關(guān)于鐵路混凝土橋梁加固施工技術(shù)探究

李浩然

（中鐵十九局集團第一工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

隨著橋梁使用時間的推移，橋梁正逐漸呈現(xiàn)在老化中，并且以往的鐵路橋梁受到當時施工技術(shù)等各方面客觀因素的影響，質(zhì)量水平相對落后。因此，為保障以往鐵路橋梁正常使用就需要使用混凝土加固施工技術(shù)，對原有的鐵路橋梁進行混凝土結(jié)構(gòu)加固工作，這也是國內(nèi)外建筑工程行業(yè)所關(guān)注的重點之一。

1 橋梁加固概念與原因

橋梁加固，就是針對出現(xiàn)問題的橋梁，采取混凝土結(jié)構(gòu)加固的方式來提高其使用壽命和承載能力，使其能夠更好的適應(yīng)新的使用條件。橋梁往往會隨著時間的推移逐漸老化，無論是自然環(huán)境因素的影響，還是在使用過程中不可避免的損耗，都是造成橋梁需要加固的必然原因之一，綜合來說橋梁需進行混凝土加固主要受3個因素的影響。

（1）在橋梁項目建設(shè)時就存在一定的缺陷，尤其是較為古老的橋梁，受到當時的材料、設(shè)計、工藝等方面的制約，這類橋梁的安全度較低，使用存在一定的危險性，因此需采用施工技術(shù)對其進行加固和補足。

（2）橋梁受到時間的推移而使承載能力減弱，衡量橋梁功能的重要標準之一就是承載能力，承載能力下降會導(dǎo)致橋梁質(zhì)量問題的出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)老化與破損是主要表現(xiàn)形式，所以加固技術(shù)能夠恢復(fù)橋梁原有的承載能力。

（3）橋梁的設(shè)計問題，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，交通出行的需求越來越大，橋梁車輛通行大幅度增加，橋梁本身以無法滿足新的承載需要，對其加固后才能更好的滿足社會需要，當然也不能排除天災(zāi)的因素，類似洪汛、地震等自然界對橋梁產(chǎn)生的破壞，此情況下也需要對橋梁進行修復(fù)加固。

2 橋梁病害情況分析

（1）通常橋梁病害是由多種因素形成，如裂縫問題就是混凝土結(jié)構(gòu)橋梁中較為普遍的病害之一，目前情況下所有的橋梁建筑均會有裂縫產(chǎn)生，裂縫對橋梁的傷害視嚴重程度而定。例如，嚴重的裂縫會損害橋梁的整體結(jié)構(gòu)，對橋梁的安全造成極大威脅，同時裂縫也會隨著其他因素的影響逐漸擴大損壞，輕微裂縫會受到外界環(huán)境變化逐漸加深，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)性損壞。較為普遍的裂縫是局壓裂縫和彎曲裂縫，局部壓力裂縫簡稱為局壓裂縫，通常是由于橋梁設(shè)計階段的混凝土抗壓強度計算有誤，導(dǎo)致橋梁局部承載力不符合使用需求，因此會在超載壓力的情況下會產(chǎn)生局部裂縫病害，甚至局部的混凝土?xí)粔核?，彎曲裂縫則是受拉區(qū)拉力超過混凝土抗拉強度時產(chǎn)生，彎曲裂縫會從彎矩的最大截面附近出現(xiàn)。

（2）裂縫會隨著時間變化而逐漸從小縫隙變?yōu)榫W(wǎng)狀裂縫，究其橋梁病害產(chǎn)生的根本，一般都是由于混凝土本身出現(xiàn)的問題才產(chǎn)生，在混凝土的攪拌階段需要一次性完成，并且攪拌均勻，而部分施工由于客觀因素的影響，運輸和攪拌之間都存在一定的時間差，在此過程中就出現(xiàn)混凝土本身水分蒸發(fā)的情況，水分少于預(yù)期進行混凝土澆筑坍落度降低，就會導(dǎo)致裂縫，并且混凝土澆筑完成后養(yǎng)護期間受到惡劣天氣影響，又或者養(yǎng)護不到位均會讓混凝土表面異常干燥，混凝土內(nèi)部強度就無法達到相應(yīng)指標，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，與此同時鋼筋問題也會引起裂縫，尤其是當橋梁使用時間較長后，內(nèi)部鋼筋生銹與受到腐蝕后，銹蝕物質(zhì)會讓鋼筋產(chǎn)生一定的體積膨脹，以此產(chǎn)生內(nèi)部膨脹應(yīng)力，當膨脹應(yīng)力達到一定程度就會引起裂縫。

（3）根據(jù)不同的原理剝蝕問題也分為不同種類，首先是較為普遍的凍融剝蝕，在外界溫度變化較大的情況下，混凝土內(nèi)部空隙水分結(jié)冰膨脹，變現(xiàn)為從外部逐漸向內(nèi)部剝蝕的破壞現(xiàn)象，剝蝕現(xiàn)象會讓混凝土橋梁的節(jié)點結(jié)構(gòu)部分快速老化，降低橋梁整體的承載能力，甚至隨著時間變化造成結(jié)構(gòu)性破壞。除凍融剝蝕外還有水質(zhì)剝蝕、風(fēng)化剝蝕、沖磨剝蝕等。

