混凝土橋梁補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)

文/周漢杰 遼寧大通公路工程有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110111

混凝土橋梁補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)

文/周漢杰 遼寧大通公路工程有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110111

近年來(lái)，道路橋梁工程建設(shè)在數(shù)量和質(zhì)量上都有了明顯的提高，道橋工程所面臨的挑戰(zhàn)也更為艱巨。作為基礎(chǔ)工程，道路橋梁在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，造成損失。如何充分利用補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)，提高橋梁的承載能力，是目前廣泛探討的問(wèn)題。

混凝土橋梁；補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)

混凝土橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國(guó)大小橋梁，對(duì)于延長(zhǎng)橋梁使用壽命、降低成本等方面起到了積極的作用。目前，貼片碳纖維法已經(jīng)比較成熟，在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越多，而一些先進(jìn)的混合型補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，雖然還未推廣，但隨著科研的進(jìn)行和后期改善，和將對(duì)未來(lái)橋梁加固方法產(chǎn)生重要的影響。

1、混凝土橋梁概況

1.1 混凝土橋梁常見(jiàn)缺陷

混凝土橋梁的常見(jiàn)缺陷分兩種，一種為表層缺陷，以表層剝落、老化、磨損、縫隙、變形等為主，另一種為內(nèi)部缺陷，常見(jiàn)的有混凝土內(nèi)部變形、產(chǎn)生蜂窩或空洞，混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B度不足，以及與之相連接的鋼筋由于不同原因產(chǎn)生外露、銹蝕、接頭焊接強(qiáng)度低等。此外，材料的不規(guī)范使用也會(huì)引起橋梁缺陷，例如鋼筋型號(hào)不對(duì)、數(shù)量不足以及放置位置差異等，都會(huì)對(duì)橋梁質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響。由于混凝土橋梁的缺陷種類(lèi)多且復(fù)雜，因此對(duì)于施工人員來(lái)說(shuō)，熟悉和掌握各種類(lèi)型的橋梁缺陷，是加固工作的基礎(chǔ)。

1.2 混凝土橋梁缺陷產(chǎn)生原因

研究橋梁缺陷產(chǎn)生的原因，可以從幾個(gè)方面入手，首先是橋梁荷載分析。由于橋梁在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致在實(shí)際受力中，由于力的超限結(jié)構(gòu)應(yīng)力過(guò)大，造成混凝土開(kāi)裂，而設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工技術(shù)和水平、施工工具擺放以及順序不當(dāng)?shù)?，也?huì)造成橋梁裂縫。此外，影響混凝土橋梁質(zhì)量的還有溫度原因，由于隔離層性能不好，混凝土在降溫過(guò)程中產(chǎn)生較大的收縮拉應(yīng)力，出現(xiàn)裂縫。除了荷載與溫度，缺陷影響因素還有地基變形、鋼筋銹蝕等。前者產(chǎn)生于自然原因，如地基的不均勻沉降和位移，而后者則是由于混凝土澆筑不足，鋼筋表面氧化膜破壞，截面積減小，承載力降低，最終導(dǎo)致橋梁裂縫。

1.3 目前加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前常用的混凝土橋梁加固技術(shù)有貼片碳纖維法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、增加構(gòu)件截面法等，其中，貼片碳纖維作為較為先進(jìn)的加固技術(shù)，在國(guó)外許多國(guó)家已經(jīng)得到推廣，且已形成較為成熟的行業(yè)規(guī)范。我國(guó)雖然在這一領(lǐng)域起步較晚，但已有了不小的發(fā)展。普通碳纖維貼片技術(shù)在使用中有較多限制，通過(guò)對(duì)碳纖維施加預(yù)應(yīng)力的方法則能夠有效避免傳統(tǒng)缺陷，提高加固效果?，F(xiàn)階段對(duì)這一方法的研究主要從三個(gè)方面進(jìn)行，通過(guò)千斤頂對(duì)構(gòu)件施加壓力或間接采用反力臺(tái)座，在加固構(gòu)建產(chǎn)生彎曲后，將碳纖維片貼于構(gòu)件表面，或是利用反力裝置拉伸碳纖維片材，這一方法在實(shí)際中較為適用。將碳纖維與預(yù)應(yīng)力加固相結(jié)合的方法雖然具有較大優(yōu)勢(shì)，但其研究成果還較少，因此還停留在試驗(yàn)階段。

2、混凝土橋梁補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)

