论文部分内容阅读
摘要：桥梁作为交通运输的枢纽，直接影响着交通的流量和荷载。本文分析了公路桥梁常见的病害及公路桥梁加固的重要性，对此也提出了相应的加固方法。
关键词：公路桥梁 ，病害， 加固技术
Abstract: the bridge as the hub of transportation, the direct impact on traffic flow and load. This paper analyzes the common disease of the highway bridge and the importance of the highway bridge reinforcement, it also puts forward the corresponding reinforcement method.
Key words: the highway bridge, disease, reinforcement technique
1 前言
桥梁是公路的重要组成部分，桥梁的质量直接影响着行车安全和公路的畅通。随着我国国民经济的飞速发展，各种重型车辆不断出现，公路桥梁的负荷也日趋加重，有相当数量的桥梁处于超期运营状态，加之旧桥部分结构老化、破损、开裂严重，对桥梁结构的安全性、适用性及耐久性产生了很大的影响，不同程度地造成桥梁承载力降低甚至丧失，严重危及桥梁的安全运营。桥梁是公路的重要组成部分，随着交通运输量大幅度提高，行车密度及车辆载重越来越大，跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。
我们发现桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀(管道灌浆不饱满普遍存在)对桥梁的损害问题非常严重，已需要大量的资金和技术来维护或改建，已成为迫切需要解决的问题。解决桥梁加固中存在的问题，运用方法对旧桥进行维修加固，提高承载能力，延长其使用年限，以满足现代交通对桥梁的客观要求，也不失为一种解决问题的办法。
2 公路桥梁存在的常见病害
2.1主拱圈裂缝病害
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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同時桥梁的改造和加固，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隐患。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。此法几乎不增加结构自重和截面尺寸，不改变净空高度，施工方便，对原结构几乎不会造成新的损伤，具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能，根据受力分析可进行多层粘贴进行补强，其方向性也可以灵活掌握。缺点是环氧树脂在温度高于60℃时会呈现软化现象，而桥梁一般受到阳光直射，桥面温度高于60℃的可能性很大，不利于采用树脂胶作粘贴剂。
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、凸肚，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进行结构补强，提高梁体的抗弯承载力。
5 总结
路桥加固、维修将是一个永久性的课题，路桥的加固是一项既综合繁杂，应当引起各级公路主管部门的领导充分重视， 积极引进和开发路桥加固、改造的先进技术、材料和设备，合理确定加固、改造方案，让有限资金发挥更大的效益，使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。
关键词：公路桥梁 ，病害， 加固技术
Abstract: the bridge as the hub of transportation, the direct impact on traffic flow and load. This paper analyzes the common disease of the highway bridge and the importance of the highway bridge reinforcement, it also puts forward the corresponding reinforcement method.
Key words: the highway bridge, disease, reinforcement technique
1 前言
桥梁是公路的重要组成部分，桥梁的质量直接影响着行车安全和公路的畅通。随着我国国民经济的飞速发展，各种重型车辆不断出现，公路桥梁的负荷也日趋加重，有相当数量的桥梁处于超期运营状态，加之旧桥部分结构老化、破损、开裂严重，对桥梁结构的安全性、适用性及耐久性产生了很大的影响，不同程度地造成桥梁承载力降低甚至丧失，严重危及桥梁的安全运营。桥梁是公路的重要组成部分，随着交通运输量大幅度提高，行车密度及车辆载重越来越大，跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。
我们发现桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀(管道灌浆不饱满普遍存在)对桥梁的损害问题非常严重，已需要大量的资金和技术来维护或改建，已成为迫切需要解决的问题。解决桥梁加固中存在的问题，运用方法对旧桥进行维修加固，提高承载能力，延长其使用年限，以满足现代交通对桥梁的客观要求，也不失为一种解决问题的办法。
2 公路桥梁存在的常见病害
2.1主拱圈裂缝病害
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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同時桥梁的改造和加固，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隐患。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。此法几乎不增加结构自重和截面尺寸，不改变净空高度，施工方便，对原结构几乎不会造成新的损伤，具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能，根据受力分析可进行多层粘贴进行补强，其方向性也可以灵活掌握。缺点是环氧树脂在温度高于60℃时会呈现软化现象，而桥梁一般受到阳光直射，桥面温度高于60℃的可能性很大，不利于采用树脂胶作粘贴剂。
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、凸肚，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进行结构补强，提高梁体的抗弯承载力。
5 总结
路桥加固、维修将是一个永久性的课题，路桥的加固是一项既综合繁杂，应当引起各级公路主管部门的领导充分重视， 积极引进和开发路桥加固、改造的先进技术、材料和设备，合理确定加固、改造方案，让有限资金发挥更大的效益，使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。