高速公路鋼筋砼橋梁損傷和加固技術(shù)探討

曹永強(qiáng)

【摘 要】對于每一種高速公路鋼筋砼橋梁損傷的加固，不同的方法都有其相對的針對性和局限型。因此，在對高速公路鋼筋砼橋梁損傷加固技術(shù)的實(shí)際操作過程中，為達(dá)到對其損傷進(jìn)行加固處理的理想效果，相關(guān)技術(shù)人員要對高速公路鋼筋砼橋梁損傷的情況進(jìn)行具體的了解和勘查，并在該基礎(chǔ)上設(shè)計出符合其要求的處理方法。本文則對高速公路鋼筋砼橋梁損傷和加固技術(shù)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】高速公路；鋼筋砼橋梁；加固技術(shù)

1 高速公路鋼筋砼橋梁的損傷所致因素

目前，在高速公路橋梁建設(shè)中，無論是在施工過程中的施工技術(shù)和施工質(zhì)量方面，還是在施工前期階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料設(shè)計以及后期投入運(yùn)營后的使用和處理防治管理方面都會因其相關(guān)工作落實(shí)不到位對高速公路鋼筋砼橋梁造成不同程度的損傷。有關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高速公路鋼筋砼橋梁損傷主要包括混凝土觀感質(zhì)量、混凝土質(zhì)量缺陷、鋼筋保護(hù)層厚度和混凝土抗壓強(qiáng)度等四種類型。

首先，在施工前期階段的因素。隨著高速公路的快速發(fā)展，其鋼筋砼橋梁的設(shè)計觀念需要不斷的進(jìn)行更新和完善。但是，許多設(shè)計單位沒有更新有關(guān)的設(shè)計理念和設(shè)計方式，對于高速公路鋼筋砼橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計依然是遵循以往的“強(qiáng)基薄面”的設(shè)計理念，并且在大多采用半剛性基層混凝土鋼筋橋梁的設(shè)計方式。

最后，在施工過程中的因素。一方面，由于在施工過程中沒有考慮橋梁的排水結(jié)構(gòu)或者對其排水結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，高速公路鋼筋砼橋梁就會出現(xiàn)大范圍的水損壞問題。另一方面，缺乏對施工現(xiàn)場自然因素等方面的實(shí)地勘察，在現(xiàn)場施工過程中會出現(xiàn)由于所選購材料受周圍自然環(huán)境的影響而造成高速公路鋼筋砼橋梁質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，并且被腐蝕和損壞的問題。

2 高速公路鋼筋砼橋梁損傷的加固技術(shù)

2.1 碳纖維加固法

2.1.1 工作原理

為補(bǔ)強(qiáng)鋼筋砼橋梁構(gòu)件的承載力和延性，碳纖維經(jīng)常在其表面粘貼專業(yè)的結(jié)構(gòu)膠，并通過結(jié)構(gòu)膠傳遞的剪力來實(shí)現(xiàn)共同工作的目的。但是，在使用碳纖維對鋼筋砼橋梁進(jìn)行加固時，碳纖維不會主動加入到抗剪工作中，只有在鋼筋砼橋梁出現(xiàn)損傷性裂縫或裂縫有開展趨勢時，它才會參與協(xié)同工作，并在抗剪工作中發(fā)揮功效。多次試驗(yàn)研究表明，粘貼碳纖維布對于提高鋼筋混凝土柱斜截面的承載力具有巨大的促進(jìn)作用。一方面，與斜裂縫相交的碳纖維直接參加抗剪，能夠承受斜裂縫頂端混凝土部分剪力，并能夠保證其減壓區(qū)的有效高度，從而抑制斜裂縫的開展。另一方面，碳纖維壓條可以維持斜截面上的骨料咬合力，從縱向限制某些斜裂縫的發(fā)育，提高混凝柱的抗剪能力，承擔(dān)部分剪力，而柱側(cè)底部的碳纖維壓條對于提高混凝土柱的剛度也有重要的作用。

2.1.2 試驗(yàn)分析

1）鋼筋砼橋梁的腐蝕

依據(jù)目前國內(nèi)外的研究常規(guī)，由于受時間和其他條件的限制，在對鋼筋砼橋梁構(gòu)件進(jìn)行加速腐蝕的試驗(yàn)中，擬定采用 12V 直流電源的方式進(jìn)行。若要將直流電源的陽極通過電源線與鋼筋砼橋梁的鋼砼柱串聯(lián)起來，陰極與鋼筋混凝土柱側(cè)面的外簧不銹鋼片連接起來，首先要通過使用電烙鐵將鋼砼柱和導(dǎo)線焊接好，并用浸透環(huán)氧樹脂的薄棉布條對焊點(diǎn)進(jìn)行包裹處理。若要促使鋼砼柱加速腐蝕，可以通過加入一些氯鹽液形成電化學(xué)回路，從而實(shí)現(xiàn)電流流通。

2）加載試驗(yàn)