2.1 碳纖維加固法

碳纖維近年來(lái)常見(jiàn)于混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁加固，加固方法基于混凝土的結(jié)構(gòu)原理，即鋼筋與混凝土之間良好的協(xié)調(diào)性，以及鋼筋在彈性模量與抗拉強(qiáng)度上的優(yōu)越性。粘貼碳纖維法就是指利用碳纖維的高強(qiáng)度與相近的彈性模量，將粘結(jié)樹(shù)脂涂布到混凝土上，使碳纖維與混凝土結(jié)合，提高混凝土強(qiáng)度的方法。采用這一方法時(shí)，要注意以下步驟，首先，利用環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)具有表面缺陷的混凝土進(jìn)行填補(bǔ)，同時(shí)對(duì)表面進(jìn)行清洗和打磨，使其露出完全清潔和光滑的表面，保證碳纖維處理的有效性。其次，在碳纖維的涂布之前，應(yīng)先使用環(huán)氧樹(shù)脂涂料進(jìn)行基層加工，這一方法是為了提高混凝土與樹(shù)枝的粘合力，對(duì)于涂布后仍顯現(xiàn)出的表面孔隙，要使用膩?zhàn)犹幚聿⒃俅未蚰?，避免粘貼時(shí)表面接觸不充分。碳纖維片的粘貼前后都要用粘結(jié)劑進(jìn)行處理，且貼片效果受操作人員技術(shù)水平影響很大，因此需要在嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行。碳纖維粘貼完成后，還需要一段時(shí)間的維護(hù)，需考慮溫度、天氣及人為因素的影響，保證其穩(wěn)定性。此外，對(duì)修補(bǔ)后的區(qū)域還可進(jìn)行其他性能處理，以滿(mǎn)足加固的額外要求。

2.2 預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固法是通過(guò)改變橋梁受力體系，提高橋梁承載能力的方法。在橋梁加固方法的發(fā)展中，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力方法得到了優(yōu)先推廣，其較高的使用效率、極限狀態(tài)良好的承載能力以及鋼索內(nèi)置的特點(diǎn)使其先于體外預(yù)應(yīng)力方法，在許多國(guó)家得到了采用。體外預(yù)應(yīng)力加固原理雖然很早提出，但一些問(wèn)題如鋼筋侵蝕等問(wèn)題無(wú)法得到改善，制約其發(fā)展。近年來(lái)，隨著科學(xué)理論和技術(shù)的提高，體外預(yù)應(yīng)力突破了其原有壁壘，同時(shí)在改進(jìn)材料、改變施工手段上不斷發(fā)展，形成了目前較為成熟的加固手段和技術(shù)，用于混凝土橋梁特別是斜拉橋的修繕中。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)可應(yīng)用于兩類(lèi)構(gòu)件，受彎構(gòu)件和受壓構(gòu)件。受彎構(gòu)件采用拉桿加固法，使用時(shí)要根據(jù)受彎截面的不同做出相應(yīng)的調(diào)整。受壓構(gòu)件則采用撐桿加固法，通過(guò)與橋梁連接的撐桿分擔(dān)橋梁所受應(yīng)力，從而降低橋梁載荷，在實(shí)際使用中較為常見(jiàn)。

2.3 增大構(gòu)件截面加固法

增大構(gòu)件截面法指通過(guò)增加鋼筋或混凝土截面積等進(jìn)行橋梁加固的方法。增加鋼筋方法需在混凝土保護(hù)層上進(jìn)行處理，再通過(guò)焊接連接新舊主鋼筋、接長(zhǎng)箍筋，以及恢復(fù)混凝土保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)強(qiáng)。在這一過(guò)程中，應(yīng)注意箍筋頂部的位置，以及新建保護(hù)層的涂飾處理。除鋼筋加固外，混凝土加固方法也同樣適用?？刹捎眉雍駱蛎姘逡约霸黾恿豪邇煞N途徑。前者通過(guò)增建鋼筋混凝土，來(lái)新建橋面，使之與原有橋面聯(lián)合，起到補(bǔ)強(qiáng)作用。后者則是直接增大截面尺寸或增添鋼筋，提高其強(qiáng)度。增大構(gòu)件截面法操作較為簡(jiǎn)單，但需要一定的施工條件，例如加厚橋面板需中斷橋上交通等，使用時(shí)有一定限制。

結(jié)語(yǔ)：

混凝土橋梁的補(bǔ)強(qiáng)加固工作需對(duì)各類(lèi)缺陷的了解，以及對(duì)加固技術(shù)和手段的熟悉。橋梁的加固不僅要考慮其使用質(zhì)量，也要考慮其經(jīng)濟(jì)效益。一些新材料如碳纖維材料的應(yīng)用，在保證使用要求的同時(shí)，能夠簡(jiǎn)化施工步驟，降低成本。因此，發(fā)展加固技術(shù)，提高施工水平至關(guān)重要。橋梁加固關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，混凝土橋梁作為其中的重要組成部分，對(duì)于維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展具有不可忽視的作用。

[1]史迎青.橋梁加固的研究與應(yīng)用合肥工業(yè)大學(xué)[D].2012年.

[2]葛凱，牛斌，等.碳纖維技術(shù)在橋梁加固工程中應(yīng)用的探討[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2013.