论文部分内容阅读
【摘 要】 随着社会经济的快速发展，市政道路建设规模的扩大，对市政道路建设的要求也越来越高。我们应该严格重视桥梁的加固，因为旧桥梁加固，不仅能保证安全，而且在成本控制方面给予我们极大程度上的节约。提高桥梁承载能力，适应车辆荷载增长的变化，以保证公路运输的安全、畅通。本文分析了桥梁结构的病害及其加固技术。
【关键词】 桥梁病害;成因;加固技术
一、路桥病害形成原因
桥梁结构一定要具備充足的强度，进而才能承受住作用在上面的重力与附加力;结构各部位一定要有充足的刚度，促使它在荷载作用下不会产生太大的挠曲与变形;结构各部尺寸大小要适宜，从而使得它能够承受住轴向压力，构件不会发生屈曲，导致稳定性丧失。与此同时结构必须具备极高的耐久性。因为作用荷载较为随机，材料强度又具有离散性，制造和施工质量又具有分散性，价值计算假定也有近似性，因而促使长期使用期间桥梁结构形成病害，其具体原因主要表现在以下几个方面：
1、原来的设计荷载所预留的安全系数比较低，交通发展后因为车辆荷载变大（特别是超载和超速）现象的出现，使得桥梁由于承载能力不够而出现结构性破损病害。
2、桥梁的结构设计里存在缺陷，比如采用的桥型结构不合理，施工设计假定不太科学等。
3、桥梁施工质量不高，又不能按照施工设计要求以及施工规程开展施工作业，以至于桥梁结构功能不全面。
4、对桥梁后期养护工作重视程度不够，不能及时把已经产生的病害问题消除掉。
5、洪水等各种自然病害经常会破坏桥梁结构。
6、桥梁所处区域地质条件比较差，比如滑坡、软基等常会促使桥梁发生病害问题。
二、路桥结构常见病害分析
1、钢筋锈蚀病害
（1）当钢筋有锈蚀现象出现时，其锈蚀部分体积通常会膨胀到原来体积10倍以上，这样便会促使周围混凝土受到挤压，进而导致混凝土出现开裂和剥蚀现象，导致截面有效尺寸变小，进而降低整个结构的承载能力。
（2）锈蚀现象造成的最直接影响便是促使钢筋断面的面积减小，对于将钢筋当作抗弯能力的构件它的抵抗弯矩能力也会受到损伤。
（3）钢筋锈蚀现象还会导致混凝土对钢筋产生的握裹力降低，以至于锈蚀物外流，在桥梁结构表面留下锈迹，使其美观受到影响。
2、桥跨梁体出现裂缝病害问题
一般裂缝多出现在梁跨的中部（也是正弯矩区）梁下缘和悬臂梁根部（又叫负弯矩区）的上缘，后者常会贯穿到整个车行道的翼板上。该类裂缝多半是因为大量重车从该区域通过，促使梁受拉区域出现开裂，然而这属于正常现象。但是因为负弯距区裂缝处于上面位置，雨水便很容易从裂缝里面渗入到梁里面，以至于钢筋锈蚀和砼强度降低。
3、墩柱出现基础病害问题
桥梁墩台基础因常年使用，不仅要承受上部构造的荷载，还要承受住土压力、风力、冰压力以及流水压力、浮力等多种力的作用。此外受自然因素的影响，加上过桥车辆逐渐重型化，墩台基础便会受到过重荷载的作用，所以桥墩台常会受到不同程度的损坏，这是因为立柱柱身外边受拉力作用而出现水平裂缝，柱顶因支座偏位而使应力集中进而出现砼竖向裂缝。
4、主拱圈出现裂缝病害
主拱圈中常有波纵向裂缝出现，检查期间也常会在各个孔里波波顶发现纵向裂缝，肋和波连接位置也会有裂缝出现，各个孔拱波和拱肋的连接位置大部分区域会有裂缝出现，一般为拱肋裂缝，各个孔拱肋都有横向裂缝出现，不少属于U形裂缝，这些裂缝常会出现在拱顶前后10米左右的范围捏，一般称为横系梁裂缝。
三、桥梁加固措施
1、增大道路桥梁截面。其主要是解决由于截面尺寸和受力钢筋较小，其荷载等级又比较低所造成的桥梁承载力下降等问题，其加固的方法为加大道路桥梁的主梁界面、增加受力的主筋以及加厚桥面的铺设层等。增加受力的主筋主要是在道路桥梁的主梁板底面将保护层凿开，使主筋露出，再把新增的钢筋和原主筋绑焊，并在道路桥梁的侧面增加一些箍筋以此提高桥梁的抗剪能力，待植入钢筋以后要恢复保护层。增大桥肋的加固方法主要是针对一种T形梁桥，这种类型的桥梁经常因原桥梁的原界面高度不足且面积小而导致桥梁的承载力不足，其加固方法一般是把桥梁下缘加大和加宽，同时还要增设受力的主筋，在靠近支座位置的上弯和主梁（主筋）相连接。加厚桥面板法为通过加厚道路桥梁面板以此达到主梁的高度，从而提高其承载力，这种加固方法一般适用于跨径比较小的道路桥梁。
