橋梁常見病害的成因及加固措施

王家昌 李勇

【摘 要】隨著交通事業(yè)的發(fā)展和橋梁使用年限的增加，公路橋梁的病害問題日益突出，橋梁改造維修加固任務(wù)十分繁重，并且耗資巨大。一般而言，如果能嚴(yán)格施工，并在運(yùn)營期間仔細(xì)檢查與維護(hù)，病害及早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)加固整治，就能延長橋梁的使用壽命。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁；病害成因；加固技術(shù)；加固措施

0.前言

我國有著悠久的橋梁史。隨著時(shí)光的飛逝，很多橋梁出現(xiàn)了一些問題，需要維修、加固的橋梁非常多。并且隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，尤其是公路建設(shè)的發(fā)展，修建了很多各式各樣的橋梁，很多超載車輛的碾壓，對橋梁的損害比較嚴(yán)重，這就增大了橋梁的危險(xiǎn)系數(shù)，它需要我們在保證安全的前提下，以最為經(jīng)濟(jì)的方法來解決， 因此對橋梁進(jìn)行加固、維修是至關(guān)重要的。

1.橋梁常見病害及成因

橋梁作為保障人們生命財(cái)產(chǎn)安全的空間載體，伴隨著使用功能的轉(zhuǎn)變，其自身結(jié)構(gòu)時(shí)刻都面臨著加固的問題，只是個(gè)中原因未必一致：有的橋梁在還沒建成時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中存在缺陷施工質(zhì)量問題需要加固補(bǔ)強(qiáng)，比如說橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng)、設(shè)計(jì)不合理；或者由于地質(zhì)原因，如滑坡、軟基等原因致使橋梁發(fā)生病害等；有的雖然已經(jīng)建成，但由于設(shè)計(jì)變更或結(jié)構(gòu)老化不得不進(jìn)行改造加固，如車輛荷載增大，橋梁承載不足而產(chǎn)生病害；有的為滿足相關(guān)規(guī)定，需要對橋梁的周邊部分實(shí)施改造；有的由于遭受自然災(zāi)害（如洪水、地震等）而必須采取加固措施等等。此外，橋梁結(jié)構(gòu)還應(yīng)該具備足夠的強(qiáng)度，以承受作用于其上的重力及附加力；結(jié)構(gòu)各部尺寸也應(yīng)適當(dāng)取其大小，以使其承受軸向壓力時(shí)的構(gòu)件不至于發(fā)生扭曲，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性喪失；結(jié)構(gòu)各部必須具有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形。面對這一系列問題，道路橋梁的加固改造工程也越來越多。所以說，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員非但要能熟練掌握橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，還需要根據(jù)橋梁工程新的發(fā)展趨勢，了解并運(yùn)用到橋梁的加固設(shè)計(jì)工作。

一般來講，橋梁在運(yùn)行使用的過程中，要受到各種車輛的荷載壓力，并在長期的風(fēng)吹日曬的自然環(huán)境中，這樣就不可避免的受到不同程度的損壞。

橋梁的裂縫病害主要可以分為以下幾種：主拱圈裂縫（主拱圈中波縱向裂縫：肋、波連接處裂縫；拱肋裂縫；橫系梁裂縫）；主梁裂縫及主梁變形：墩強(qiáng)身裂縫；腹拱、立墻病害；腹拱圈及立墻上也多發(fā)生裂縫：主拱圈軸線下降；橋臺后座變形嚴(yán)重；橋面變形及破碎；牛腿裂縫；橋面及伸縮縫裂縫等。

2.橋梁加固措施

為了能夠保證橋梁使用的穩(wěn)定性和安全性，對于橋梁出現(xiàn)的病害要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取有效的措施來對橋梁進(jìn)行加固。由于不同部位的病害產(chǎn)生的原因有所不同，因此其加固的技術(shù)方法和加固方案也是各不相同的。以下我們就以主梁、橋面、橋臺后座、主拱圈以及掛梁牛腿這幾個(gè)部位為例，探討橋梁的具體加固措施方法。

