公路桥梁病害分析及加固措施

杜 菊 平

(山西顺达高速公路技术咨询有限公司，山西 太原 030012)



公路桥梁病害分析及加固措施

杜 菊 平

(山西顺达高速公路技术咨询有限公司，山西 太原 030012)

从自然环境、路面裂缝、地基不均匀沉降等方面，分析了公路桥梁产生病害的原因，并提出了公路桥梁超载、碳纤维加固、锚喷处理等一系列桥梁加固措施，有利于延长公路桥梁的使用年限。

公路桥梁，路面裂缝，加固措施

1 公路桥梁的主要病害原因分析

针对公路桥梁结构来讲，一般常见病害影响包括自然环境因素和非自然环境因素。其中环境因素的影响包括桥梁路面裂缝、地基不稳沉陷、桥梁顶端破坏等。那么以下就这些影响因素针对分析。

1.1 自然环境的影响因素分析

一般自然环境因素对桥梁结构的影响就是路面刻蚀、混凝土被碳化。一般情况下，桥梁上面都会出现好多的刻蚀。这些刻蚀不仅影响到桥梁的路面外观，而且还会因为刻蚀将钢筋暴露出来，风雨洗礼后容易生锈，造成结构破坏，大大缩短了桥梁的使用寿命。其次，桥梁路面的混凝土的成分大多含有Ca(OH)2，然而空气中含有大量的CO2成分，那么空气中的CO2成分就会和混凝土中的Ca(OH)2产生化学反应生成CaCO3，这就直接影响到了钢筋混凝土的pH值，造成pH值下降，从而降低桥梁的稳定性。其次，在很多桥梁结构施工时，用的钢筋都没有采用防腐处理，那么当混凝土受到自然条件的侵蚀后，pH值下降后就会直接加快钢筋的腐蚀速度，大大缩短桥梁的使用寿命(见图1，图2)，从而造成工程人力、物力的浪费，并耽误交通的顺利通行。

1.2 桥梁的路面裂缝的影响因素分析

在很多时候，桥梁路面在使用过程中会出现好多的裂缝，而且裂缝一直是影响桥梁稳定结构的主要危害。一般造成桥梁路面出现裂隙的原因有：

1)在桥梁路面通过的车辆造成的摩擦和承受的压力以及在行车过程中急刹车摩擦都是造成裂隙出现的原因，而且在公路运输过程中，很多车辆都是超载或者超速行驶，这就造成路面受压严重，长期以往就会加快桥面出现裂缝的速度。

2)由于我国的桥梁结构是用一些较大压实度和密度强度都很大的半刚性结构，那么如果温差较大就会使桥面的铺装结构因为热胀冷缩出现以及承重压力变化大出现大量的裂缝。

3)在施工中，由于很多混凝土的配比不合理，那么就造成了在铺设混凝土后出现初步板结，然后车辆在通过后就会对路面造成挤压，从而出现大裂缝。并且随着时间的变长裂缝会越来越大，甚至出现路面坑洼。

1.3 桥梁顶端损坏的病害因素分析

对整个桥梁结构施工中，桥梁顶端的伸缩裂隙是最容易出现变形，进而损坏，而且修起来也很困难。那么造成桥梁顶端出现损坏变形的主要原因是：在桥梁顶端的施工设计中出现计算错误，从而导致计算数据有误。而且桥梁两端头是车辆通过最容易破损的伸缩装置的部分。有时候在桥梁施工时，由于施工操作不当就会造成桥梁顶端没有合理的安装防护措施，那么在路面受到较大的冲击力时就会加快伸缩装置的损坏，从而加快缩短桥梁的使用寿命。