目前，一般采用通過對砼構(gòu)件恒定加載70%極限承載力來完成加載試驗(yàn)，并且其極限承載力參數(shù)都是實(shí)測參數(shù)。考慮到加固試驗(yàn)的特殊性，為避免對鋼筋砼構(gòu)件加固試驗(yàn)的時間過長，該試驗(yàn)采用QF50-20F液壓千斤頂和反力架進(jìn)行加載。

3）試驗(yàn)措施

為避免加固試驗(yàn)因時間過長或受其他自然因素等影響，保證試驗(yàn)結(jié)果是實(shí)際情況的真實(shí)反映，本次試驗(yàn)采取以下措施：為了解鋼砼柱腐蝕對鋼筋砼橋梁構(gòu)件的損壞情況以及碳纖維對于鋼筋砼橋梁構(gòu)件的抗剪加固作用，促使不銹鋼陰極片與混凝土表面能夠更好的進(jìn)行接觸，可分別在碳纖維的布條間隔區(qū)以及不銹鋼陰極片之間塞一些薄棉布。

4）結(jié)果分析

在對高速公路鋼筋砼橋梁碳纖維加固處理的試驗(yàn)過程中，鋼筋混凝土柱的跨中撓度在整體上隨著時間的推移而逐步上升。但是，在前期階段，鋼筋混凝土柱的跨中撓度增長緩慢并且增加幅度不明顯，其增長速率在后期階段才開始明顯增加。另外，由于鋼筋混凝土柱在前期沒有裂縫，而在后期出現(xiàn)不同程度的裂縫，氯離子腐蝕呈現(xiàn)由慢到快的變化趨勢，最后形成“裂縫-銹蝕-承載力”的惡性循環(huán)。

2.2 增加橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法

作為一種后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，體外預(yù)應(yīng)力在鋼筋砼橋梁中的使用，對于其損傷的加固具有重要的作用。作為我國工程建設(shè)的一項重要任務(wù)，體外預(yù)應(yīng)力研究對于我國橋梁工程的建設(shè)與發(fā)展具有重要的作用。采用體外預(yù)應(yīng)力加固的方法對高速公路鋼筋砼橋梁損傷進(jìn)行加固處理，有利于延長其使用壽命，保證車輛的安全通行。加橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法就是通過增加體外預(yù)應(yīng)力的方法對鋼筋砼橋梁的損傷進(jìn)行加固處理，其對于大跨度構(gòu)件、重型結(jié)構(gòu)和大型砼構(gòu)件等具有很強(qiáng)的使用性，具有降低被加固構(gòu)件應(yīng)力水平和加快工期等優(yōu)點(diǎn)。但是，大跨度構(gòu)件、重型結(jié)構(gòu)和大型砼構(gòu)件等在采用增加橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法進(jìn)行加固后，其結(jié)構(gòu)外觀會發(fā)生一定的變化。作為一種將預(yù)應(yīng)力鋼筋布置于大型砼截面之外的技術(shù)，增加橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法中的體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)件主要有轉(zhuǎn)向塊、體外預(yù)應(yīng)力孔管、錨固體系和漿體等四方面的內(nèi)容。為確保鋼筋砼橋梁損傷是加固效果，加橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固法只能在溫度小于60℃的環(huán)境內(nèi)才能夠使用，并且盡量不在收縮徐變較大的大型結(jié)構(gòu)上使用。

2.2.1 加固設(shè)計

1）在加固之前，要用鋼絲刷對混凝土的表面進(jìn)行清理。此外，為確?；炷翗蛄旱臉蛎婊謴?fù)平整，要采用C40混凝土對高速公路鋼筋砼橋梁進(jìn)行掛模澆筑。

2）在加固施工階段，要根據(jù)加固前所設(shè)計的高速公路鋼筋砼橋梁的承載能力，控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張力。

3）在加固施工完成后，為確認(rèn)加固的效果是否達(dá)到設(shè)計要求，要進(jìn)行試行檢測。

2.2.2 施工要點(diǎn)

1）在滑塊墊板和錨固支座方面，要沿著高速公路鋼筋砼橋梁的底部從錨的實(shí)際重心向取滑塊墊板的中心等位置進(jìn)行放樣定位。

2）在上錨固定方面，一般要以高速公路鋼筋砼橋梁單梁頂面的縱橫線為基礎(chǔ)進(jìn)行放樣定位。

3）對于上錨固定的設(shè)置，要根據(jù)高速公路鋼筋砼橋梁損傷的具體情況，來設(shè)置錨的具體位置。

3 結(jié)語

目前，在鋼筋砼橋梁損傷處理的技術(shù)應(yīng)用過程中，通過對不同處理技術(shù)在使用階段技術(shù)的可靠性、對環(huán)境的要求、施工過程的難易度、工期的長短和工程造價的高低等方面進(jìn)行綜合評比，選出既合理又經(jīng)濟(jì)的方案，有效減少高速公路鋼筋砼橋梁出現(xiàn)裂縫或裂縫開展的問題，并有效提高其抗剪力，延長其使用壽命，保證交通生產(chǎn)的良好運(yùn)用。此外，除以上幾種加固處理技術(shù)外，相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)積極探索更簡捷、更經(jīng)濟(jì)的加固處理措施。

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[責(zé)任編輯：王偉平]