論鋼筋混凝土橋梁問題分析與加固技術(shù)

王鳳絨

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟和交通運輸事業(yè)的快速發(fā)展，過去年代修建于公路上的橋梁，負擔著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。由于受到當時的設(shè)計、材料、施工等方面的影響和局限，先天不足，加上不能適應(yīng)目前交通量的迅猛增長，使得橋梁的檢測和加固成為必要，橋梁結(jié)構(gòu)是典型的不可逆結(jié)構(gòu)，受自然因素如腐蝕、沖刷、預(yù)應(yīng)力損失等，非自然因素如意外損傷、超載、開裂等的影響，一旦建成，其結(jié)構(gòu)性能會隨運營時間的增長而不斷下降。文章對鋼筋混凝土梁式橋的常見病害進行了分析，并介紹了常用的加固方法。

關(guān)鍵詞：道路工程；梁式橋梁；加固方法

隨著交通運輸事業(yè)的發(fā)展，交通運輸量大幅度增長，行車密集及車輛載重越來越大，尤其是推行拖掛運輸和集裝箱運輸后，重型車輛日益增多?，F(xiàn)有公路橋梁中的相當一部分（主要是50、60和70年代修建的橋梁）已滿足不了使用上的要求。公路橋梁造價昂貴，在公路運輸中發(fā)揮著重要的作用，但由于運營時間及設(shè)計施工等方面的原因，部分橋梁不適應(yīng)當今經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，并出現(xiàn)各種病害和缺陷。采用適當?shù)募庸碳夹g(shù)對恢復和提高舊橋的承載力和通行能力，延長橋梁的使用壽命，以滿足現(xiàn)代化交通運輸?shù)男枰?，對于我省相對貧困的省份，可以?jié)省大量資金和縮短建設(shè)時間，取得良好的經(jīng)濟效益。對于一座需要進行加固的混凝土橋梁來說，首先需要對橋梁的技術(shù)狀況及其缺陷、病害進行全面而細致的調(diào)查。

1 橋梁加固的目的與意義

1.1 橋梁加固的目的

自橋梁建成之始，不久就會產(chǎn)生已建橋梁的維修、改造和加固的需求，也就是針對已經(jīng)變舊的橋梁，不能滿足繼續(xù)使用的狀況進行處理的方法。

1.2 橋梁加固的意義

橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性。加固橋梁可以預(yù)防和避免橋梁的坍塌造成物資損失和人身傷亡。

2 橋梁病害成因

在加固與補強之前，應(yīng)確定結(jié)構(gòu)的劣化和損傷的原因，以便確定維修加固方案。除有偶然荷載急劇作用于橋梁造成梁板斷裂等重大損壞外，常見的橋梁病害有裂縫、撞損、剝落、蜂窩、沖刷、鋼筋銹蝕等。其中裂縫是混凝土橋梁最常見的病害表現(xiàn)之一，是影響橋梁承載力和耐久性的重要因素。混凝土裂縫引起鋼筋保護層破壞，致使空氣侵人導致鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土構(gòu)件破壞的重要原因。造成以上病害的主要原因如下：（1）橋梁設(shè)計、施工及運營對橋梁的影響。在橋梁的建造過程中，設(shè)計不合理、截面尺寸和鋼筋配置不符合力學要求、施工質(zhì)量問題達不到設(shè)計要求、建筑材料使用不當、品質(zhì)不良等等。這些方面如果出現(xiàn)問題將使橋梁在使用伊始就存在質(zhì)量隱患。橋梁在使用過程中，混凝土的干縮、徐變現(xiàn)象以及預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失不可避免，造成裂縫產(chǎn)生、構(gòu)件強度降低；同時，環(huán)境中有害的化學物質(zhì)會對結(jié)構(gòu)造成侵蝕，導致混凝土強度降低，鋼筋產(chǎn)生銹蝕。此外，交通超載、車輛的撞擊損壞、橋面磨損等人為因素的破壞是經(jīng)常發(fā)生的；嚴寒酷暑的溫度影響、洪水的沖擊、地震造成的破壞也不可避免。（2）環(huán)境因素對橋梁病害產(chǎn)生的影響。嚴寒酷暑的溫度、氣候、洪水的沖擊等橋梁外部環(huán)境對橋梁會產(chǎn)生影響，以致混凝土橋梁的劣化現(xiàn)象。多種原因相互作用，惡性循環(huán)，形成橋梁的劣化與損傷。常見的劣化現(xiàn)象有裂縫、撞損、剝落、蜂窩、沖刷、鋼筋銹蝕等。裂縫是混凝土橋梁最常見的劣化現(xiàn)象。鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土構(gòu)件破壞的主要原因。（3）超載超限對橋梁的危害。車輛的超載超限對橋梁的損傷很大，自06年以來，我市干線公路橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害和損壞，橋面板嚴重坑洼不平，梁板出現(xiàn)較多的裂縫、斷裂、受力鋼筋外漏、銹蝕。車輛的超載超限已成為嚴重的公路橋梁的殺手。超限產(chǎn)生過大的彎矩和剪力使梁板產(chǎn)生過大彎曲變形和剪力破壞，產(chǎn)生彎曲裂縫，支座附近產(chǎn)生剪切裂縫。過大的荷載使裝配式板橋的鉸縫混凝土開裂，導致橋面橫向分布削弱，橋板承受荷載增加；嚴重時鉸縫混凝土破壞，形成單塊板受力，使橋板斷裂，產(chǎn)生險情，嚴重威脅橋梁和行車安全，如不及時采取措施，將形成事故。（4）地震對混凝土橋梁的破壞地震因其發(fā)生的突然性和巨大破壞力而被列為各種自然災(zāi)害之首。

