1、预应力混凝土桥梁结构加固与裂缝处理【摘要】基础建设的迅速发展，使得全国各地兴建混凝土桥梁，而在桥梁的施工过程中对于预应力混凝土桥梁裂缝的防治是非常有必要的。文章对预应力混凝土桥梁结构加固的方法和裂缝处理措施作出了讨论，以期对于桥梁施工质量的提高起到一定的理论指导意义。 【关键词】预应力 混凝土 桥梁 结构加固裂缝处理 中图分类号： U448.35 文献标识码： A 桥梁在荷载的长期反复作用下开裂,或因用钢量不足而造成超规范的裂缝，是桥梁建设中常见的一种病害，如果不及时采取措施进行加固维修，位于裂缝处的钢筋将逐渐锈蚀剥落，钢筋截面积将减小，钢筋与混凝土间的结合性能将降低,给结构使用造成安全隐患，
2、因此桥梁加固维修成为一个日益迫切的需求，但由于在国内尚缺乏此方面的技术规范，所以桥梁加固维修技术实践经验的总结和理论的进一步完善已迫在眉睫。 一、桥梁结构的计算分析 桥梁结构的计算分析通过使用常用有限元素法进行分析，主要针对在施工工程中的各节段相应截面的位移、应力进行分析，作为施工监控及监测的依据。现在，桥梁结构的计算方法主要是正装分析法和倒装分析法。正装计算法能较好地模拟桥梁实际施工过程，了解桥梁结构在不同施工阶段的受力状态和位移情况，同时，可以较好地考虑混凝土在施工中的收缩、徐变等问题和结构的非线性问题。所以大跨度预应力混凝土桥梁建设时，必先进行正装计算。对施工预拱度要依照桥梁结构的实际施
3、工加载顺序的逆过程来进行结构运算给予确定。只有按照倒装计算的桥梁结构各阶段状态的结果去指导施工，才能令桥梁的状态合符设计要求。 二、预应力混凝土原理 钢筋的抗拉强度很高，混凝土的抗拉强度较差，普通的钢筋混凝土，可以互相取其长，补其短。但钢筋远没有达到抗拉的极限，混凝土就会出现裂缝，不能完全利用钢筋的强度。 预应力，就是预先给钢筋加一个拉力，用来对混凝土施加一个压力。当外加负荷时，钢筋受拉力将加大，混凝土先是将原有的压力抵消一部分，再受到拉力。这样混凝土出现裂缝时的受力，比没有预加应力的构件要大，也就是提高了钢筋混凝土构件的强度。这种构件，在浇制好等混凝土凝固后，就要将钢筋进行拉伸，并两两端固定
4、住。撤去外力后，钢筋就要有所收缩，对混凝土预施加一个压力。 三、裂缝原因 1、混凝土浇筑工艺不当。预应力混凝土桥梁主要是由混凝土构成的，而混凝土本身具有容易产生裂缝的性质。工程中使用混凝土的工艺非常讲究，在桥梁工程中也是如此。混凝土搅拌时间太短，导致不均匀，影响混凝土内部结构的稳定性，而如果搅拌时间过长，又会产生不均匀的网状裂缝。而在混凝土浇筑时，浇筑顺序的错误或者浇筑速度过快、浇筑完成后有些工程人员过早拆模，同样会使混凝土产生裂缝。 2、施工工艺出现错误。一些工程施工人员缺乏经验，在具体施工中就有可能犯一些技术性错误，这也会导致预应力混凝土桥梁产生裂缝。常见的错误比如钢筋保护膜厚度不足，缺乏
5、管理导致钢筋被随意踩踏；接缝处理不当，使得接缝处强度得不到保证；混凝土强度达到一定值之前受到载荷；缺乏保护导致的冻害等等。 四、桥梁加固的原因： 1、随着经济的发展、交通量增大，载重等级发生变化。 2、早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低，其中最典型的就是双曲拱。 3、桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等。 4、近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差，也存在着加固的问题。桥梁加固的难度大，已通车的桥梁，有现实的交通需要，因为要在不中断交通的情况下进行加固，所以加固时有交通干扰结构形式上的限制；加固的原则一般必须利用原有结构进行，只能在原有结构上做文章，
