混凝土橋梁檢測(cè)與加固技術(shù)的應(yīng)用

舒春生

（甘肅天成道橋勘察設(shè)計(jì)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，橋梁荷載的等級(jí)也隨之增加，現(xiàn)有橋梁已無法滿足交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展的需要，加之車流量的急劇增加以及嚴(yán)重的車輛超載現(xiàn)象，給公路橋梁帶來了較嚴(yán)重的損傷，使得橋梁的使用年限大大縮短。此外，部分既有橋梁由于惡劣的運(yùn)營(yíng)環(huán)境，長(zhǎng)期受到酸堿鹽腐蝕和凍融循環(huán)等因素的影響，使得橋梁耐久性降低，已經(jīng)不能提供安全使用的能力。建筑物重建是最浪費(fèi)資源、財(cái)力、人力的手段，所以采取此種方法萬不可行，而且會(huì)影響正常的車輛通行。因此，通過對(duì)仍具有一定可利用價(jià)值的公路橋梁進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)估，應(yīng)用一定的技術(shù)手段對(duì)其加固，以達(dá)到提升性能，減少資源浪費(fèi)，節(jié)約大量資力，具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

1 常見橋梁病害分析以及檢測(cè)加固原則[1-5]

在每座具體橋梁上，病害產(chǎn)生的原因并不會(huì)完全相同，但是歸納、總結(jié)眾多橋梁檢查資料，仍可得出常用橋梁產(chǎn)生病害和缺陷。

1.1 常見橋梁的病害

我國(guó)現(xiàn)服役橋梁30多萬中，存在安全問題和耐久性問題的橋梁約占總數(shù)的50%，而這些橋梁中的30%約9 597座屬于危橋。而對(duì)這些橋梁的檢測(cè)，診斷，評(píng)估及加固，便成為了解決橋梁?jiǎn)栴}的重中之重。

橋梁病害的主要形式有：

（1）最常見的形式便是裂縫，裂縫的出現(xiàn)，在所難免。而且裂縫的產(chǎn)生并不是單一因素造成的結(jié)果，多因素的混合結(jié)果為主，如施工材料不當(dāng)，施工過程中養(yǎng)護(hù)不周，天氣惡劣，超載運(yùn)行等因素均會(huì)造成裂縫，出現(xiàn)裂縫后會(huì)出現(xiàn)許多引發(fā)病害，裂縫會(huì)逐漸發(fā)展，導(dǎo)致鋼筋裸露，從而引發(fā)銹蝕，導(dǎo)致承載力低下，最終破壞，坍塌。產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)的重大影響。

（2）混凝土的碳化，鋼筋的銹蝕因素之一就是混凝土碳化深度過大，最終造成橋梁整體使用年限降低或者發(fā)生重大事故。

（3）結(jié)構(gòu)受力超出設(shè)計(jì)承載力，在荷載的長(zhǎng)期作用和天氣條件影響下，橋梁承載力逐漸降低，導(dǎo)致梁體斷筋，極限強(qiáng)度降低發(fā)生破壞。

（4）外部因素影響，人為破壞，天災(zāi)等對(duì)橋梁產(chǎn)生的難以彌補(bǔ)的破壞。

1.2 橋梁檢測(cè)內(nèi)容

首先制定方案并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，同時(shí)選定檢測(cè)技術(shù)與方案以提供數(shù)據(jù)支持。方案如下：

（1）橋梁外觀的檢測(cè)：觀察有無明顯裂縫或者結(jié)構(gòu)有無明顯變形，如沉降不均，結(jié)構(gòu)破壞，構(gòu)造尺寸的變化，檢查結(jié)果反映實(shí)物現(xiàn)狀。

（2）承載力的檢測(cè)：如外觀性狀無明顯變化，應(yīng)檢測(cè)其承載力是否滿足標(biāo)準(zhǔn)承載力。

（3）材料檢測(cè)：以鋼筋混凝土材料檢測(cè)為例，應(yīng)檢測(cè)混凝土材料和鋼筋材料為主，主要有，保護(hù)層的碳化深度，裸露的鋼筋與混凝土中銹蝕程度，鋼筋長(zhǎng)度是否達(dá)標(biāo)。

（4）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。

1.3 加固準(zhǔn)則

（1）新加固結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足更換后的應(yīng)力，并保證切實(shí)有效。

（2）使新結(jié)構(gòu)與原有結(jié)構(gòu)的接觸面應(yīng)盡可能地?cái)U(kuò)大，提升整體性。

（3）加固結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量保持原有結(jié)構(gòu)外觀，保持原有結(jié)構(gòu)的美觀性。

（4）加固方案應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的統(tǒng)一，方便快捷的技術(shù)，合理使用的經(jīng)濟(jì)，迅速安全的施工都需要考慮到位。

1.4 承載力計(jì)算方法

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施加加固過程，計(jì)算斜截面承載力：

式中：Vb為結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算值；Vbrc為結(jié)構(gòu)加固前所受剪力；Vbcf為加固結(jié)構(gòu)所受剪力；εcfv為加固結(jié)構(gòu)的極限應(yīng)變；?為加固結(jié)構(gòu)系數(shù)；ncf為結(jié)構(gòu)黏貼層數(shù)；tcf為加固結(jié)構(gòu)厚度；wcf為加固結(jié)構(gòu)寬度；Scf為加固結(jié)構(gòu)間距；hcf為加固結(jié)構(gòu)高度；λb為結(jié)構(gòu)橫截面剪跨比。