（4）混凝土材料的碳化，它會使橋梁的結(jié)構(gòu)變得更加脆弱，造成橋梁使用安全方面的問題。另外，自然因素也有較大比重，如基礎(chǔ)的不均勻沉降會引起橋梁結(jié)構(gòu)性破壞。橋梁病害發(fā)生在其他部位有，如下部墩臺及基礎(chǔ)的病害，主要表現(xiàn)為承載力不足及基礎(chǔ)均勻沉陷，甚至導(dǎo)致基礎(chǔ)的滑移和傾斜，橋墩和前面則會出現(xiàn)裂縫，裂縫進而引發(fā)鋼筋外露和銹蝕等情況。較為嚴重的結(jié)構(gòu)性破壞通常是由伸縮縫與支座2個原因，伸縮縫引發(fā)結(jié)構(gòu)性破壞是由于設(shè)計與材料問題，多為施工階段遺留下的問題，支座也是如此，除重大自然災(zāi)害情況以外，支座的設(shè)計會考慮到很多，因此支座通常是施工階段造成的位置偏移，進而引發(fā)功能喪失、支撐不穩(wěn)等情況，嚴重威脅橋梁行車安全。

3 鐵路混凝土橋梁加固施工技術(shù)

（1）混凝土橋梁加固技術(shù)有很多種類，依據(jù)我國目前情況，較為普遍的有5種，首先是要增大構(gòu)件截面，增大主梁的截面有助于提高整體承載能力，在原有的橋梁基礎(chǔ)上進行構(gòu)件截面增加，將原有構(gòu)件截面截斷后接長箍筋，但此種施工方法較為復(fù)雜，容易造成殼橋梁本身的結(jié)構(gòu)破壞，因此只適用于無法增加主梁高度的橋梁改造工作。除主梁截面增大外，還能進行橋肋混凝土截面的增加。橋面截面的增加，增加輔助構(gòu)件也是橋梁加固技術(shù)中效果較為顯著的方法，例如，橋梁本身承載力無法完成任務(wù)時，就增加主梁來進行解決，增加主梁需要較長施工時間，因此不適用與交通要道橋梁，并且工程量較大，施工工藝復(fù)雜，除此之外橫隔梁、微彎板等輔助構(gòu)件均能增加。

（2）除了在橋梁上增加構(gòu)件以外，提高橋梁承載能力也是加固技術(shù)的一種，例如，粘貼鋼板來加強橋梁支撐能力，當然粘貼鋼板需要支護機械設(shè)備的配合，成形也比較困難，投入施工成本較大，后期維護也比較復(fù)雜，因此一般橋梁加固并不會選擇粘貼鋼板，如需要對橋梁進行臨時加固，則可以采用粘貼玻璃鋼的形式來實現(xiàn)。

（3）橋梁問題較小的情況下，采取局部修補完成得更快，成本更低，能盡量不影響橋梁的使用。病害以裂縫為主，針對裂縫的修補可以對橋梁表面進行抹灰，裂縫的部分需要用施工水泥漿等材料進行填充涂抹，起到修補的作用，表面噴漿需要評估裂縫產(chǎn)生的原因，再利用對裂縫噴漿的方式來處理表面裂縫，在漿液的基礎(chǔ)上澆筑一層高密度混凝土，從而修補裂縫。當出現(xiàn)裂縫較深的情況時，要在灌漿時施加一定壓力，將修補漿液灌入裂縫深處，在修補的同時也能提高原有強度。漿液的使用要根據(jù)現(xiàn)場橋梁病害情況來選擇，例如，水泥漿液、化學(xué)漿液等，根據(jù)實際情況合理選擇漿液才能達到最佳的裂縫修補效果。

（4）體外預(yù)應(yīng)力橋梁加固技術(shù)，此方式的原理就是用高強度鋼絲等材料將橋梁承載力轉(zhuǎn)移到橋梁上方結(jié)構(gòu)上，部分的承載力并預(yù)加產(chǎn)生的反彎矩抵消，從而達到提高老舊橋梁承載能力的目的。在主梁下方受拉區(qū)采用預(yù)應(yīng)力材料，通過張拉對主梁本身產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，在此作用下讓梁體上拱抵消自重應(yīng)力，減小橋梁架構(gòu)變形程度，加強橋梁受力能力。體外預(yù)應(yīng)力橋梁技術(shù)能極大提高橋梁承載能力，適用于跨徑較大的橋梁，是目前我國大跨徑橋梁和加固改造施工普遍采用的方法之一，體外預(yù)應(yīng)力橋梁加固技術(shù)主要采用鋼筋和高強度鋼絲完成，并且不受外界季節(jié)的限制，簡化了橋梁加固改造工程的繁瑣程度，既提高了橋梁抗疲勞能力，還可提高橋梁的整體荷載。

（5）使用碳纖維來進行橋梁改造的加固工程，碳纖維相比混凝土更具優(yōu)勢，因此可以將碳纖維材料粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)表面，提高其受力節(jié)點，在有結(jié)構(gòu)問題的構(gòu)件上，碳纖維可以防止構(gòu)件的變形繼續(xù)擴大，提高構(gòu)建受力能力，從而起到橋梁加固的作用。通常碳纖維加固技術(shù)使用在增強構(gòu)件抗彎剛度與減少構(gòu)件撓度中，使用碳纖維布能讓施工更加簡單靈活，并且施工周期較短，適用于大部分橋梁加固工作。

4 結(jié)束語

隨著時間的推移和需求的增加，我國的很多橋梁都面臨著加固改造問題，橋梁加固施工有很多種方式，各有其適用的情況和特征，施工單位需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況來選擇加固施工技術(shù)，保證橋梁加固能夠達到預(yù)設(shè)需求。鐵路橋梁作為我國交通運輸?shù)闹匾M成部分之一，肩負著人民出行和運輸?shù)闹匾?zé)任，也為我國經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻，只有做好橋梁加固施工，才能保證橋梁質(zhì)量與安全，從而帶動經(jīng)濟發(fā)展。