大量预应力纵向钢束通过，局部应力过大，或者是箱梁的正剪力滞效应考虑不足，或者是偏心荷载下箱梁畸变扭转引起腹板上下局部应力过大所致；
上述各种病害可选的加固方法有：
（1）对于悬臂梁牛腿端下挠过大，最有效的方法是补加预应力，利用变高度梁的特点，在铺装层中布置通长无粘结预应力索，锚固在牛腿上；
（4）对预应力锚固齿板附近的裂缝一般采用灌缝后粘贴薄钢板或碳纤维等复合材料加固；
（5）墩顶处桥面横向裂缝，可采用凿除铺装层混凝土，在顶板面增设纵向普通受拉钢筋或无粘结预应力筋，预应力钢束锚固在现浇层中；
（6）对箱梁顶、底板纵向裂缝，常采用横向粘贴钢板或其它纤维复合材料或增设横向联系等方法加固。
