橋梁混凝土結(jié)構(gòu)病害與加固技術(shù)通論

當(dāng)前，飛速發(fā)展的交通事業(yè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)增長的主要基礎(chǔ)和動(dòng)力，而橋梁則是交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。

   經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國目前運(yùn)營的橋梁普遍存在著一定程度的病害，而且有四分之一的橋梁已經(jīng)成為危橋，這不僅阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也在一定程度上對(duì)群眾的人身以及財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生了威脅。因此，加強(qiáng)對(duì)病害橋梁的加固技術(shù)研究已成為我國交通、建筑行業(yè)的重要任務(wù)。
一、橋梁混凝土結(jié)構(gòu)病害的主要表現(xiàn)型式橋梁是交通道路的一種結(jié)構(gòu)形式，其需要具備相當(dāng)足夠的強(qiáng)度和剛度以及抗壓能力，而且還要具備一定的穩(wěn)定性和延續(xù)性。在我國，大多數(shù)橋梁都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這是由于混凝土既能滿足橋梁技術(shù)性能要求又較為經(jīng)濟(jì)，但是鋼筋混凝土的橋梁結(jié)構(gòu)在一定程度上也容易產(chǎn)生一些常見的病害，主要表現(xiàn)在：

1、超載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的破壞由于結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位構(gòu)造不合理、施工中存在問題或年代久遠(yuǎn)、車輛超載等情況，致使橋梁實(shí)際荷載已超過允許荷載并長期運(yùn)行，從而引起的橋梁結(jié)構(gòu)破壞、變形過大甚至失穩(wěn)，這在不同程度上對(duì)橋梁的安全運(yùn)行產(chǎn)生了影響。

2、地基不均勻沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂因?yàn)榈鼗痪鶆虺两刀鴮?dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)傾斜、開裂，如翼墻和錐坡的下沉、滑動(dòng)、開裂，毛石墩臺(tái)的貫通縫等。

3、混凝土剝蝕剝蝕破壞路橋的外觀形態(tài)，包括:路橋表面的酥松起皮、剝落、露石、蜂窩麻面等現(xiàn)象。路橋表面產(chǎn)生的剝落或剝離，會(huì)引起構(gòu)件截面積減小，應(yīng)力增大，導(dǎo)致空氣或其他有害物質(zhì)的內(nèi)侵蝕作用更容易發(fā)生。依據(jù)發(fā)生原因不同，剝蝕現(xiàn)象可以分為風(fēng)化剝蝕、水質(zhì)侵蝕、凍融剝蝕等等。

4、混凝土裂縫裂縫對(duì)鋼筋混凝土橋梁的危害程度不一，嚴(yán)重的裂縫如貫穿縫、網(wǎng)裂等將會(huì)嚴(yán)重危及橋梁的安全運(yùn)行。另外裂縫往往也會(huì)引起其它病害的發(fā)生與發(fā)展，如鋼筋銹蝕、凍融破壞等，這些病害與裂縫形成惡性循環(huán)，會(huì)對(duì)橋梁的耐久性產(chǎn)生很大的危害。
5、混凝土的碳化以及鋼筋的銹蝕鋼筋銹蝕是道路橋梁損壞最主要的原因之一。鋼筋銹蝕后會(huì)引起體積擴(kuò)大膨脹，混凝土承受較大拉力而開裂?；炷撂蓟_(dá)到一定程度時(shí)，保護(hù)鋼筋的能力變?nèi)?，橋梁必然?huì)產(chǎn)生較多的順筋裂縫，并進(jìn)一步加劇鋼筋銹蝕，如此循環(huán)，將造成橋梁使用安全性降低和使用壽命縮短。
二、橋梁混凝土結(jié)構(gòu)病害的原因分析通過詳細(xì)的調(diào)研，對(duì)大量的橋梁病害進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生病害的原因有很多，例如對(duì)橋梁的荷載能力設(shè)計(jì)相對(duì)偏低，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；施工質(zhì)量控制較差；后期的養(yǎng)護(hù)不科學(xué)等等。下面就來具體分析一下橋梁病害的主要原因：

1、裂縫當(dāng)混凝土中拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度或拉應(yīng)變大于其極限拉應(yīng)變時(shí)，混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長，使水分蒸發(fā)，引起混凝土澆筑時(shí)坍落度過低，會(huì)使混凝土出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)方法不得當(dāng)，出現(xiàn)塑性收縮狀態(tài)，也會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。