2.1原橋主梁加固

加固增強(qiáng)方法很多，如：以錨噴或現(xiàn)澆混凝土方法增加橋梁受拉區(qū)鋼筋及加大梁身斷面；以鋼板粘貼加固增強(qiáng)；以體外預(yù)應(yīng)力加固增強(qiáng)等。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為應(yīng)采用：先用體外預(yù)應(yīng)力加固增強(qiáng)，再以噴射混凝土將其覆蓋的方案。此方案既可解決預(yù)應(yīng)力鋼材防銹蝕問題，又可避免其直接受大氣溫度影響，同時(shí)噴射混凝土后尚可增加梁身抗剪能力。

利用墩頂上兩孔梁端空間設(shè)置現(xiàn)澆橫向懸臂挑梁，其上安裝預(yù)制的微彎板：在挑梁懸臂部分架設(shè)預(yù)制的門形人行道梁。兩邊橋孔人行道梁較主梁長，一端支承在邊墩挑梁上，一端支承在路堤上特設(shè)的支墩上，此舉系為了避免加寬橋臺；在人行道梁內(nèi)側(cè)的凸緣與舊橋面板間，用混凝土澆筑橋面加寬部分，橋面鋪裝層混凝土同時(shí)澆筑形成凈9m行車道，在橋面鋪裝層及橋面加寬部分，設(shè)置鋼筋網(wǎng)，使整體性能加強(qiáng)：橋面伸縮縫設(shè)置在挑梁頂中心，將行車道鋪裝延伸搭架在挑梁上形成。挑梁上橋面鋪裝層下墊設(shè)二層油氈，使其能隨溫度收縮。伸縮縫中充填聚氨脂材料。

2.2橋面加固

原橋面多缺乏穩(wěn)定而堅(jiān)實(shí)的基層，整體性差，有必要將原橋面徹底清除，并挖除部分砂礫墊層，其上澆筑鋼筋砼橋面。

2.3橋臺后座加固

將橋臺后座上路面除去，改成30#鋼筋砼單向簡支預(yù)制板，支承于兩側(cè)墻上。用Φ24mm錨固鋼筋使之與側(cè)墻相接，其上鋪裝砼橋面，鋼筋砼板與后座填料間有空隙，使活載壓力直接作用在側(cè)墻上，從而減去了活載引起的對側(cè)墻的土壓力，并增加側(cè)墻抗剪能力和基底摩阻力。

2.4主拱圈加固

原橫系梁尺寸偏小，橫向聯(lián)系差，屬薄弱構(gòu)件，針對現(xiàn)象將原橫系梁截面尺寸加大，把拱頂部分橫系梁改為橫隔板，加強(qiáng)橫向整體性，使全拱寬共同受力。由于主拱圈受力大，裂縫多，采用拱肋及拱波部分外包鋼筋網(wǎng)并噴射砼加固拱圈截面，以提高各孔的整體鋼度和承載力。

2.5懸臂孔主梁及掛梁牛腿的加固

由于牛腿是懸臂梁橋的一個(gè)關(guān)鍵部位，它是否牢固可靠對橋梁能否維持安全通行是起決定作用的因素之一。牛腿又是懸臂梁的薄弱環(huán)節(jié)，牛腿處梁高突變減小，截面凹折轉(zhuǎn)角多，而要傳遞的集中力數(shù)值非常大，且頻繁承受車輛沖擊力作用，所以是受力非常復(fù)雜的部位?，F(xiàn)有各種驗(yàn)算方法帶有相當(dāng)?shù)慕菩?，還不能完全反映受力情況。為此可采取鑿除原牛腿的低標(biāo)號砼，改為澆筑鋼纖維砼。澆筑鋼纖維砼時(shí)，在新老蘇維埃結(jié)合面上涂以環(huán)氧砂漿以增進(jìn)兩者粘結(jié)?；蛘邔炝簭膬蓚€(gè)支點(diǎn)擱在主梁上改為多個(gè)支點(diǎn)擱在端橫梁上。此種方案可使原牛腿上受力減少，但牛腿的砼則因破碎開裂，仍需要鑿除后重澆新砼。

