公路混凝土桥梁加固技术研究.doc

1、公路混凝土桥梁加固技术研究摘要：本文结合当前桥梁加固的现状，阐述了桥梁常见病害及其成因、加固主要技术途径及加固方案的确定方法，为桥梁加固提供一些经验，对旧桥加固方法的选用具有一定的参考价值。 关键词：公路 混凝土 桥梁 加固 近年来，随着国民经济的日益增长，公路运输呈快速发展趋势，重载车辆日趋普遍，而目前公路桥梁的现状却不能不引起人们的关注。首先，干线公路上的一部分桥梁是在 20 世纪 80 年代以前建造的，设计荷载普遍较低，服务年限已超过 20-40 年；其次，由于历史原因，早期建造的桥梁，钢筋混凝土材料强度低，且钢筋含量普遍偏少，以致安全储备低，经多年超负荷使用，病害尤为严重。重新建造这些

2、桥梁，不仅需要大量的资金，而且建设周期长。这样就造成车辆绕行，交通不畅，从而造成严重的社会经济损失。因此，有必要对桥梁加固技术进行深入的研究，以使病害桥梁在短期内迅速提高承载力，消除交通安全隐患。 一、当前桥梁加固的现状 桥梁的维修、加固与补强的目的是增加耐久性，提高承载力，恢复使用功能，延长使用寿命。但加固与补强之前，应确定结构的劣化和损伤的原因，以便确定维修加固方案。影响混凝土桥梁安全性的原因一般包括设计与施工不当、环境因素影响、自然灾害和人为破坏等。在桥梁的建造过程中，设计不合理、截面尺寸和钢筋配置不符合力学要求、施工质量问题达不到设计要求、建筑材料使用不当、品质不良等等这些方面如果出现

3、问题将使桥梁在使用伊始就存在质量隐患。桥梁在使用过程中，混凝土的干缩、徐变现象以及预应力构件的预应力损失不可避免，造成裂缝产生、构件强度降低；同时，环境中有害的化学物质会对结构造成侵蚀，导致混凝土强度降低，钢筋产生锈蚀。此外，交通超载、车辆与船舶的撞击损坏、桥面磨损等人为因素的破坏是经常发生的；严寒酷暑的温度影响、洪水的冲击、地震造成的破坏也不可避免。 多种原因相互作用，恶性循环，形成桥梁的劣化与损伤。常见的劣化现象有裂缝、撞损、剥落、蜂窝、冲刷、钢筋锈蚀等。裂缝是混凝土桥梁最常见的劣化现象。裂缝是影响桥梁的承载力和耐久性的重要因素，混凝土裂缝引起钢筋保护层破坏，致使空气侵入，导致钢筋锈蚀现象

4、；钢筋锈蚀是钢筋混凝土构件破坏的主要原因，钢筋锈蚀产生的体积膨胀使混凝土承受拉力而开裂剥落，造成钢筋混凝土构件的劣化；混凝土的剥落与剥离，减少了构件的截面积，增大了应力，并使得有害化学物质更容易向内侵蚀；车辆、船只等对桥梁的撞击，造成桥或桥墩开裂、破坏；河水的冲刷会导致桥梁桩基外露，降低基桩的承载力，影响桥梁的稳定性和抗震能力。 二、桥梁常见病害及其成因 1.承载能力不足。桥梁的承载能力是根据设计时所采用的荷载等级来确定的，早期建造的桥梁，特别是二十世纪六、七十年代建造的桥梁，设计荷载大多偏低。随着交通量的增加和荷载等级的提高，原有桥梁已经无法满足现今交通的需要，有些桥梁已经出现严重病害。 2

5、.正常使用能力不足。这主要表现在桥面宽度不足；桥梁平面线形、纵断面线形标准太低；桥上通车净空或桥下通车净空不足，从而导致桥梁的正常通行能力不能满足要求。 3.设计、施工不合理。有些桥梁设计上不是很合理，结构构造处理不合理，桥梁在早期运营时其缺陷并不明显，运营一定时间后，病害逐渐显现出来。有些桥梁由于受施工质量、施工技术、施工手段等的限制和影响，存在一定的技术缺陷，随着运营时间的增加，其病害也逐渐显露、发展。 4.维修养护及加固措施不当。有些桥梁的技术缺陷则是由于养护维修不恰当引起的。比如桥面维修增加过大的恒载，致使桥梁本身自重过大，承载力相对提高较小或未提高；桥面排水处理不当，桥面渗水；又如支

6、座维修不当，改变了整个结构的受力状态等。有些桥梁则是加固不当引起的。比如加固施加的预应力大小或者位置不恰当，引起结构的二次病害；又如结构体系改变不合理，致使结构的关键部位应力超限等。 5.自然老化。早期公路桥梁的设计龄期为 50 年，随着时间的推移，已建桥梁会不断损坏和老化，其承载力、刚度、延性和稳定性不断下降，这是一个不可改变的客观规律。 6.超负荷运营。随着我国改革开放的深入，交通运输业竞争在不断加剧。按路线等级或者预期设计荷载等级来说，这一部分设计荷载等级并不低，但由于一些特殊的原因，桥梁使用荷载大大超出设计荷载，致使桥梁长期处于超重荷载作用下运营，加速了桥梁的损坏。 三、桥梁加固技术

7、1.加大截面加固法。该法是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土，这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。加大截面加固法一般采用 2 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。该法施工工艺简单、适应性强，并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长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。2.粘贴钢板加固法。该法是以树脂粘接钢板与混凝土的结构加固法，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

8、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，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。 3.粘贴碳纤维增强塑料加固法。该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。其主要特点是：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。 4.体外预应力加固法。该法是指对布置于承载结构主体之外的钢束张拉而产生预应力的后张法

9、。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成。体外预应力技术能大大缩短施工工期，能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响。适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固。但在无防护的情况下，不能用于温度在 60e 以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。 5.喷混凝土加固法。该法是在原有结构上喷涂一层高品质的混凝土，以恢复对钢筋的保护，提高已剥离或变质的混凝土强度，提供美观表面的功能，是目前常用的维修加固方法。 6.置换混凝土加固法。该法的优点与加大截面法相近，且加

10、固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点。适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。 四、结语 总之，在旧桥加固改造工程中，尽管每座旧桥梁的情况各不相同，具有各自不同的特点，但也存在一定的共性。我们应遵循桥梁加固改造的共性，结合具体桥梁的特性，在实践中发挥积极性和创造性，不断改进和探索，采用最先进技术和材料，在旧桥利用、加固改造工作中，创造和总结出多种切实可行的方法，为开辟一条新路打下坚实的基础，使旧桥继续发挥固有的使用功能，以保证公路交通畅通无阻。 参考文献： 1梦云，卢波.桥梁加固与改造M.北京：人民交通出版社，2004. 2刘来君，赵小星.桥梁加固设计与施工技术M.北京：人民交通出版社，2004.