2、剝蝕根據(jù)不同的機(jī)理，剝蝕可分為凍融剝蝕、沖磨和空蝕、水質(zhì)侵蝕、風(fēng)化剝蝕等。其中凍融剝蝕是指在水飽和或潮濕狀態(tài)下，由于溫度正負(fù)變化，結(jié)構(gòu)物的已硬化混凝土空隙水結(jié)凍膨脹，融解松弛，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象。

3、混凝土碳化及鋼筋銹蝕凡裂縫多、混凝土質(zhì)量差的橋梁，其鋼筋銹蝕程度也必然嚴(yán)重，產(chǎn)生的順筋裂縫也特別多。隨著鋼筋銹蝕的發(fā)生，混凝土開裂、剝落，鋼筋和混凝土的粘結(jié)力就不斷喪失，鋼筋截面積就減少，承載能力下降，從而降低了結(jié)構(gòu)的安全度。
三、橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的加固增強(qiáng)技術(shù)在對(duì)橋梁的病害進(jìn)行分析之后，就要針對(duì)性地進(jìn)行橋梁加固處理技術(shù)研究，保證病害不會(huì)擴(kuò)大，維持和提高其使用性能。主要加固增強(qiáng)技術(shù)有：

1、橋梁的裂縫修補(bǔ)技術(shù)裂縫修補(bǔ)技術(shù)手段的主要目的是恢復(fù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的耐久性以及防水性，其主要技術(shù)方法有：

★表面裂縫的處理法在微裂縫的表面進(jìn)行填料的涂抹以及防水材料的涂抹。對(duì)于寬度發(fā)生改變的裂縫，要對(duì)其使用具備伸縮性的材料。

★注膠法在其產(chǎn)生的裂縫中注入一定的樹脂或者水泥類的材料，主要的注漿材料為環(huán)氧樹脂，要對(duì)其采用低壓低速的注入法。將環(huán)氧樹脂注入法和鋼釘一起使用，不僅可以對(duì)裂縫部位的整體性進(jìn)行增強(qiáng)，也可以防止裂縫繼續(xù)產(chǎn)生。
★充填法此種方法適合于對(duì)較寬裂縫的修補(bǔ)，其具體的做法是沿著產(chǎn)生的裂縫鑿一條深槽，之后在其槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種粘結(jié)材料，如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環(huán)氧樹脂硅、瀝青及各種化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)劑等。

★表面噴涂法噴漿修補(bǔ)是一種在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實(shí)而且粘度高的水泥砂漿保護(hù)層，來封閉裂縫的修補(bǔ)方法。噴漿前，需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去，再用水沖洗清潔，并在開始噴漿之前把基層濕潤，然后再開始噴漿。

★粘結(jié)鋼板封閉法
當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫時(shí)，可對(duì)裂縫先進(jìn)行處理之后，再在其裂縫的地方把鋼板粘接，并且采用膨脹的螺栓對(duì)其鋼板進(jìn)行相應(yīng)的加壓。其鋼板粘接的方向應(yīng)該與裂縫的方向相互垂直。
2、橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)梁式橋上部結(jié)構(gòu)加固增強(qiáng)技術(shù)主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法等。

★加大截面加固法采用增大構(gòu)件的截面面積，根據(jù)荷載大小和凈空條件不同，可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主兩種加固方案。

★外部粘貼加固法系用型鋼、玻璃鋼等材料通過環(huán)氧樹脂等粘合劑粘貼在結(jié)構(gòu)外部，以提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。適用于構(gòu)件尺寸受限制但又必須大幅度提高結(jié)構(gòu)承載能力的場合，必須保證粘和劑的質(zhì)量。

★外部預(yù)應(yīng)力加固法指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件上施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。采用對(duì)受拉區(qū)施加預(yù)加壓力，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。
★改變結(jié)構(gòu)體系加固法通過增設(shè)支撐或橋墩，把簡支變?yōu)檫B續(xù)、在梁下增設(shè)如鋼架等加勁梁或疊合梁，以減小梁內(nèi)控制截面峰值彎矩，提高承載能力的一種加固方法。
    綜上所述，橋梁病害是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的主要原因之一，所以，建設(shè)單位和運(yùn)營管理部門要加強(qiáng)橋梁日常養(yǎng)護(hù)管理，并提升橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)，在第 一時(shí)間發(fā)現(xiàn)橋梁的病害，并且分析其產(chǎn)生病害的主要原因，根據(jù)其產(chǎn)生的原因采取一定的改善措施，防治橋梁病害引起的安全問題。在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，橋梁的加固技術(shù)也在不斷地發(fā)展，有不少新工藝、新材料能夠較好地處理病害問題，因此受到較快的推廣應(yīng)用。加強(qiáng)對(duì)橋梁病害以及其加固技術(shù)的研究不僅可以改善我國的交通狀況，還能保障我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。