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摘要：为确保广泛分布于道路的大量混凝土桥梁的安全运营、延长混凝土桥梁的使用寿命,必须重视桥梁病害的研究和总结,采取有效的修复加固措施。本文主要阐述道路桥梁病害成因，常见的病害，公路桥梁加固的重要性，以及公路桥梁加固的方法。
关键词：混泥土桥梁，病害，成因，流程，加固
Abstract: in order to ensure the widely distributed in the road of the safety of the bridge concrete operation, prolong the service life of the concrete bridge, we must pay attention to the bridge diseases research and summarize, take effective repair reinforcement measures. This paper mainly expounds the road bridge diseases cause, common diseases, the importance of the highway bridge reinforcement, and highway bridge reinforcement method.
Keywords: mixes clay bridge, disease, cause, process, and reinforcement
中图分类号：U445 文献标识码：A文章编号：
近年来，随着各种重型车辆、工程用重型运输车的不断出现,公路桥梁负荷日趋加重,加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制,不少混凝土桥梁由于耐久性不足最终导致结构失效,有相当数量的混凝土桥梁损坏严重,或处于超期运营状态。若不重视桥梁病害的诊治,不采取有效的修复加固措施,任其发展,必将对桥梁安全性构成威胁。
1桥梁病害成因
桥梁结构应具有足够的强度，以承受作用于其上的重力和附加力；结构各部必须具有足够的刚度，以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形；结构各部尺寸必须具有适当大小，以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲，丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性，致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害，其具体原因如下：原设计荷载偏低，交通发展后车辆荷载增大，桥梁因承载能力不足而产生病害。结构设计中存在缺陷，如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理。桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施。不重视桥梁后期养护工作，没有及时消除己产生的病害。洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。
2公路桥梁存在的常见病害
2.1主拱圈裂缝病害：主拱圈中波纵向裂缝，检查时常发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝，肋、波连接处裂缝，各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝，拱肋裂缝，各孔拱肋均有横向裂缝，有不少是U形裂缝，这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内，横系梁裂缝。
2.2钢筋锈蚀病害：钢筋发生锈蚀时，锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上，从而对周围混凝土形成挤压，造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降，锈蚀剥蚀，使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小，对于以钢筋作为抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力，锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹，影响结构美观。
2.3墩台基础病害：桥梁墩台基础在常年使用过程中，除了承受上部构造荷载外，还将承受土压力，风力，流水压力，冰压力和浮力等等各种力的作用。另外，自然界各种因素的影响作用，以及由于过桥车辆的日益重型化，墩台基础经常受到过重荷载的作用，因此，桥墩台将会出现不同程度的损坏。
2.4主梁裂缝及主梁变形病害：主梁裂缝多发生在锚跨中部（正弯矩区）梁的下缘及悬臂梁根部（负弯矩区）上缘，后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂，属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面，雨水易从裂缝渗入梁内，引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
3公路桥梁加固的重要性
3.1在公路桥梁使用期间内，任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配筋偏小，钢筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品，不仅受自然环境的影响（如大气腐蚀、温度、湿度变化等），而且还受到使用环境的影响，难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。
3.2从经济上分析，桥梁加固可以节省大量投资，收到良好的社会经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施，不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用；而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成，早期设计施工的高速公的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害；同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运输的需求。
