钢筋混凝土桥梁问题分析与加固技术

宋朝辉

（河南省荥阳市地方公路管理所，河南 荥阳 450100）

1 桥梁病害的产生原因

1.1 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问题将使桥梁在使用伊始就存在质量隐患。

1.2 车辆的超限运输给桥梁增加了额外的载重负担，使桥梁的设计安全度下降，同时也使桥梁的寿命大为降低，对桥梁结构安全性构成严重威胁，超载和超限车辆已经成为公认的桥梁“杀手”。

1.3 设计标准的变化，以前的设计标准要求较低，而现行规范的荷载值提高，导致以往修建的桥涵不能满足现代交通的需要。如现在采用的设计和验算荷载等级比以前的公路桥梁普遍采用的是设计和验算荷载要大。

2 混凝土桥梁的常见加固方法

2.1 加大截面加固法

增大截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。增大混凝土截面一般采用两种方式，一种是加厚桥面板；另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。对于第一种方式常用于板桥的加固，一般情况下，除个别板块有严重破坏不能继续使用而需更换外，对配筋率偏低或断面尺寸不足、跨中出现裂纹等病害，可通过加固来确保钢筋混凝土板桥的正常使用。增大截面加固法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设汁和施工经验，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。该法也有明显的缺点，比如混凝土构件的体积增大、自重增加、施工周期加长、施工空间大等。如图：

2.2 改变桥梁结构体系加固法

改变桥梁结构体系加固法通过改变桥梁结构体系来达到提高桥梁承载能力和提高桥梁安全系数的目的。如在简支梁下增设支点或墩台以缩短简支梁的单跨跨径；或将相邻两跨简支梁相连接采用钢筋混凝土联结，使简支梁变成连续梁，通过减小跨中正弯矩来提高桥梁的承载能力。

2.3 粘贴碳纤维增强塑料加固法

粘贴碳纤维加固技术采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面时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。粘贴碳纤维加固技术的主要特点是：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。此外碳纤维质地柔软，加固后可用混凝土砂浆涂敷，或根据要求涂装各种颜料，修复补强不留痕迹。可在不改变结构外型的前提下补强各种混凝土结构物，包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展，增加结构的延性。

2.4 喷涂、置换混凝土加固法

喷涂混凝土加固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。置换混凝土法的优点与加大截面法相近，且加固后影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点，通常适用于受压l鬟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。

3 某桥梁加固为例

3.1 桥梁概况

随着我市经济的快速发展，此桥的交通量急剧增长，随着基础设施的建设，过桥重载交通逐年加大，交通非常繁忙。如我市某桥上部结构为现浇实心板，下部结构为钻孔灌注桩基础，V型斜撑墩身，U型桥台。该桥上部构造均为轻型结构，由于全桥整体性较差，特别是斜撑与板块的连接处（节点）不能完全连接而接近于铰接，使得斜撑随着板的弯曲变形而变形，斜撑对板的约束能力随着桥梁的整体刚度的变小而降低。经过近二十年使用，特别是近几年重载车辆的频繁通行情况下，全桥各节点（托板位置）有不同程度的沉降变形(下沉2～12cm)，桥跨结构正趋向失稳的危险状态，严重影响了桥梁的安全正常使用，经相关部门检测，定为危桥，并禁止汽车通行。

3.2 加固方案

经过对原桥的全面检测，结合该桥的特点制定了本桥的加固方案。本次加固主要通过托板处施加体外预应力，改善原斜撑的受力体系，并将每个墩身的八字形斜撑组成稳定的三角形体系，防止斜撑承托沉降，以增强全桥的整体性。

3.3 加固施工技术研究

3.3.1 原桥面铺装层的凿除：首先用空压机配合风镐将原桥面1～4跨沥青混凝土及第5跨水泥钢筋混凝土桥面铺装层凿除，并将桥面及伸缩缝清理干净。

3.3.2 搭设临时吊架工作平台：临时吊架工作平台以墩为单元搭设，每单元吊架均在托梁及桥墩前后位置设共6个横断面，每个横断面在桥面钻孔设置5根φ16钢丝绳作吊绳。经计算，吊架自重、人员、机械材料等合计总重约6t，平均每条钢丝绳受拉约200kg。

3.3.3 托梁、斜撑加固：加固托梁和斜撑后，需增加托梁和斜撑的自重，其中每个墩需增加托梁混凝土3.4m3，自重约8.5t，斜撑钢板自重2.7t。为了防止托梁和斜撑因自重在张拉前发生倾覆或下沉，在托梁和斜撑加固前须用钢丝绳预先拉紧斜撑，进行临时加固。

3.3.4 预应力张拉：预应力张拉前应检测高强螺纹钢筋符合要求，并对千斤顶及油压表进行标定。在准备工作完成后，安装高强螺纹钢筋，并按设计说明的张拉顺序进行张拉。共分3次张拉：第1次张拉至油表读数1.7MPa,张拉力为30kN;第2次张拉至油表读数3.0MPa，张拉力为50kN;第3次张拉至油表读数3.9MPa，张拉力为65kN。张拉完成后，再用环氧树脂封闭锚头，在高强螺纹钢筋喷涂两层防锈漆，再涂上沥青防锈。

3.3.5 裂缝补强：对于桥梁结构上出现的裂缝，采用还氧树脂加玻璃纤维粘贴补强。按配比用环氧树脂、二丁脂、丙酮、乙二胺玻璃纤维，对全桥原旧裂缝进行粘贴，并分四层粘贴。

3.3.6 桥面铺装：桥下工作完成后，拆除临时工作平台和临时加固设施并清理桥面。把全桥伸缩缝用麻丝沥青塞满后，铺设钢筋网，用C30水泥混凝土连续浇筑桥面。待水泥混凝土达到强度后，即可进行沥青混凝土面层的铺筑，摊铺碾压完成全桥，第5跨清理后铺钢筋网后，浇注混凝土，全桥施工全部完成，并正式开放交通。

3.3.7 检测：本桥通过托板处施加体外预应力加固后，改善原斜撑的受力体系，增加整体刚度，防止斜撑承托继续沉降。并采用还氧树脂贴钢板的方法对全桥的裂缝进行了加固处理。经过测试，达到加固效果，恢复了交通功能。今后还应对大桥进行定期检测，并且建立桥梁检测档案，密切关注桥梁的使用情况。

4 结语

本文从桥梁病害产生的原因分析入手，通过对桥梁的不同加固方法的的对比和总结，并通过对桥梁加固的具体工程为例的研究，采用了对托板处施加体外预应力，改善原斜撑的受力体系，增加整体刚度，防止斜撑承托沉降。并采用还氧树脂贴钢板的方法对全桥的裂缝进行了加固处理。经检测和验收，证明了加固后达到了加固效果，恢复了原桥的交通功能。

[1]刘威.碳纤维布加固型钢混凝土梁受弯性能的研究[D].武汉理工大学;2007年

[2]孙晓燕.服役期及加固后的钢筋混凝土桥梁可靠性研究[D].大连理工大学;2004年