3 鋼筋混凝土橋梁安全評估及加固原則

按照公路管理局公路養(yǎng)護管理部署和要求，對管養(yǎng)的橋梁進行全面檢查、現(xiàn)場堪察，并對照《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》逐項登記，發(fā)現(xiàn)病害及時上報。對出現(xiàn)病害的橋梁認真分析原因，在未施工維修加固前，實行跟蹤監(jiān)測并做好預(yù)防性的安全工作。

3.1 評估

為保障對現(xiàn)役橋梁的安全運營，管養(yǎng)單位必須建立有效的橋梁檢測和預(yù)警系統(tǒng)。定期對橋梁的劣化與受損情況進行全面檢測，依據(jù)受損情況現(xiàn)狀進行安全性評估，確定實際荷載能力，判斷是否對橋梁的承載力和耐久性構(gòu)成威脅。橋梁的承載力評估，我國目前主要采用檢測與計算相結(jié)合的方法對橋梁安全的承載力進行評定。管養(yǎng)單位在日常管養(yǎng)過程中對管養(yǎng)橋梁主要按照《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTGHll-204），對照橋梁技術(shù)狀況評定標準對管養(yǎng)橋梁按照五類橋梁的劃分進行區(qū)分并分別采取養(yǎng)護措施。需要時委托具有橋梁檢測資質(zhì)的單位進行檢測并采取措施進行加固維修。

3.2 橋梁補強加固原則

采用加固方案之前，須先考慮耗費少、功效快、不中斷交通、技術(shù)上可行、有較好耐久性等方面的要求。補強加固是通過加大或修復橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力的措施。因此橋梁加固工作一般以不更改原結(jié)構(gòu)形式為原則，只有在較復雜的情況下，才可考慮更改結(jié)構(gòu)形式。如果采用補強加固的方式仍不能達到交通運輸要求，則必須考慮進行重建橋梁的部分或全部。選擇橋梁加固方式時，必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，最好參考已經(jīng)成功完成補強加固的橋梁的施工。采用擴大或增加橋梁構(gòu)件斷面的方法進行加固前，應(yīng)考慮增加部分與原有部件的結(jié)合效果。

4 結(jié)語

由于橋梁病害發(fā)生的不確定性，橋梁維修加固又無現(xiàn)成的理論體系，因而橋梁維修加固工作是項探索性、實踐性較強的工作。只有不斷地積累經(jīng)驗，總結(jié)分析后期的使用效果，才能判斷維修加固方法的科學性、適用性和針對性。隨著我國橋梁建設(shè)的發(fā)展以及現(xiàn)有橋梁的老化，安全評估和加固補強必將成為橋梁工程中的一門新興學科，推動橋梁工程發(fā)展特別是橋梁的加固技術(shù)要求新工藝、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)。隨著科研工作的不斷深入以及廣大科研設(shè)計等人員的共同努力，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用將在今后的橋梁加固改造中發(fā)揮日益重大的作用。

參考文獻

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