混凝土梁式桥病害分析及加固技术

混凝土梁式桥病害分析及加固技术

梁式桥是我国应用最为广泛的桥型之一,在全国范围内占有较大的比重。早期修建的梁式桥,特别是20 世纪50～ 70 年代修建的梁式桥, 由于当时交通量小,修建时技术标准普遍偏低。随着交通量的不断增大, 特别是近期一般干线公路均要求达到汽车—20 级,挂车—100 的荷载标准, 因此,原有桥梁大多存在承载力不足的问题,不可避免的会出现损伤和病害,因此,必须加强病害的预防。对桥梁病害进行预防处理,首先要进行桥梁检查,必要时还须进行桥梁荷载试验,以掌握结构的技术状况和安全状态,分析病害的原因及严重程度,以便从安全、经济、适用等方面综合考虑是否进行维修加固。对可以进行维修加固的桥梁,也应区分情况,分析病害原因,采取相应的处治措施。

1.混凝土梁桥常见病害及产生的原因

混凝土结构桥梁病害从形式上有麻面、露筋、蜂窝、孔洞、掉角、腐蚀、老化、剥落、钢筋锈蚀、构件变形等，各种缺陷产生的原因不同，其危害有所差异，加固修补的方法也有所区别。这些缺陷降低了混凝土的强度，影响了结构的安全使用。总体上来说混凝土病害的成因与混凝土的工作环境与施工质量有着密不可分的联系，另外混凝土的设计缺陷、抗开裂能力等也是病害产生的重要原因。

1）设计方面

因设计造成梁板混凝土缺陷的原因很多，常见的有尺寸选择不当、设计因素考虑不周、计算出现错误等。如T梁、箱梁的腹板过薄、T梁腹板马蹄顶面斜度过小等，均易使混凝土浇筑困难、振捣不密实，出现蜂窝、麻面；钢筋布置过密、在有害气体侵蚀地区保护层太薄等。此外还会因为荷载考虑不周、计算错误等，梁板断面配筋不足，造成严重开裂甚

至倒塌事故。

2）施工方面

(1) 施工是造成混凝土梁板质量问题的最主要原因，常见的有施工方法落后、施工方案选择不当、施工工艺管理不严、原材料选用不合理等。如混凝土浇筑质量低下，普遍出现蜂窝麻面和孔洞；采用的钢筋强度不足，水泥强度偏低，砂石料品质差、含泥量大等，达不到设计要求，混凝土出现大量裂缝；集料的级配、混凝土配合比设计不佳，使集料间有较大空隙，浇筑成的混凝土容易形成蜂窝麻面。

3）运营管理方面

运营管理方面的原因主要是运营管理不善、维修不及时等。如现有车辆荷载超出了桥梁的承载能力，使桥梁长期处于超负荷状态，引起梁板出现裂缝、变形过大甚至倒塌事故；立交桥净高不足或车辆超高，车辆撞击梁板，造成混凝土脱落、钢筋裸露。

2.混凝土梁桥常用加固技术

1）体外预应力加固技术

对钢筋混凝土梁或板,采用对受拉区施以体外预应力加固,可以抵消部分自重应力,起到卸载的作用,从而较大幅度地提高梁的承载能力。其主要优点是:在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结沟的受力状况,提高承重结构的刚度、抗裂性能,且对墩台及基础受力状况影响很小。应考虑的问题是:施加预应力的方式方法,预应力损失的估计和减小预应力损失的措施,以及预应力加固的计算等。

该方法主要适用情况有:当混凝土梁中预应力筋或普通钢筋严重锈蚀及其他病害造成结构承载力下降;需要提高桥梁的荷载等级;用于控制梁体裂缝及钢筋疲劳应力幅度;适用于高应力状态下的结构,尤其是大型结构的加固等情况。

2）粘贴钢板加固技术

粘贴钢板加固是采用粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉边缘或薄弱部位,使之与结构物形成整体,从而提高梁的承载能力的一种加固方法。粘贴钢板加固法其施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平,试验资料表明，建筑结构胶的粘结抗剪强度随温度而变，当温度高于60℃时，强度开始下降。试件长期泡在水中，强度也有所降低，因而粘钢加固法广泛应用于无化学腐蚀桥梁结构中。

3）增大构件截面加固技术

增大构件截面的加固技术主要包括：加厚桥面板加固法、增焊主筋加固法、增大梁腋法。将原有桥面铺装拆除，在原桥面上浇筑钢筋混凝土补强层，以提高桥梁结构的抗弯刚度和承载能力，通常称为“加厚法”。这种方法由于加厚桥面使桥梁自重和恒载弯矩增加较多，一般只适用于跨径较小的T形梁、π形梁或板梁等。当梁的主筋应力超过容许范围，而又受到桥下净空限制时，可采用只增焊主筋的方法进行加固。增大梁腋法是将梁的下翼缘加宽加高，扩大梁的断面，在新增断面中增设主筋。

4）改变结构体系加固技术

这种加固、改造方法是通过改变桥梁结构受力体系,从而起到减小承重构件的应力,改善

桥梁性能，达到提高桥梁承载能力的目的。如简支转连续法；多跨简支梁转为先简支后桥面连续体系法;增加辅助墩法等。

5）增强桥梁整体性的加固技术

有些桥梁，梁的主体性能良好，但因横向联系薄弱，整体性差，而使承载能力降低，可采取加强横向联系的措施，以改善上部结构的荷载横向分布规律,从而达到提高结构整体承载能力的加固方法。一般用于无内横梁或少内横梁的T型截面及工字形截面梁式桥,工程上常在相邻主梁间增设现浇混凝土横梁或钢横梁来提高横向抗弯刚度。该技术的缺点是会对原结构造成一定程度的损伤,对于配筋较为复杂的区域或构件,不宜采用该方法加固设计,以免增加加固后的安全隐患。

6）灌浆法修补裂缝技术

一般裂缝有两种类型：一种是由于桥梁结构的强度或刚度不足，在外荷载作用下产生的裂缝；另一种是由于施工质量不好而出现的收缩裂缝。不管哪一种，只要裂缝的宽度和数量超出规范容许的限度，都会导致结构受力性能恶化，影响到承载能力和使用寿命。用灌浆法修补混凝土裂缝，根据裂缝宽度合理选用粘结剂，灌浆修补裂缝，一方面是靠粘结剂的粘结力将结构内部组织重新结合为整体，恢复应有的强度，另一方面阻断空气和水分进入梁体避免钢筋腐蚀。灌浆补强的效果在很大程度上取决于粘结剂的质量，要选择合理配比，拌制均匀。

2.选择加固技术方案原则

1）根据所需加固桥梁的缺陷性质、技术状况以及施工条件，选择某一种方法或几

种方法同时使用，以达到预期的加固效果。

2）采用加固方案之前,须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。

3）桥梁加固改造之后,无论结构性,承载能力,还是耐久性方面都能达到使用上的要求。

4）桥梁下部结构要有足够的承载能力，以满足上部结构加固后桥梁自重和通行荷载增加对基础的要求。如基础承载能力不足，则应采取措施首先加固下部结构。

正确分析桥梁病害成因,掌握不同类型桥梁、不同病害的特点,针对具体问题迅速简捷地制定相应对策,具有较大的经济价值和社会效益。