2、预应力加固法。即在预应力原理的基础上，在道路桥梁的构件中通过另外添加高强构件来施加初始应力，以此抵消部分的自重应力，对构件起卸载作用，从而提高桥梁构件的承载力。
3、改变桥梁的结构体系加固法。通过对道路桥梁的结构形式进行改变，以此降低桥梁的拉应力，这种方法能够减少跨度，若把已经不通航的桥下填实，将其改变成为符合泄水需求的涵洞，在单跨的结构下增设一些新支点使其成为多跨结构，把多跨简支梁进行连接，使其成为多跨连续的结构，以此提高桥梁的承载力。
4、粘贴碳纤维加固法。碳纤维片材加固桥梁的形式碳纤维片材主要用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强，其加固的效果主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力，提高构件的刚度以及延性。
由于碳纤维片材，特别是碳纤维布质量轻且厚度薄，具有一定柔度，在混凝土桥的有关部位加固较灵活。碳纤维片材因碳纤维排列方向不同而使各方向拉伸强度不相同，碳纤维片材的纤维向与受力向相同时，其拉伸强度最高，反之，纤维方向与受力方向垂直时，其强度最低。因此，在采用碳纤维片材进行加固设计中，必须正确掌握纤维的布置方向。根据混凝土构件加固计算，可以采用连续式粘贴或条带间隔粘贴碳纤维片材的方式。
5、桥面铺装加固法。桥面铺装法的核心思想就是通过桥面铺装参与受力，加强桥梁的整体性和稳定性。方法主要有：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。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。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。
6、增设纵梁的加固法。在桥梁墩台地基具有较好安全性能以及有足够承载力的前提下，可以采用这种方法，将旧梁和新增梁进行有效地连接，使其共同受力，减少原有梁的荷载，从而提高加固后的桥梁结构刚度和承载能力。
7、增补桩基的加固法。若桥梁墩台出现沉陷、倾斜或者桩深度不足的时候，可以采用这种方法，其加固方法为在桩基附近周围进行补加钻孔桩，或者进行钢筋混凝土预制桩的打入，扩大桥梁的原承台，从而提高桥梁基础的承载力，加强桥梁基础的稳定性。
8、桥梁结构材料上修护。对于桥梁的材料有很多种，目前我国存在的有木桥、石桥、钢筋混凝土桥、钢结构桥梁和混凝土桥梁。我国大部分桥梁的材料还是钢筋混凝土的，由于这些材料成本相对来说比较低，应用非常广泛，但是这样的材料也用容易出现问题，抗弯抗压性能低，容易出现裂痕。特别是多地震的地区更是如此。对于这些裂痕的处理，目前主要修补的方法：表面抹灰法、喷浆法和压力灌浆法等。很多道路桥梁需要钢铁等材料，这些材料容易受到氧化腐蚀，这就需要我们对这些材料进行有效的处理，例如阴极保护法、涂铝锌层法、物理屏蔽法、化学缓蚀等，这样可以更好地保护桥梁，同时对于没有经过保护措施的桥梁，在维护时一定要对其进行有效的保护，防止出现因氧化腐蚀出现险情。
四、结束语
综上所述，桥梁结构设计与施工状况直接影响了其使用性能的发挥，在社会经济快速发展的今天，我们必须要重视桥梁结构病害的加固处理。在分析导致病害发生的具体因素后，建设单位、施工单位、监理单位等相关单位必须协商一个最经济最合理的处理方案，对桥梁结构采取有效的加固方法，保证桥梁结构加固处理后的承载要求、使用性能、外观质量要求以及经济性、社会性要求。
