混凝土桥梁常见质量病害及养护维修对策分析
2015-09-07
钢筋混凝土桥梁病害的养护，若能采取有效的加固维修措施，恢复和提高它们的承载能力，消除质量隐患，使其能够继续服役，将会带来巨大的社会和经济效益。旧桥的补强加固比新建桥梁难度更大，因为旧桥的补强加固没有现成的设计规范，又没有现成的施工验收标准，需要广大技术人员通过对旧桥的实际情况进行评估。因此，应高度重视公路旧桥的管理工作，加大资金投入，使其保持良好的工作状态，确保道路运输的安全。
一、混凝土桥梁病害类型及成因
1.混凝土腐蚀
1.1 桥梁结构严重腐蚀以后，受力构件因受压区混凝土的破坏而破坏，而不是受力钢筋的断裂。混凝土腐蚀都与水有关，较常见的为盐水腐蚀、盐冻腐蚀和碱――集料反应。盐腐蚀现在虽然已引起桥梁管理界的重视，但是还无法避免。盐冻融对混凝土的破坏比单纯的盐腐蚀更严重。盐水虽然能够降低冰点，但其渗入混凝土的速率增大，从而增大了混凝土内部的饱水度并产生渗透压。又因盐与水在混凝土中分布不均匀，盐可失水而结晶产生日结晶压，水可冻融反复循环。如此多的破坏因素协同作用，使混凝土构件破坏得更快更严重。
1.2 混凝土的碳化，混凝土碳化的发生是个缓慢的过程，其实质是混凝土失去碱性而中性化。混凝土碳化破坏构件机理：钢筋混凝土碳化，使钢筋失去碱性环境，从而引起钢筋腐蚀。
1.3 混凝土裂缝是混凝土桥梁最常见的病害。混凝土结构任何潜在的损伤和
破坏，几乎都表现为裂缝。有些裂缝是正常的，对桥梁结构影响很小。只要裂缝的宽度和数量超出桥梁相关规范允许的限度和范围，就会导致桥梁结构的劣化，影响桥梁的承载力和耐久性。如不能及时措施，会造成桥梁超载力不足，甚至整体性破坏。
2.在桥梁的建造过程中出现漏洞
桥梁的设计不合理、截面尺寸和钢筋配置不符合力学要求、施工质量问题达不到设计要求、建筑材料使用不当、品质不良等问题都会使桥梁在使用开始就存在质量隐患。桥梁在使用过程中，混凝土的干缩、徐变现象以及预应力构件的预应力损失不可避免， 造成构件强度降低；同时，环境中有害的化学物质会对结构造成侵蚀，导致混凝土出现问题。
二、混凝土桥梁病害维修方案
1.加大截面加固法
加大截面加固法是一种常用的钢筋混凝土桥加固技术，也称为外包混凝土加固法，主要是在原结构基础上浇筑一层钢筋混凝土，以增大混凝土结构物的截面面积和配筋。此法主要是加大主梁梁肋的高度和宽度，或者加厚桥面板，或者加大或加粗桥梁基础或墩身。但要注意的是，桥梁上部结构加大截面，增加了桥梁的自重，因而对被加固的桥梁基础和下部结构承载力有一定的要求，必须经过承载力验算安全后方可实施。该法施工工艺简单、适应性强，并且工程应用较多，技术较为成熟，本法对上部结构的加固适用于较小跨径的T 梁桥或板桥的加固。采用加大截面加固法加固后，能够有效提高桥梁的刚度和承载能力，但此法也存在混凝土构件的体积增大、自重增加、占用空间较大及施工周期加长等不足之处。
2.预应力加固法
通过布置于承载结构主体之外的钢束张拉来对桥梁相应结构部位提供预应力，以降低被加固构件的应力水平，大幅提高结构整体承载力。体外预应力体系的组成部件包括预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等。此法加固效果好，施工周期短，但加固后对原结构外观有一定影响，对于混凝土收缩徐变较大的桥梁结构不适用，适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性、并且能够提供较大加固空间的桥梁。
3.粘贴钢板加固法
在桥梁混凝土结构受损处的表面以树脂粘接钢板，使钢板同原混凝土结构共同受力，从而提高构件的整体刚度和承载力。此法施工快速、加固后对原结构外观和原有净空影响小，并且现场无湿作业，对生产和生活影响较小，适用于加固承受静力作用且处于正常湿度环境中的受拉或受弯混凝土构件。
4.改变结构受力体系加固法
为了提高桥梁承载能力而改变桥梁结构受力体系，如把简支梁与简支梁纵向加以连接变连续梁，或在简支梁下增设支架或桥墩，或在梁下增设钢析架等加劲或结合梁等，这些措施都可提高梁的承载力。
5.粘贴FRP加固法
在桥梁混凝土构件表面用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂来粘贴高强度或高弹性模量的纤维复合材料，使其同原结构形成新的受力整体，共同承受荷载，降低钢筋应力。结构工程中常用的FRP材料有碳纤维（CFRP）、玻璃纤维和芳纶纤维等几种，碳纤维增强复合材料（CFRP）应用最为广泛。
6.裂缝表面压力灌浆工艺
对于桥梁混凝土结构表面的裂缝，可进行压力灌浆来填补裂缝，以防水分进入腐蚀钢筋，并防止结构物裂缝的进一步发展。采用压力灌浆工艺时，先用切割机沿裂缝方向开出小槽，再用丙酮清洗裂缝表面；用砂布擦亮压浆咀底板粘贴面，用丙酮清洗干净后，用胶水沿裂缝表面粘贴一个压浆咀，用配制好的环氧胶泥将裂缝和压浆咀四周进行封堵；等到环氧胶泥固化后，在封缝处涂肥皂水，通过向内部吹空气来检验封缝效果，以保证压浆时不漏浆，如有泄漏清况，再补刮环氧胶泥；根据现场气温和裂缝的情况配制压浆液，单次配浆不宜过多，以防时间长了胶液粘度增高而无法施工；将压浆液倒入压浆罐，盖上盖子，拧紧螺栓，打开空气压缩机送气阀，再打开出浆阀门，压浆过程中注意控制好浆液的流速，压浆从低位向高位依次进行。浆液凝固后，取下压浆咀，用环氧胶泥对粘贴压浆咀处抹平。
三、需解决的关键问题
1.受环境侵蚀、材料老化等长期因素影响，运营桥梁结构中基本建筑材料实际技术指标的确定， 包括钢材与混凝土的弹性模量、强度以及钢筋锈蚀程度与混凝土耐久性下降程度等。
2.根据桥梁中建筑材料的实际技术指标以及由于钢筋锈蚀引起钢筋与混凝土粘结力的下降与裂缝引起混凝土构件截面的减小， 计算桥梁中各构件的实际承载力。
3.根据外荷载的变化以及由于材料性能下降引起的刚度变化而导致的内力重分布来计算桥梁结构实际的荷载效应， 根据动力荷载引起的疲劳效应计算桥梁的疲劳寿命。
四、结论
钢筋混凝土桥梁的养护加固方法除了以上方法外，还包括喷混凝土加固法、置换混凝土加固法、外包型钢加固法、锚栓锚固法等多种维修加固方法，我们桥梁养护维修人员一定要及时发现桥梁存在的各种质量隐患，并结合具体情况选择经济合理、技术可行、施工方便、负面影响小的养护加固方法，确保桥梁的结构安全。
