淺析橋梁結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護、維修與加固

谷安杰

(哈同高等級公路管理處金家管理所)

近幾年，隨著國家基本建設(shè)的大力加強，越來越多的橋梁結(jié)構(gòu)物竣工通車，通車的同時，養(yǎng)護工作也就應(yīng)隨之而啟動，通車時間越長，形成的病害越多，這時，應(yīng)需針對結(jié)構(gòu)物病害進行檢查、評定，一旦決定維修加固，需選擇發(fā)揮結(jié)構(gòu)的承載能力，投資少、工效快、盡量不中斷交通、技術(shù)上可行、且有較好耐久性等的方法進行維修、加固。而此時施工技術(shù)人員在養(yǎng)護和維修的過程中，掌握良好的施工工藝也是當務(wù)之急。在一定程度上，此方面的熟練程度也會對結(jié)構(gòu)物的使用造成一定的影響。

對于梁式橋的養(yǎng)護、維修及加固而言，其主要內(nèi)容包括裂縫的修補、主梁(或橫梁)的加固等。

1 混凝土橋梁的裂縫修補

實際混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中裂縫的成因多種多樣，然而不管何種裂縫，只要其裂縫寬度超過規(guī)范的限定值，都將影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，甚至進而會降低橋梁的承載能力。因此，在橋梁養(yǎng)護工作中，應(yīng)充分重視裂縫的修補。目前修補裂縫的材料主要有兩大類，即水泥(砂)漿和高分子化學(xué)材料。

水泥(砂)漿通常用高標號干硬性水泥配制，適用于缺少修補機具的工程。當裂縫寬度較小時，一般用水泥漿修補;當裂縫寬度大于0.4mm時，一般用水泥砂漿修補。施工時，先采用鑿毛、噴砂或鋼絲刷拉毛等方法清除原構(gòu)件混凝土的松散組織或石料的風化及破裂部分，并沿裂縫長度鑿成“V”形槽口，用高壓氣槍或水槍沖洗吹干，然后用水泥(砂)漿人工用力擠壓填封，同時加強養(yǎng)護。當采用機械灌漿時，水泥漿的水灰比一般不宜小于1.6，方法與化學(xué)材料灌漿類似。

采用高分子化學(xué)材料灌漿修補裂縫的材料，一般以環(huán)氧樹脂為主，其粘結(jié)力強，

穩(wěn)定性好、收縮性小、耐腐蝕且可灌性好，適合于裂縫寬度在0.1～0.4mm的修補工作。環(huán)氧樹脂灌漿材料由主劑、固化劑、增塑劑及稀釋劑等四部分組成。

2 梁式結(jié)構(gòu)加固

橋梁梁式構(gòu)件的加固方式很多，目前比較成熟且應(yīng)用較廣的技術(shù)有增加構(gòu)件截面法、粘貼加固法、施加體外預(yù)應(yīng)力加固法、增加構(gòu)件加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法及綜合改造加固法等。

(1)增加構(gòu)件截面法：增加構(gòu)件截面法又可分為增加主筋補強加固和增加混凝土截面補強加固兩種。

增加主筋加固適用于構(gòu)件抗彎承載能力不足且橋下凈空受限而不宜加大截面高度，甚至橋面標高也不許提高的情況。其加固要點：

①增焊主筋：首先鑿開梁肋下緣混凝土保護層，露出主筋，將原箍筋切斷并拉直，再將新增主筋焊在原主筋下緣。為減小溫度應(yīng)力，采用斷續(xù)雙面施焊，并從跨中向支點逐靳旋焊。

②接長箍筋、恢復(fù)棍凝土保護層：新增主筋焊好后可接長箍筋并重做混凝土保護層。新保護層宜采用環(huán)氧砂漿(或混凝土)或膨脹水泥砂漿(或混凝土)，并用涂抹法或壓力灌注法施工。施工時對施焊時燒壞的舊混凝土應(yīng)盡量鑿除，為保證新舊混凝土的結(jié)合，減少結(jié)合裂縫，在重做保護層前應(yīng)用高壓氣(水)清除余灰，加強保護層混凝土的養(yǎng)護工作，避免過早通車而影響加固質(zhì)量。