参考文献：
[1]扈富忠.浅谈桥梁结构病害与加固[J].工程技术，2009（11）
[2]谢旭华.论桥梁结构病害与加固[J].黑龙江科技信息，2010（11）
【关键词】 桥梁病害;成因;加固技术
一、路桥病害形成原因
桥梁结构一定要具備充足的强度，进而才能承受住作用在上面的重力与附加力;结构各部位一定要有充足的刚度，促使它在荷载作用下不会产生太大的挠曲与变形;结构各部尺寸大小要适宜，从而使得它能够承受住轴向压力，构件不会发生屈曲，导致稳定性丧失。与此同时结构必须具备极高的耐久性。因为作用荷载较为随机，材料强度又具有离散性，制造和施工质量又具有分散性，价值计算假定也有近似性，因而促使长期使用期间桥梁结构形成病害，其具体原因主要表现在以下几个方面：
1、原来的设计荷载所预留的安全系数比较低，交通发展后因为车辆荷载变大（特别是超载和超速）现象的出现，使得桥梁由于承载能力不够而出现结构性破损病害。
2、桥梁的结构设计里存在缺陷，比如采用的桥型结构不合理，施工设计假定不太科学等。
3、桥梁施工质量不高，又不能按照施工设计要求以及施工规程开展施工作业，以至于桥梁结构功能不全面。
4、对桥梁后期养护工作重视程度不够，不能及时把已经产生的病害问题消除掉。
5、洪水等各种自然病害经常会破坏桥梁结构。
6、桥梁所处区域地质条件比较差，比如滑坡、软基等常会促使桥梁发生病害问题。
二、路桥结构常见病害分析
1、钢筋锈蚀病害
（1）当钢筋有锈蚀现象出现时，其锈蚀部分体积通常会膨胀到原来体积10倍以上，这样便会促使周围混凝土受到挤压，进而导致混凝土出现开裂和剥蚀现象，导致截面有效尺寸变小，进而降低整个结构的承载能力。
（2）锈蚀现象造成的最直接影响便是促使钢筋断面的面积减小，对于将钢筋当作抗弯能力的构件它的抵抗弯矩能力也会受到损伤。
（3）钢筋锈蚀现象还会导致混凝土对钢筋产生的握裹力降低，以至于锈蚀物外流，在桥梁结构表面留下锈迹，使其美观受到影响。
2、桥跨梁体出现裂缝病害问题
一般裂缝多出现在梁跨的中部（也是正弯矩区）梁下缘和悬臂梁根部（又叫负弯矩区）的上缘，后者常会贯穿到整个车行道的翼板上。该类裂缝多半是因为大量重车从该区域通过，促使梁受拉区域出现开裂，然而这属于正常现象。但是因为负弯距区裂缝处于上面位置，雨水便很容易从裂缝里面渗入到梁里面，以至于钢筋锈蚀和砼强度降低。
3、墩柱出现基础病害问题
桥梁墩台基础因常年使用，不仅要承受上部构造的荷载，还要承受住土压力、风力、冰压力以及流水压力、浮力等多种力的作用。此外受自然因素的影响，加上过桥车辆逐渐重型化，墩台基础便会受到过重荷载的作用，所以桥墩台常会受到不同程度的损坏，这是因为立柱柱身外边受拉力作用而出现水平裂缝，柱顶因支座偏位而使应力集中进而出现砼竖向裂缝。
4、主拱圈出现裂缝病害
主拱圈中常有波纵向裂缝出现，检查期间也常会在各个孔里波波顶发现纵向裂缝，肋和波连接位置也会有裂缝出现，各个孔拱波和拱肋的连接位置大部分区域会有裂缝出现，一般为拱肋裂缝，各个孔拱肋都有横向裂缝出现，不少属于U形裂缝，这些裂缝常会出现在拱顶前后10米左右的范围捏，一般称为横系梁裂缝。
三、桥梁加固措施
1、增大道路桥梁截面。其主要是解决由于截面尺寸和受力钢筋较小，其荷载等级又比较低所造成的桥梁承载力下降等问题，其加固的方法为加大道路桥梁的主梁界面、增加受力的主筋以及加厚桥面的铺设层等。增加受力的主筋主要是在道路桥梁的主梁板底面将保护层凿开，使主筋露出，再把新增的钢筋和原主筋绑焊，并在道路桥梁的侧面增加一些箍筋以此提高桥梁的抗剪能力，待植入钢筋以后要恢复保护层。增大桥肋的加固方法主要是针对一种T形梁桥，这种类型的桥梁经常因原桥梁的原界面高度不足且面积小而导致桥梁的承载力不足，其加固方法一般是把桥梁下缘加大和加宽，同时还要增设受力的主筋，在靠近支座位置的上弯和主梁（主筋）相连接。加厚桥面板法为通过加厚道路桥梁面板以此达到主梁的高度，从而提高其承载力，这种加固方法一般适用于跨径比较小的道路桥梁。