1.4 桥梁的地基不均匀病害因素分析

一般造成桥梁损害非自然因素中地基不均匀，造成沉降是最主要的因素。一般情况下，由于地基的地质条件不同，那么它们对地面施加的力的承受能力不一样，造成地基不同程度的沉降，进而出现裂缝，甚至出现桥梁坍塌的现象。那么造成地基不均匀的原因有：在施工中没有提前对地质条件进行精确的勘测分析，造成方案设计有误。其次，在施工中，很多操作不合理，造成施工不合理。最后，地基不均匀有时也受自然地理因素的影响。例如，某工程为一大桥危桥维修项目(K16+685.00)，该桥位于某省道某境内。全桥长396.08 m，本桥原设计全宽12.5 m，净宽9 m，两侧各1.75 m人行道护栏。由于该桥坐落于软土地基上，桥两端填土高度高，桥自身坡度又较大，所以在拆除前在桥两端的桥台上、第二跨、第十七跨设置观察点，随时观察在拆除过程中桥台、第二跨、第十七跨观察点数据的变化(高程和位移)，如数据变化异常，必须立即停止施工，报业主、监理及设计单位，重新研究确定方案后，再予以实施。

地基不均匀导致桥面变形见图3。

2 公路桥梁加固措施

2.1 公路桥梁超载加固措施

为了能够从根本上解决问题，就需要提高公路桥梁的承载能力，对于桥梁的桥面铺装以及桥梁铰缝的破坏，在维修中，梁与梁之间利用纵向、横向联结，形成连续性梁桥以此来提高桥梁的整体承载力，主要做法如下：

对桥面铺装进行铣刨，对于桥梁的混凝土残渣进行人工凿除，同时在主梁顶面钻孔处理，采用环氧砂浆或者其他的粘合剂进行竖向短钢筋植入，短钢筋可根据现场实际情况确定钢筋长度，钢筋长度应考虑钢筋伸入到铺装层当中部分，使其和桥面的铺装钢筋网进行有效连接，能够和主梁融为一体。沿着铰缝的边沿植入短钢筋，并且互相进行搭接，将铰缝的横向传力有效加强。

设置沥青铺装，应确保沥青混凝土厚度，太薄的沥青层在车辆的碾压下容易遭到破坏。水泥混凝土铺装适当加厚，不仅能够将主梁的承载能力提高，还可以对桥梁的横向刚度提高，提高桥梁的横向荷载，使得将重车道的荷载有效分配到主梁。所以，还需要将桥面的横向步筋加强，加密、加粗，桥面铺装钢筋网中横向的钢筋，以实现有效的横向传力，配筋设计应通过计算确定，要把实际调查的荷载用作验算荷载，对结构配筋等进行修正，计算中内力组合等各种系数可参照挂车验算荷载的取值选定，以保证桥梁的使用安全。

2.2 裂缝的处理措施

裂缝的处理主要就是需要对裂缝进行修补，将混凝土结构的防水性、耐久性有效恢复，对于比较小的裂缝，可对裂缝进行填充和涂抹防水材料。对于宽度及深度较大的裂缝，需在裂缝中利用水泥混凝土进行填补或者利用树脂等高性能防水材料填补。防水材料的主要成分为环氧树脂，因此利用低速低压注入法注入。干缩裂缝主要在混凝土施工完成之后出现，这是因为施工管理不到位，后期养护时间短，在混凝土完成之后还需要做好相应的养护工作。

裂缝的修复案例分析：某线某段9号桥梁为某线段的第9座桥梁。现改造施工里程为K10+160。桥梁结构形式为2-16 m的钢筋混凝土空心板简支桥梁，桥台为重力式U形桥台。桥面宽度为26.084 m。桥面与线路斜交，交角为30°，线路为双向四车道，设计荷载等级为汽—20，挂—100级。

裂缝治理工序：首先，需要将裂缝标识出来，利用角磨机将裂缝周边的杂物打磨干净，同时利用丙嗣(如有油泽等)将裂缝两侧20 cm～30 cm边缘处擦洗干净，再利用背负式吹风机或类似设备吹干净松散杂物。同时，为了能够将混凝土裂缝中充满胶液，同时还要确保压力，并且确保浆液不产生外渗，就需要利用化学胶液掺入滑石粉拌和成的胶泥将灌浆嘴间隔30 cm～50 cm粘贴在纵向裂缝处，并且使用这种胶液对灌浆嘴和裂缝表面进行封闭，在6 h后进行封口胶固化。其次，进行压气试验，在化学胶液封闭带硬化后进行气压试验，气压控制在200 kPa～400 kPa，对漏气部位再次进行封闭，待完成后采用超声波或钻孔取样检查裂缝饱满情况。