根據(jù)以上公式進(jìn)行加固結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算，并與設(shè)計(jì)承載力進(jìn)行比較，要求，加固承載力不得小于設(shè)計(jì)承載力。

2 實(shí)際案例分析

2.1 橋梁概況

甘肅省某大橋于1980年加固竣工通車，全橋長(zhǎng)293 m，雙向六車道，車行道寬26.6 m，人行道寬45 m中央隔離帶寬1.5 m，總寬32.6 m。橋體上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土梁式橋，下部三柱灌注樁12孔，承載能力為汽—20級(jí)，掛—100 t。

2.2 橋梁檢測(cè)

（1）橋梁外觀檢測(cè)，采用目測(cè)法檢測(cè)橋梁外觀，并向早期建設(shè)部門咨詢大橋建設(shè)施工與后期養(yǎng)護(hù)過程中產(chǎn)生的不良現(xiàn)象，以掌握橋梁基本現(xiàn)狀，掌握大橋基本性能。

（2）保護(hù)層檢測(cè)，主要檢測(cè)對(duì)象為混凝土保護(hù)層厚度以及強(qiáng)度，采用儀器為HT—225A回彈儀，測(cè)的數(shù)據(jù)采用規(guī)范中公式進(jìn)行計(jì)算，得到混凝土強(qiáng)度。然后使用ZBL—R620對(duì)鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行測(cè)定，以測(cè)得鋼筋保護(hù)層實(shí)際厚度。

（3）混凝土碳化深度檢測(cè)，主要檢測(cè)對(duì)象為混凝土（梁），采用的方法為，化學(xué)與儀器混合測(cè)量方法，首先將酚酞就幾個(gè)溶液均勻涂抹在混凝土結(jié)構(gòu)表面，若變紅，則說明結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生碳化，然后對(duì)已經(jīng)發(fā)生碳化的地點(diǎn)進(jìn)行碳化深度檢測(cè)，本次采用LR—TH10混凝土數(shù)字碳化深度測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度檢測(cè)結(jié)果

2.3 加固方案

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，為遵循整體性原則和強(qiáng)度與剛度原則，最終采用碳纖維加固方式處理。加固方式見圖1。

圖1 碳纖維布黏結(jié)方式

2.4 加固過程

（1）首先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，查看是否需要大型支撐點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)是否混亂，之后清理，材料進(jìn)場(chǎng)，人員就位。

（2）然后將混凝土表面和裸露鋼筋進(jìn)行清理并打磨，將表面軟弱部位去除，碳化層去除，銹蝕部位清理干凈，將棱角打磨平整，直至結(jié)構(gòu)整體平整干凈。

（3）接下來調(diào)配底膠，將裂縫，坑洼部位進(jìn)行平整，并且在涂抹過程中注意厚度，控制其厚度在1.0 mm以內(nèi)。

（4）待底膠完全凝結(jié)以后（大概 1～2 h），涂抹一層按要求調(diào)配好的樹脂，涂抹過程中注意進(jìn)行再次平整，同時(shí)控制厚度，大約2～3 mm，保持整體性。

（5）樹脂涂抹范圍應(yīng)以碳纖維布大小確定，樹脂涂抹完畢將碳纖維布黏貼在樹脂上，碳纖維布搭接部位用浸漬膠黏貼，搭接長(zhǎng)度大約為100 mm以上。壓實(shí)，并反復(fù)滾壓，使其接觸良好沒有氣泡或漏洞。

（6）黏貼碳纖維布以后，應(yīng)再涂抹一層樹脂，以用來起到保護(hù)作用，同時(shí)做好防水防污染措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)間大約1 d時(shí)間。

2.5 加固結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

加固結(jié)構(gòu)施工完成以后，應(yīng)及時(shí)設(shè)立監(jiān)控點(diǎn)，以及時(shí)監(jiān)控加固結(jié)構(gòu)是否滿足加固后的橋梁性能，如：是否有新的裂紋產(chǎn)生，各構(gòu)件是否堅(jiān)實(shí)牢靠，影響如何：能否承受上部荷載，在荷載作用下橋梁整體變形如何：加固后，混凝土構(gòu)件的物理力學(xué)性能是否滿足橋梁長(zhǎng)期受力。

3 結(jié) 論

（1）檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，橋梁整體表面破損嚴(yán)重，鋼筋出現(xiàn)銹蝕狀態(tài)，混凝土發(fā)生碳化，碳化深度在3.5～5.0 mm范圍內(nèi)，分布不均。

（2）使用碳纖維布加固橋梁，橋梁整體結(jié)構(gòu)裂縫基本消失，使用性能得以延續(xù)，混凝土強(qiáng)度大大提升，同時(shí)提升了表面防水防污染性能。

（3）監(jiān)測(cè)工作要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握，以確保橋梁安全以及交通安全得以保障。