2、预应力加固法。即在预应力原理的基础上，在道路桥梁的构件中通过另外添加高强构件来施加初始应力，以此抵消部分的自重应力，对构件起卸载作用，从而提高桥梁构件的承载力。
3、改变桥梁的结构体系加固法。通过对道路桥梁的结构形式进行改变，以此降低桥梁的拉应力，这种方法能够减少跨度，若把已经不通航的桥下填实，将其改变成为符合泄水需求的涵洞，在单跨的结构下增设一些新支点使其成为多跨结构，把多跨简支梁进行连接，使其成为多跨连续的结构，以此提高桥梁的承载力。
4、粘贴碳纤维加固法。碳纤维片材加固桥梁的形式碳纤维片材主要用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强，其加固的效果主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力，提高构件的刚度以及延性。
由于碳纤维片材，特别是碳纤维布质量轻且厚度薄，具有一定柔度，在混凝土桥的有关部位加固较灵活。碳纤维片材因碳纤维排列方向不同而使各方向拉伸强度不相同，碳纤维片材的纤维向与受力向相同时，其拉伸强度最高，反之，纤维方向与受力方向垂直时，其强度最低。因此，在采用碳纤维片材进行加固设计中，必须正确掌握纤维的布置方向。根据混凝土构件加固计算，可以采用连续式粘贴或条带间隔粘贴碳纤维片材的方式。
5、桥面铺装加固法。桥面铺装法的核心思想就是通过桥面铺装参与受力，加强桥梁的整体性和稳定性。方法主要有：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。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。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。
6、增设纵梁的加固法。在桥梁墩台地基具有较好安全性能以及有足够承载力的前提下，可以采用这种方法，将旧梁和新增梁进行有效地连接，使其共同受力，减少原有梁的荷载，从而提高加固后的桥梁结构刚度和承载能力。
7、增补桩基的加固法。若桥梁墩台出现沉陷、倾斜或者桩深度不足的时候，可以采用这种方法，其加固方法为在桩基附近周围进行补加钻孔桩，或者进行钢筋混凝土预制桩的打入，扩大桥梁的原承台，从而提高桥梁基础的承载力，加强桥梁基础的稳定性。
8、桥梁结构材料上修护。对于桥梁的材料有很多种，目前我国存在的有木桥、石桥、钢筋混凝土桥、钢结构桥梁和混凝土桥梁。我国大部分桥梁的材料还是钢筋混凝土的，由于这些材料成本相对来说比较低，应用非常广泛，但是这样的材料也用容易出现问题，抗弯抗压性能低，容易出现裂痕。特别是多地震的地区更是如此。对于这些裂痕的处理，目前主要修补的方法：表面抹灰法、喷浆法和压力灌浆法等。很多道路桥梁需要钢铁等材料，这些材料容易受到氧化腐蚀，这就需要我们对这些材料进行有效的处理，例如阴极保护法、涂铝锌层法、物理屏蔽法、化学缓蚀等，这样可以更好地保护桥梁，同时对于没有经过保护措施的桥梁，在维护时一定要对其进行有效的保护，防止出现因氧化腐蚀出现险情。
四、结束语
综上所述，桥梁结构设计与施工状况直接影响了其使用性能的发挥，在社会经济快速发展的今天，我们必须要重视桥梁结构病害的加固处理。在分析导致病害发生的具体因素后，建设单位、施工单位、监理单位等相关单位必须协商一个最经济最合理的处理方案，对桥梁结构采取有效的加固方法，保证桥梁结构加固处理后的承载要求、使用性能、外观质量要求以及经济性、社会性要求。
参考文献：
[1]扈富忠.浅谈桥梁结构病害与加固[J].工程技术，2009（11）
[2]谢旭华.论桥梁结构病害与加固[J].黑龙江科技信息，2010（11）