谈道路桥梁常见的结构病害及加固措施
2015-12-29
道路桥梁是连接我国各地之间相互交流发展的主要基础设施，高速发展的交通道路事业为我国经济的增长提供有利保障，同时也极大的带动了社会经济文化的发展。然而经调查显示，目前我国现役的桥梁中，有将近一半的桥梁都存在着不同程度的病害，而其中已经成为危桥的道路桥梁大约占我国总桥梁的四分之一。这些调查数据引起了人们对桥梁病害的极大关注。
道路桥梁结构病害的成因
道路桥梁作为保障人类生命财产安全的空间载体，伴随着使用功能的转变，其自身结构时刻都面临着加固的问题，只是个中原因未必一致：有的桥梁在还没建成时，因为设计中存在缺陷施工质量问题需要加固补强，比如说桥型结构不当、设计不合理；或者由于地质原因，比如说滑坡、软基等原因致使桥梁发生病害等；有的虽然已经建成，但由于设计变更或结构老化不得不进行改造加固， 如车辆荷载增大，桥梁承载不足而产生病害；有的为满足相关规定，需要对桥梁的周边部分实施改造；有的由于遭受自然灾害（如洪水、地震等）而务必采取加固措施等等。
此外，桥梁结构还应该具备足够的强度，以承受作用于其上的重力及附加力；结构各部尺寸也应适当取其大小，以使其承受轴向压力时的构件不至于发生扭曲，导致结构的稳定性丧失；结构各部必须具有足够的刚度，以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形。面对这一系列问题，道路桥梁的加固改造工程也越来越多。
二、桥梁病害的主要形式
桥梁作为交通道路的一种结构形式，必须要具备足够的强度、刚度和抗压能力，同时还要有一定的延性和稳定性。在我国，现有的桥梁大多数都是以钢筋混凝土的建筑结构进行建筑设计的，这是因为混凝土能够很好的满足桥梁技术性能的需求。然而钢筋混凝土的桥梁结构也容易产生一些常见病害，其主要表现形式如下：
1、主拱圈裂缝病害。对道路桥梁结构检查时，我们经常会发现主拱圈中波的波顶出现纵向裂缝、拱肋裂缝、横向裂缝以及U 形裂缝。这些裂缝多在拱顶前后的十米左右范围内产生。
2、钢筋锈蚀病害。道路桥梁结构中的钢筋，产生腐蚀，使得钢筋腐蚀部分的体积膨胀到原来体积的十倍以上，这样对周围混凝土产生了挤压，混凝土会开裂，导致截面的有效尺寸减小，会使结构承载力下降。另外腐蚀会降低钢筋的抗弯能力，腐蚀物的外流也会影响道路桥梁结构的美观。
3、墩台基础病害。桥梁墩台基础在桥梁结构中起着重要的作用，它除了需要承受其上部结构荷载之外，还需要承受风力、流风压力和浮力等各种外在阻碍，同时因过往车流的日益增多和加重，墩台基础受到长期的重荷载作用，会出现各式各样的损坏。
4、主梁裂缝与主梁变形病害。主梁裂缝经常产生在锚跨中部梁的下缘及悬臂梁根部上缘。主梁裂缝与主梁变形病害一般是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂，属正常现象，但因负变矩区裂缝在其上面，遇到雨水，雨水就会从裂缝渗入梁内，引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
三、道路桥梁结构加固原则
1、总体效应原则。虽然在结构加固中，实施对象仅仅是桥梁的危险构件，但还应当考虑到加固之后整体结构体系会发生何等改变。所以，在设计桥梁结构加固方案时，应对桥梁的总体进行综合分析，以保证桥梁结构的整体性能不被破坏。
2、“谋定后动”原则。在确定桥梁结构加固设计方案之前，应该对已有结构进行全面检查和可靠性分析，在掌握已有结构的性能、构造以及缺陷等资料的同时，对结构的受力情况与持力水平进行分析，为之后确定加固设计方案奠定基础。
3、设计方案的优化原则。在确定加固方案之前，对加固方案的选择并不是唯一的，到底选择哪一种方案，这要通过优化原则来加以断定。这其中应该尽量满足工程的综合经济指标，考虑加固施工的特点和加固技术的水平，在加固方案的设计和施工组织上采取恰当的手段，减少对外界环境和局部构件的影响，尽可能地缩短工期。
三、公路桥梁加固的方法
1、桥面铺装加固法。（1）局部修复凿补法。将水泥混凝土铺装层的表面凿毛，深度以使骨料露出为准；用清水冲洗干净断面并充分润湿，涂刷上同标号的水泥砂浆（或其他粘结材料），最后在桥梁承载能力容许范围内，铺筑一层1～5cm厚的水泥混凝土铺装层。（2）重新浇筑混凝土面板。桥面板的破裂和其他损坏特别严重，混凝土质量或施工状况特别不良，且无适用的修补方法时，就必须采用重新浇筑新的混凝土桥面板的措施，施工时，将原有的行车道铺装全部拆除，再将行车道表面清扫干净，必要时铺入适量短钢筋，配置上1～2 层钢筋网，浇筑整体化混凝土。（3）桥面补强层加固法。即在旧有桥面上，重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层，此方法既修补已出现裂缝、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。
2、碳纤维加固法。碳纤维加固法，全称为粘贴纤维增强塑料加固法，它通过胶结材料将纤维增强复合材料贴在被加固构件的受拉区段，使它和被加固截面一同抗拉，从而达到提高结构承载性能的要求。这种技术优点很多，比如说高强高效，可以大幅度地提升混凝土结构的延性与承载性能，而且施工简捷，具有很好的耐腐蚀性及耐久性，加固前后对结构的尺寸和外观不构成影响，质量轻，自重少，因此适用范围非常之广。
3、粘钢加固法。所谓的粘钢加固方法，就是在钢筋混凝土结构构件承载力不足的区段表面粘贴一定数目的钢板。这种方法能够很好地保护原混凝土构件，施工工艺简单，现场工作量小，而且在方案设计及结构计算方面都非常之简单。但实施过程中，由于钢板重量过大，在操作上有所限制，固化剂在结硬以后，表现出很明显的脆性，粘结的耐久性难以保证，此外，钢板和胶体界面还存在一些潜在的锈蚀。
4、加大截面加固法。也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方式：一种是加厚桥面板；另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强，具有成熟的设计和施工经验，适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高，承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长，加固后的建筑物净空有一定减小。
5、外部预应力加固法。这种方法也叫反弯矩法，一般适用于大跨度结构加固。通过在构件外对预应力钢筋进行张拉，不但能够增加主筋，提高构件的截面强度，还能增强刚度效果，可以说是一种十分积极的加固手段，对受拉区施加预加压力，可以抵消部分自重应力，起到卸载、减小跨中挠度、闭合裂缝或减小裂缝宽度的作用。
随着经济的快速发展，道路建设是支撑经济快速的重要保障，这就需要我们关注桥梁质量。我们在追求环保、经济效益的前提下，对我国大量的桥梁进行修复、加固，本文通过以上的简单论述后，希望能够为道路桥梁发展做出一点参考。