增加混凝土截面補強加固又可采用兩種方式，其一是加厚橋面板;其二是增大主梁梁肋的高度和寬度。當采用加厚橋面板補強加固時，先將原有橋面鋪裝層鑿除，在橋面板上澆筑新的鋼筋混凝土補強層，使其與原橋跨結(jié)構(gòu)形成組合斷面，以提高抗彎剛度而達到補強效果。該法雖施工簡便，但增加了結(jié)構(gòu)物的自重，并未真正加強下緣受拉區(qū)，因此僅適用于跨徑較小的T梁橋或板梁橋。而增大主梁梁肋高度和寬度一般在加大的下緣混凝土中加設(shè)主筋，并且為避免因起吊主梁加固而增加施工難度，在靠近梁端部位仍保持原貌，與加大部分作一斜面過渡。

(2)粘貼加固法：粘貼加固法是采用環(huán)氧樹脂膠液把鋼板、鋼筋或玻璃鋼粘貼在結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位。其方法與前述增加截面加固設(shè)計類似，即原有構(gòu)件承受恒載與活載，增加的粘結(jié)件(鋼板、鋼筋或玻璃鋼)承受原有構(gòu)件承受不了的那部分活載。

(3)施加體外預(yù)應(yīng)力加固法：該法是在原梁體外受拉區(qū)域設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋，通過張拉時梁體產(chǎn)生偏心預(yù)壓力，以此來減小荷載撓度，改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。

按預(yù)應(yīng)力施加方式的不同，可有橫向收緊張拉法、縱向張拉法與豎向頂撐張拉法等幾種方法。

橫向收緊張拉法是將作為拉桿的粗鋼筋分兩層布置在梁肋底面兩側(cè)，在靠近梁端適當位置向上彎起，與固定在梁端的鋼制U形錨固板焊接。粗鋼筋彎起處用短柱支撐，縱向每隔一定間距設(shè)一道撐棍和鎖緊螺栓。通過收緊器將拉桿橫向收緊而使拉桿受拉，從而在梁體產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，橫向收緊張拉法的具體施工程序為。

①粘貼錨固鋼板。將梁端混凝土保護層鑿除，使主筋外露，清除碎渣浮灰后用環(huán)氧砂漿粘貼U形錨固鋼板。

②焊接拉桿粗鋼筋。先將粗鋼筋的彎起段按設(shè)計斜度焊在錨固板上，然后用夾桿將粗鋼筋的水平段與彎起段焊在一起。

③安裝張拉裝置。先放好彎起點墊塊撐棍，再安設(shè)中司撐棍及鎖緊螺栓，緊貼鎖緊螺栓處安放收緊器。

④預(yù)張拉。預(yù)張拉的目的在于檢查拉桿的焊接質(zhì)量，預(yù)張拉力按設(shè)計張拉力的80% ～90%控制，預(yù)張拉保持12 h后卸除。

⑤張拉。旋緊收緊器，使兩側(cè)拉桿向中間收攏，按設(shè)計收緊量對稱地分次收緊。達到設(shè)計收緊量后再收緊1～2mm，然后擰緊鎖緊螺栓，并用雙螺帽鎖住。最后卸除收緊器。

⑥防護處理。拉桿粗鋼筋及U形錨固板均需涂以防護涂料以防銹蝕。

當采用縱向張拉法補強加固時，拉桿鋼筋仍沿梁底布置，兩端向上彎起，它與橫向收緊張拉法不同之處在于拉桿兩端彎起段通常都穿過翼緣板上的斜孔伸至橋面，拉桿端部設(shè)有絲扣，用軋絲錨錨固于梁頂錨固槽內(nèi)?？v向張拉法對于拉桿鋼筋施加預(yù)應(yīng)力可以用旋緊螺帽、端部用張拉千斤頂張拉、拉桿中間設(shè)置法蘭螺絲收緊絲扣及電熱法張拉等手段完成。