2.3 碳纤维加固技术

1)加固过程中，基层的处理非常重要。基层的处理结果会直接影响碳纤维的粘结质量，基层处理要求为清洁、无浮渣、平整。在使用碳纤维加固结构前，必须要先打磨构件的表面，将表面剥蚀、酥软的混凝土打磨脱落，在露出新的完整的结构层后，用碳纤维材料将表面修整平整。

2)粘贴碳纤维材料时，需要注意粘结的性能，这与滚压材料密实度有关。在粘贴过程中，必须进行多次反复滚压，尽可能的排除材料间的气泡，防止气泡影响粘结的性能。

3)粘结的质量和环境相关，环境因素主要包括温度和湿度。温度过低或过高，湿度过大都是会减弱材料的粘结质量。规范规定，当气温连续5 d平均气温低于5 ℃时属冬季施工，所以在施工中要采取措施，低于5 ℃浸渍树脂固化和强度会受到影响，因此必须立即停止施工；而当温度大于60 ℃时，必须采取隔热防护措施，才能进行施工处理工作。

2.4 锚喷处理技术

锚喷处理主要就是利用喷锚设备以及速凝剂进行施工的一种桥梁加固技术，这种技术加固在桥梁的上部结构的加固处理中效果较好。锚喷在运输和浇筑以及捣固中将其工序合并，这种设备比较简单以及机械化程度很高，这样在施工当中就能够提高成本以及提高施工效率。同时在施工中加入一定的速凝剂，其加固具有凝结快、强度高的特点。速凝剂质量要求，检验必须满足国标、行标、规范及施工技术的要求，技术指标需经过相应的等级试验检测机构通过试验检测予以确定。

2.5 桥梁加固增强方法

梁式桥上部结构加固的主要方式有改变结构体系、加大截面积和体外预应力加固法等。

1)改变结构体系加固主要是增加桥墩、增设钢架叠合梁等，以提高承载能力；2)加大截面法主要是适用于原上部结构截面面积偏小，下缘拉应力不足超出允许值导致承载能力不足且桥下净空允许时的桥梁上部结构加固方法；3)体外预应力运用比较灵活使用广泛，适用于多种桥梁上部加固，主要是用高强钢筋或钢绞线作为施力工具在桥梁上部机构体外施加预应力，从而提高旧桥的承载能力。

3 结语

当前，交通运输业在我国国民经济中起着重要的作用，是经济发展的重要组成部分。道路桥梁所产生的安全隐患问题非常的明显，对于桥梁进行加固是具有非常高的经济以及社会效益，所以，加强对道路桥梁的加固维护以及相应的技术改造工作是有必要的也是非常重要的工作。

[1] 刘 尧.公路桥梁在大件运输中的若干问题研究[D].杭州：浙江大学,2006.

[2] 关建昌.公路桥梁加固的实用技术探讨[J].科技风,2014(15):158.

[3] 王天罡.关于公路桥梁加固的相关探讨[J].科技致富向导,2012(17):309.

Highway bridge diseases analysis and reinforcement measures

Du Juping

(ShanxiShundaHighwayTechnologyConsultingCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Starting from aspects of natural environment, pavement cracks and uneven foundation subsidence, the article analyzes highway bridge diseases causes, and puts forward a series of bridge reinforcement measures including highway bridge overload, carbon-fiber reinforcement, anchor spraying treatment and so on, which will be good for prolong the highway bridge service cycle.

highway bridge, pavement cracks, reinforcement measures

1009-6825(2016)05-0190-02

2015-12-02

杜菊平(1980- )，男，工程师

U445.72

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