3.3同时桥梁的改造和加固，不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隱患。从发展中分析，旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力，使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
4公路桥梁加固的方法
4.1桥面铺装加固法
1）局部修复凿补法。将水泥混凝土铺装层的表面凿毛，深度以使骨料露出为准；用清水冲洗干净断面并充分润湿，涂刷上同标号的水泥砂浆（或其他粘结材料），最后在桥梁承载能力容许范围内，铺筑一层1～5cm厚的水泥混凝土铺装层。
2）重新浇筑混凝土面板。桥面板的破裂和其他损坏特别严重，混凝土质量或施工状况特别不良，且无适用的修补方法时，就必须采用重新浇筑新的混凝土桥面板的措施，施工时，将原有的行车道铺装全部拆除，再将行车道表面清扫干净，必要时铺入适量短钢筋，配置上1～2层钢筋网，浇筑整体化混凝土。
3）桥面补强层加固法。即在旧有桥面上，重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层，此方法既修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗弯能力，改善铰结梁板的荷载横向分布，从而提高桥梁的承载能力。
4）其他方法。如加铺一层沥青混凝土，采用混凝土粘结剂或环氧树脂材料修补法，钢纤维混土修补法，聚合物混凝土罩面法等。
4.2加大截面加固法
也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方式：一种是加厚桥面板；另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强，具有成熟的设计和施工经验，适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高，承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长，加固后的建筑物净空有一定减小。
4.3粘贴碳纤维增强塑料加固法
采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面，碳纤维与原结构形成新的受力整体，碳纤维与钢筋共同承受荷载，降低了钢筋应力，从而使结构达到了加固和补强效果。
4.4桥下部结构加固法
桥台特别是高度较大的桥台，受行车荷载和土压力作用，常见病害有桥台开裂、突起，翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小、水流不大的石拱桥，可采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。
4.5灌缝胶灌注法
当梁体变形及裂缝严重，承载能力下降。当梁体存在严重变形和裂缝，应加强桥梁观测及试验检测，分析原因，制定加固处理方对承载能力、刚度不足的梁体，首选用灌缝胶灌注处理裂缝，采用种植或粘贴钢筋加固法、新浇注混凝土增大梁体截面加固法、粘贴钢板筋加固法、粘贴碳纤维加固法、体外预应力加固法等方案进行结构补强，提高梁体的抗弯承载力。
参考资料：
[1]张庆芳，张志国 主编，公路桥梁混凝土结构设计原理，天津大学出版社，2010年07月
[2]王燕 主编，公路工程施工员培训教材，中国建材工业出版社，2010年10月
[3]黄广胜，高强轻质混凝土在公路桥梁上的应用研究，西南交通大学，硕士学位论文，2003年
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：混泥土桥梁，病害，成因，流程，加固
Abstract: in order to ensure the widely distributed in the road of the safety of the bridge concrete operation, prolong the service life of the concrete bridge, we must pay attention to the bridge diseases research and summarize, take effective repair reinforcement measures. This paper mainly expounds the road bridge diseases cause, common diseases, the importance of the highway bridge reinforcement, and highway bridge reinforcement method.
Keywords: mixes clay bridge, disease, cause, process, and reinforcement
中图分类号：U445 文献标识码：A文章编号：
近年来，随着各种重型车辆、工程用重型运输车的不断出现,公路桥梁负荷日趋加重,加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制,不少混凝土桥梁由于耐久性不足最终导致结构失效,有相当数量的混凝土桥梁损坏严重,或处于超期运营状态。若不重视桥梁病害的诊治,不采取有效的修复加固措施,任其发展,必将对桥梁安全性构成威胁。
1桥梁病害成因
桥梁结构应具有足够的强度，以承受作用于其上的重力和附加力；结构各部必须具有足够的刚度，以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形；结构各部尺寸必须具有适当大小，以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲，丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性，致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害，其具体原因如下：原设计荷载偏低，交通发展后车辆荷载增大，桥梁因承载能力不足而产生病害。结构设计中存在缺陷，如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理。桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施。不重视桥梁后期养护工作，没有及时消除己产生的病害。洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。
2公路桥梁存在的常见病害