①鑿開梁端橋面鋪裝，在梁端頂部按設(shè)計斜度鑿出錨固槽。

②鉆孔。在錨固槽內(nèi)沿梁腹板側(cè)壁方向按設(shè)計斜度鉆兩個平行的孔洞。

③粘貼梁端錨固墊板和梁底的短柱支座墊板。

④安裝拉桿鋼筋。拉桿分水千段及彎起的錨固段兩部分，各拉桿的松緊度應(yīng)調(diào)整一致。

⑤張拉。每片梁上的幾根拉桿應(yīng)保持均衡張拉。

⑥封錨。用防水砂漿或環(huán)氧砂漿填入錨固槽封錨。

⑦防護處理。

采用豎向頂撐張拉是在梁端底部設(shè)置u形鋼錨固板，沿梁底設(shè)置拉桿，拉桿兩端焊在鋼錨固板上，在梁的1/4跨徑及跨中(或跨向橫隔板)位置設(shè)置張拉夾具，張緊夾具安裝固定于梁腹或橫隔板上的承托上給拉桿施加預(yù)應(yīng)力，當拉桿達到設(shè)計應(yīng)力值后，用鋼筋混凝土墊塊在拉桿與梁底面司楔緊，以固定拉桿位置并保持張拉力，最后卸除張緊夾具和承托架并做好拉桿的防銹處理。

(4)增設(shè)構(gòu)件加固法

①增加主梁加固：采用增加主梁的方法不僅可以較為有效地提高結(jié)構(gòu)的承載能力，對于同時要求拓寬橋面的T梁橋，亦是一種切實可行的方案。當采用增加主梁的方法進行技術(shù)改造時，新增加的主梁一般設(shè)置在原有中梁的兩側(cè)，在新增主梁位置上將原橋面鑿開，切斷原橫隔梁，利用原結(jié)構(gòu)設(shè)置懸掛模板，現(xiàn)場澆筑新增主梁混凝土。對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，考慮到在橋上無法進行預(yù)應(yīng)力張拉，新增預(yù)應(yīng)力梁必須先在預(yù)制場張拉后再安裝就位。這種采用新增主梁的技術(shù)改造方法對于過去常見的少主梁或雙主梁整體現(xiàn)澆式橋梁的技術(shù)改造尤為有利，這種上部結(jié)構(gòu)不僅主梁的間距大，新增的主梁容易布置與澆筑，增加主梁后對上部結(jié)構(gòu)的承載能力可以明顯得到提高，而且增加主梁后也改善了原有橋面板的受力狀況。

為了使新舊結(jié)構(gòu)聯(lián)成整體共同受力，通常需將原主梁之橫隔梁內(nèi)鋼筋與新梁橫隔梁的鋼筋焊接起來，或通過預(yù)埋鋼板將新舊橫隔梁聯(lián)結(jié)，有時還在橫隔梁下部增設(shè)貫通全橋?qū)挼穆?lián)結(jié)鋼筋，并加大橫梁下緣混凝土截面，將此鋼筋包裹在混凝土內(nèi)。與此同時整體澆筑橋面鋪裝混凝土，為進一步加強整體性，橋面鋪裝混凝土中常設(shè)置鋼筋網(wǎng)。

②增加橫梁加固：對于因橫向整體性差而降低承載能力的橋梁上部結(jié)構(gòu)，可以采用增加橫隔梁的方法以增加各主梁之間的橫向聯(lián)結(jié)。此時可在新增橫隔梁部位的主梁梁肋上鉆孔，設(shè)置貫通全橋?qū)挼臋M向聯(lián)結(jié)鋼筋，此鋼筋的兩端用螺帽錨固在兩側(cè)主梁梁肋外側(cè)。澆筑新增橫隔梁混凝土之前應(yīng)將與主梁結(jié)合處的混凝土表面先鑿毛清洗，然后懸掛模板澆筑橫隔梁混凝土。

總而言之，為了保證公路暢通無阻，盡量保持和延長現(xiàn)有橋涵構(gòu)造物的技術(shù)狀態(tài)和使用年限，對橋涵構(gòu)造物進行經(jīng)常性的養(yǎng)護和維修是十分必要的。