浅谈混凝土桥梁的加固维修技术
2015-07-27
前言：桥梁的养护维修是指经常性的养护管理工作，包括保持表面的清洁完善，修补表面风化，保持排水设备的良好状态，及时疏通管道，经常检查各部分有无病害损伤，如裂缝、空洞、剥落、缺角、露筋等并及时修理，检查伸缩缝和支座是否能自由活动，工作正常，定期检查结构的承载能力，发现桥梁的损坏情况，应该尽快制定最优的方案进行维修加固，恢复病害构件或结构的整体使用效能，保证桥梁使用的安全性。
1混凝土桥梁病害的表现形式和形成原因
混凝土桥梁病害主要表现形式有三种：裂缝、变形、钢筋的腐蚀。（1）引起裂缝的原因很多，混凝土结构的裂缝是由内部的微裂缝的扩展而引起的，主要形式有两种。第一种：结构性裂缝，是由外荷载引起的裂缝，其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝是桥梁的结构承载力不足或其他严重问题导致的。第二种：非结构性裂缝，因变形引起的裂缝，如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制，在结构内部产生的自应力超过混凝土抗拉强度极限值时，就会出现混凝土裂缝。研究表明，非结构性裂缝约占80%，结构性裂缝约占20%。（2）由荷载等级、超载、路基沉降、施工方法不当等所产生变形病害。（3）钢筋锈腐蚀裂缝病害。在钢筋混凝土结构中混凝土承担压力，钢筋承担拉力，混凝土保护钢筋免于锈蚀，保证了结构的耐久性。混凝土和钢筋的强度是确定钢筋混凝土结构抗力的基本参数，它随时间变化的规律是建立在股结构抗力变化模型的基础上。钢筋的腐蚀是钢筋混凝土桥梁结构耐久性的主要因素。处于潮湿的或有侵蚀介质的环境中，混凝土将加速碳化，钢筋钝化膜逐渐破坏，常因钢筋腐蚀引起结构的严重破坏。钢筋腐蚀伴随有体积膨胀，使混凝土沿钢筋出现爆裂，造成钢筋与混凝土之间粘着力的破坏、钢筋截面面积减少、构件承载力降低、变形和裂缝增大等一系列不良后果，并随着时间的推移，腐蚀会逐渐恶化，最终可能导致结构的完全破坏。
2混凝土桥梁加固的原则和技术路线
根据目标桥梁的使用状况、病害程度和将来交通发展的趋势，对加固的必要性和可行性作出分析判断，加固费用一般应比重建新桥节约60～70% 以上才有价值。经加固后，桥梁的结构性能、承载力和耐久性方面都能达到使用标准。桥梁下部结构具有足够的潜力，能满足加固后的桥梁对基础的要求。对加固技术的先进性、经济性及耐久性等进行全面综合评价，力争采用各种指标较好的加固方案。对桥梁的加固应该尽量做到不中断或少中断交通，减少对原结构的损伤，加固改造材料性能良好，养护工作量少，设备简单，施工方便，费用省，经济效益高，技术可靠，强度、刚度和裂缝符合要求，耐久性满足使用标准。
混凝土桥梁加固技术常常是通过对结构性能的和改善对构件的补强，来保证桥梁的承载能力，以延长其使用寿命，满足交通运输的需求。主要技术途径有：（1）减轻原桥上部构造的恒载，可以改善原桥的受力状况，提高承受活载的能力。特别是在桥梁基础承载力受到限制，不能满足加固上部构造和提高活载所增加承载力要求时，以减轻桥梁恒载的办法来提高承受活载的能力是一种经济有效的措施。（2）主要是利用梁板组合作用或拱梁组合作用及梁的连续作用改变结构的受力体系，增加超静定次数，改善结构的受力状况，以提高桥梁承受活载的能力。（3）当原有构件承载力不足或遭破损时，可替换原构件或在原有结构上增加新的受力构件，如横梁或拱、肋增设纵梁等。（4）施加外部预应力，对裂缝采取化学灌浆封闭等进行加固，对病害严重的构件，采取以新材料增大截面或粘贴附加材料。
3几种常见的混凝土桥梁加固技术
喷射混凝土加固：结构外缘加设钢筋或钢网后，采用喷射混凝土技术，加大结构截面，常用于墙体和墩台的加固。（2）芳纶纤维碳、素纤维加固：由于弹模的关系，更多的是采用碳素纤维加固，其原理与粘钢加固的原理相同，是近年来新发展的材料，技术含量较高，并得到广泛使用。碳素纤维是已知工程材料中比强最高的材料，抗拉强度可达4500Mpa，形成复合材料后为3500Mpa，分别为一般结构钢的9倍和7倍，比重是钢的1/5，弹模略高于钢。（3）外包钢加固及粘钢加固：外包钢加固主要指干式外包钢型钢，单独承载，按钢结构计算。粘钢加固是当前最常用的结构加固方法，以高抗拉抗剪强度的环氧类树脂为粘结胶，保证所粘贴的钢板或型钢参与结构共同受力，提高结构的抗弯抗剪能力，有适当措施时还可以提高结构的刚度。（4）预应力加固：提高结构的抗裂性和承载力，如对称撑杆形式对柱进行加固，体外预应力对简支或连梁加固，也有以对桥墩帽梁的加固。（5）加大截面加固：用于增加结构的刚度、稳定性、提高轴压比等。
结语
目前我国正在使用的混凝土桥梁大部分是上个世纪末修建的，荷载标准比较低，它们己不能满足日益增长的交通量的使用要求，旧桥、危桥的加固任务任重而道远。实践证明，采用适当的加固技术和拓宽措施，对恢复和提高旧危桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用时间以满足现代化交通运输的要求是一种具有经济价值和社会价值的技术。通过对桥梁的加固和维修不仅能大量节省基础建设经费，收到良好的经济效益，通过维修和改造旧危桥还可以消除交通安全隐患，提高公路通行能力和服务水平，保证我国道路行驶的舒适度和行车安全型。