6、所以受到局限；对旧桥有的缺乏原有的设计资料和施工记录，结构内部情况不详；现有的受力情况不一样，很难确定其结构极限，这给旧桥的加固带来了风险。 五、预应力混凝土桥梁结构加固方法介绍 1、置换混凝土加固法。在梁或偏心受压柱中，用置换混凝土加固法可以达到直接修补局部强度的效果。例如当成批混凝土构件达不到设计强度等级要求时，通过检测，选出强度等级最低的构件，然后按弯矩包络图确定最危险截面，在这些截面的受压区采用高一等级的新混凝土置换老混凝土，在置换加固法中，构件需切割成方口或要将柱切断，切剖面应成直角且平整，然后用喷射混凝土灌满，试验证明，尽管仅在局部置换，仍是十分有效的。 2、加大截面加固法。加大截
7、面加固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两种方式。第一：加厚桥面板；第二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。 3、复合材料加固技术(FRP)。复合材料 FRP 由纤维及网型丰对脂两郭分构成。目前常用的复合材料有 E 一玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维三种，其中又以碳纤维(CFRP)材料应用得最为广泛，呈作
8、为代表着重介绍。碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料是由碳纤维及其聚合物基质(如聚醋、乙烯基醋、环氧树脂或酚醛树脂)组合而成。与传统的粘贴钢板或加大混凝土截面等加固技术相比，碳纤维具有重量轻、强度高、耐腐性、柔韧性好、电磁呈中性等诸多优点。利用此项技术加固土木工程结构具有结构耐久性强、施工周期短、加固成本低等显著特点。 六、裂缝处理措施 1、表面处理法。表面处理适用于比较轻微的裂缝。具体施工方法是在裂缝表面涂上一层薄膜，达到封闭裂缝，提高桥梁耐久性的目的。一般常用的涂膜材料主要有弹性涂膜放水材料、弹性密封材料、聚合物水泥砂浆等等。在施工中，依据涂膜方法又可以分为全涂膜处理和部分涂膜处理。全涂膜
9、处理主要是用于对整个桥梁进行加固防止裂缝产生。而部分涂膜只在裂缝处及其附近进行涂膜处理，仅仅达到控制已经产生的裂缝的目的。 2、压力注浆修补法。对于裂缝宽度大于限制值时，即采用水泥或化学材料注浆的方法，将浆液注满结构内部裂缝。灌浆材料一般常采用环氧和甲凝两类。甲凝灌浆是以甲基丙烯酸甲酯为主体，它具有粘度低、可灌性好、抗拉强度高等优点，所以常用于修补裂缝宽度在 0.1mm 以下的细裂缝。环氧灌浆是以环氧树脂为主体，它的粘结力强、稳定性好、收缩小、耐腐蚀及机械强度高，裂缝宽度在 0.1mm 以上时常采用环氧灌浆。而有时也会采用注射环氧树脂胶液并加配钢筋的修补方法：具体是钻一个与结构面成 45 度，
10、并与裂缝成 90 度交叉的孔，按照裂缝长度，可钻 34 个孔，然后分别插入钢筋，再在孔中与裂缝中注入环氧树脂胶液封闭裂缝与孔洞，从而加强截面强度。 总之，国内对于预应力桥梁施工质量控制还存在诸多不足，影响了桥梁结构在交通运行中的功能发挥，给车辆行驶埋下了诸多隐患。施工单位要根据桥梁工程图纸，对桥梁各个结构点的施工质量加以控制，防止结构病害对桥梁交通造成的不利影响。 参考文献： 1 张显坤,张喜波,高海伟.碳纤维布在加固混凝土桥梁中的应用与研究J. 山西建筑. 2008(07) 2 李卫华.空心板预应力钢束部分断裂的加固方法J. 公路交通科技(应用技术版). 2009(05) 3 艾力克力木.对混凝土桥梁加固新技术的研究J. 科技风. 2010(01) 4 孙烈明,范益民.CFRP 碳纤维复合材料在桥梁工程中的应用J. 齐齐哈尔大学学报. 2005(03) 5 艾佑元,陈刚毅,李英娣.预应力技术在箱梁加固中的应用J. 交通科技. 2009(03) 6 吴金荣,马芹永.论碳纤维加固混凝土桥梁技术J. 露天采矿技术. 2006(02)