3.橋梁地基的不均勻沉降引發(fā)的病害

橋梁地基在一定的作用力下引起不均勻沉降，使橋面各部位受力不均，從而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，破壞橋梁結(jié)構(gòu)，程度嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致橋面塌陷甚至損毀整座橋梁。作為對橋梁破壞程度較大的病害，引發(fā)地基不均勻沉降主要有以下三方面原因：

3.1勘探設(shè)計(jì)不合理

地質(zhì)勘探是項(xiàng)目施工前重要的準(zhǔn)備工作之一，應(yīng)撰寫出真實(shí)反應(yīng)地段的地質(zhì)情況的工程地質(zhì)報(bào)告，為工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。如果在地質(zhì)勘探和規(guī)劃設(shè)計(jì)上出了問題，在后期施工和橋梁的使用過程中，地基不穩(wěn)所引起的不均勻沉降將不可避免。

3.2施工過程不規(guī)范

工程施工是工程建設(shè)的主體工序，必須規(guī)范施工過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，避免偷工減料、以次充好、管理不善等現(xiàn)象的發(fā)生，這些現(xiàn)象會造成施工偏離工程設(shè)計(jì)初衷，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，無法保證地基的穩(wěn)固。

3.3地質(zhì)條件差

地質(zhì)條件對橋梁產(chǎn)生的病害問題，在設(shè)計(jì)和施工時(shí)都會予以考慮，通常危害不大，但一旦出現(xiàn)問題往往是致命性的。同一地區(qū)如果多個(gè)工程同時(shí)施工，因其他工程不合理的打樁深挖，可能影響到本工程地基的穩(wěn)固而導(dǎo)致地基不均勻沉降。

4.橋梁地基不均勻沉降的加固措施

4.1加樁加固

當(dāng)橋臺基底下有軟臥層或橋臺基礎(chǔ)未置于堅(jiān)硬的巖石基礎(chǔ)上而發(fā)生沉降以及橋墩的基礎(chǔ)被嚴(yán)重沖刷時(shí)，可采用在橋臺外圍加樁，在沉井基礎(chǔ)內(nèi)加樁，或者在橋墩上、下游加樁的方法對上述墩、臺進(jìn)行加固。通常采用的加樁方法有旋噴樁加固、鉆孔樁加固、預(yù)制混凝土樁加固以及鋼管樁加固等。

4.2頂推加固對于發(fā)生橋臺水平位移的混凝土橋，可采用頂推法消除因橋臺位移引起的病害

最后，用鋼筋混凝土箍套加固：當(dāng)墩、臺或樁等下部結(jié)構(gòu)因承載能力不足、施工質(zhì)量不好、水流沖刷磨損、風(fēng)化剝蝕、排水不良以及其他因素如地震、火災(zāi)、船舶和漂浮物撞擊等造成損壞、變形、側(cè)移及鼓肚等各種病害時(shí)，可以采取在有缺陷的墩、臺和樁基等的外圍澆筑一層鋼筋混凝土箍套的方法進(jìn)行加固。

5.結(jié)束語

現(xiàn)代交通飛速發(fā)展，我國橋梁的數(shù)量將越來越多，橋梁的養(yǎng)護(hù)工作也將益發(fā)重要。在對橋梁進(jìn)行加固處理時(shí)，必須充分考慮到加固措施的可行性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。并且在施工設(shè)計(jì)中就應(yīng)當(dāng)充分考慮到如何增大橋梁使用的耐久性， 在橋梁的建設(shè)施工中，必須要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，精心設(shè)計(jì)施工，確保橋梁的穩(wěn)定性。