浅谈公路桥梁加固技术
2016-12-19
桥梁是公路的重要组成部分，随着交通运输量大幅度提高，行车密度及车辆载重越来越大，跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。我们发现桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀(管道灌浆不饱满普遍存在)对桥梁的损害问题非常严重，已需要大量的资金和技术来维护或改建，再加上出现隐患时不可能过长时间的重新彻底的重建，这样就需要在产生隐患时进行一番加固。解决桥梁加固中存在的问题，运用方法对旧桥进行维修加固，提高承载能力，确保交通运输安全是目前乃至今后面临的主要任务。
1 公路桥梁存在的常见病害
1.1 预应力空心板梁底面纵向裂缝
裂缝主要分布在空心板底面中央及两侧，位置为预应力钢筋(束)所在处，裂缝形态为沿预应力钢筋分布纵向通长或断续通长裂缝。
1.2 T梁翼板底面纵向裂缝
裂缝分布在翼板与腹板交接部位或翼板底面中央，呈顺桥向纵向分布。
1.3 T梁腹板竖向裂缝
裂缝分布在T梁腹板侧面，部分裂缝延伸到T梁底面及翼板，发生的部位从1/4跨开始到3/4跨附近都存在，支点附近为裂缝为斜向裂缝，跨中附近为竖向裂缝，底面及翼板裂缝为横向裂缝。
1.4 连续箱梁的大量裂缝
连续箱梁的裂缝主要有翼板底面的横向裂缝，箱梁底面的横向裂缝及箱梁腹板的竖向裂缝。
1.5 连续箱梁的纵向裂缝
连续箱梁的沿预应力走向的纵向裂缝：裂缝形态为箱梁腹板侧面，沿预应力束的位置，纵向裂缝分布与预应力位置对应。
1.6 钢筋锈蚀病害
钢筋发生锈蚀，锈蚀部分的体积可膨胀至原体积的10倍，容易挤压周围混凝土，导致混凝土开裂、剥蚀，也会缩小截面的有效尺寸，影响结构的承载能力。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小，钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力，锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹，影响结构美观。
1.7 墩台基础病害
桥梁墩台基础在长期使用过程中，要承受上部构造产生的荷载，而且风力、浮力、流水压力、冰压力和土压力等外力作用也会对其产生影响。加之自然界中多种因素对其造成的压力和大部分重型车辆通行的压力，墩台基础常因此承受过多的重荷载，这就不可避免的影响了桥墩台的安全使用。
2 公路桥梁加固的方法
2.1 预应力加固技术
这是一种改变体系的方法，对简支架采用下撑式拉杆体外预应力加固，即可视为改简支梁为上承式桁架梁。通过预加力来抵消超过恒载作用力。在车辆通过时，这些体外拉杆是上部结构的组成部分并与原有梁体共同受力形成超静定体系，各拉杆的张拉力将自动增加，进一步起到加强作用。
2.2 锚喷混凝土加固法
锚喷混凝土加固法指的是先将锚杆锚入补强部位结构内，挂设补强钢筋网，再喷射一定厚度的混凝土，使其与原结构共同承受外力的组合结构。此种加固法在浆砌片石板拱桥加固中运用较多。
2.3 桥面铺装加固法
2.3.1 局部修复凿补法。凿毛处理水泥混凝土铺装层的表面，直至露出骨料为止；用清水彻底冲洗断面使其润湿，然后用同一种类的水泥砂浆或其他粘结材料涂刷断面，再将一层厚度为1～5厘米厚的水泥混凝土铺筑在上面。
2.3.2 重新浇筑混凝土面板。桥面板破裂或出现其他严重损坏的部位，施工情况及混凝土质量都较差，也找不出合理的修补措施，在这种情况下，就要重新浇筑新的混凝土桥面板来加固桥面。浇筑过程中，必须拆掉原有的行车道铺装，并彻底清理车道表面，情况严重是还要铺设短钢筋，配置一层或两层的钢筋网，整体浇筑混凝土。
2.3.3 桥面补强层加固法。这种方法实际是重新在旧桥面上加铺一层混凝土（或钢筋混凝土补强层）进行桥面加固。采用该措施加固旧桥面，能修补存在剥离、裂缝等损坏现象的桥面板，同时也可以提高原梁板的有效高度，增强梁板的抗弯能力，使铰结梁板的荷载横向分布情况得到改善，进而增强桥梁的承载力。
2.3.4 其他方法。如再铺设一层沥青混凝土，利用混凝土粘结剂，或采用聚合物混凝土罩面法、环氧树脂材料修补法和钢纤维混土修补法等进行旧桥的修补和加固。
2.4 外包混凝土加固法
这种加固方法是通过扩大混凝土结构物的截面面积及配筋进行旧桥加固。该法主要通过以下两种方式进行加固处理：一是增加桥面板厚度，二是加高或加宽主梁梁肋。通过外包混凝土加固法加固桥梁，便于施工操作，施工设计成熟，且有很多加固经验可循，常被用在跨径小的板桥、T梁桥的加固施工中。实践证明，加固后大大提升了桥梁的刚度，桥梁的承载能力也符合设计要求。但施工时要经过很长一段时间的湿作业，而且加固后会缩小建筑物净空。
2.5 粘贴碳纤维布加固法
碳纤维是一种耐腐蚀、高强、质轻的新型材料，施工操作方便，施工单位常用这种材料进行旧桥加固。对混凝土构件进行加固时，每个构件的受力特点都存在一定的差异，将碳纤维布用粘结材料铺贴在构件的表面，一方面能防止构件的变形程度扩大，另一方面能使构件的承载能力得以改善。在增强构件抗弯刚度、减少构件挠度和约束混凝土裂缝扩展方面常用到这种加固方法。补强结构外形复杂，若通过粘贴钢板或外包混凝土加固法加固，难度系数较高，操作起来比较困难，而且原构造极易被粘贴钢板损坏。而碳纤维布可根据结构外形的变化而灵活变化，易于施工，也可避免使用难度系数过高的施工技术。
2.6 桥下部结构加固法
桥台尤其是有一定高度的桥台，在行车荷载和土压力的影响下，多会出现桥台开裂错位、翼墙外崩、凸肚等病害。有的石拱桥的跨径和水流都比较小，可将钢筋混凝土框架安装在桥跨内加固。
2.7 灌缝胶灌注法
如果梁体严重变形或出现结构裂缝，应加强实地观测和试验检测，根据观测现象对裂缝或变形的成因进行分析，同时采取相应的施工措施进行加固。如果梁体的刚度和承载能力都无法达到设计要求，则最好采用灌缝胶灌注处理裂缝，进而采用体外预应力加固法、粘贴碳纤维加固法、新浇注混凝土增大梁体截面加固法、种植或粘贴钢筋加固法等补强措施，改善梁体的抗弯承载力。
3 总结
世界上很多国家不但兴建新桥，而且也相当看重旧桥的利用价值，也在旧桥的研究上投入了大部分时间和精力。国内在这个时期很重视基础设施建设，更应该注重新的科学技术的自主研发，同时也要适当引进旧桥加固方面的材料设备和加固技术，制定合理的加固方案，从而充分利用建设资金，使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。