2.1主拱圈裂缝病害：主拱圈中波纵向裂缝，检查时常发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝，肋、波连接处裂缝，各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝，拱肋裂缝，各孔拱肋均有横向裂缝，有不少是U形裂缝，这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内，横系梁裂缝。
2.2钢筋锈蚀病害：钢筋发生锈蚀时，锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上，从而对周围混凝土形成挤压，造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降，锈蚀剥蚀，使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小，对于以钢筋作为抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力，锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹，影响结构美观。
2.3墩台基础病害：桥梁墩台基础在常年使用过程中，除了承受上部构造荷载外，还将承受土压力，风力，流水压力，冰压力和浮力等等各种力的作用。另外，自然界各种因素的影响作用，以及由于过桥车辆的日益重型化，墩台基础经常受到过重荷载的作用，因此，桥墩台将会出现不同程度的损坏。
2.4主梁裂缝及主梁变形病害：主梁裂缝多发生在锚跨中部（正弯矩区）梁的下缘及悬臂梁根部（负弯矩区）上缘，后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂，属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面，雨水易从裂缝渗入梁内，引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
3公路桥梁加固的重要性
3.1在公路桥梁使用期间内，任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配筋偏小，钢筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品，不仅受自然环境的影响（如大气腐蚀、温度、湿度变化等），而且还受到使用环境的影响，难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。
3.2从经济上分析，桥梁加固可以节省大量投资，收到良好的社会经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施，不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用；而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成，早期设计施工的高速公的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害；同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运输的需求。
3.3同时桥梁的改造和加固，不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隱患。从发展中分析，旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力，使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
4公路桥梁加固的方法
4.1桥面铺装加固法
1）局部修复凿补法。将水泥混凝土铺装层的表面凿毛，深度以使骨料露出为准；用清水冲洗干净断面并充分润湿，涂刷上同标号的水泥砂浆（或其他粘结材料），最后在桥梁承载能力容许范围内，铺筑一层1～5cm厚的水泥混凝土铺装层。
2）重新浇筑混凝土面板。桥面板的破裂和其他损坏特别严重，混凝土质量或施工状况特别不良，且无适用的修补方法时，就必须采用重新浇筑新的混凝土桥面板的措施，施工时，将原有的行车道铺装全部拆除，再将行车道表面清扫干净，必要时铺入适量短钢筋，配置上1～2层钢筋网，浇筑整体化混凝土。
3）桥面补强层加固法。即在旧有桥面上，重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层，此方法既修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗弯能力，改善铰结梁板的荷载横向分布，从而提高桥梁的承载能力。
4）其他方法。如加铺一层沥青混凝土，采用混凝土粘结剂或环氧树脂材料修补法，钢纤维混土修补法，聚合物混凝土罩面法等。
4.2加大截面加固法
也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方式：一种是加厚桥面板；另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强，具有成熟的设计和施工经验，适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高，承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长，加固后的建筑物净空有一定减小。
4.3粘贴碳纤维增强塑料加固法
采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面，碳纤维与原结构形成新的受力整体，碳纤维与钢筋共同承受荷载，降低了钢筋应力，从而使结构达到了加固和补强效果。
4.4桥下部结构加固法
桥台特别是高度较大的桥台，受行车荷载和土压力作用，常见病害有桥台开裂、突起，翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小、水流不大的石拱桥，可采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。
4.5灌缝胶灌注法
当梁体变形及裂缝严重，承载能力下降。当梁体存在严重变形和裂缝，应加强桥梁观测及试验检测，分析原因，制定加固处理方对承载能力、刚度不足的梁体，首选用灌缝胶灌注处理裂缝，采用种植或粘贴钢筋加固法、新浇注混凝土增大梁体截面加固法、粘贴钢板筋加固法、粘贴碳纤维加固法、体外预应力加固法等方案进行结构补强，提高梁体的抗弯承载力。
参考资料：
[1]张庆芳，张志国 主编，公路桥梁混凝土结构设计原理，天津大学出版社，2010年07月
[2]王燕 主编，公路工程施工员培训教材，中国建材工业出版社，2010年10月
[3]黄广胜，高强轻质混凝土在公路桥梁上的应用研究，西南交通大学，硕士学位论文，2003年
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。