劉敏

云南省公路工程監(jiān)理咨詢有限公司 云南昆明 650021

改革開放以來，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，國省干線公路交通事業(yè)日新月異。面對(duì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)的需要，我國交通運(yùn)輸任務(wù)日益繁重，交通量與日俱增，車速相機(jī)提高，車行荷載逐漸增大。

隨著橋梁負(fù)荷日益加重，一大批21世紀(jì)初期以前修建的混凝土梁橋不能滿足當(dāng)前交通運(yùn)輸發(fā)展的需要，橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種各樣的缺陷、病害，成為當(dāng)前交通發(fā)展的潛在隱患。

1 橋梁主要技術(shù)缺陷

根據(jù)云南省橋梁普查資料和相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)資料，經(jīng)研究分析，我省國省干線公路老舊梁橋存在以下五個(gè)方面的技術(shù)缺陷：

1.1 設(shè)計(jì)荷載偏低，承載能力不足

在我省公路事業(yè)發(fā)展過程中，在修建公路橋梁的時(shí)候，其設(shè)計(jì)與當(dāng)時(shí)荷載等級(jí)要求不高，行車密度較稀的交通狀況是相適應(yīng)的。但是隨著交通事業(yè)的發(fā)展，相當(dāng)一部分老橋面臨荷載等級(jí)偏低、承載力不足的狀況，加快了橋梁疲勞、老化進(jìn)程，病害日益嚴(yán)重。表1為我國公路橋梁設(shè)計(jì)荷載的演變簡表。

表1 公路橋梁設(shè)計(jì)荷載演變簡表

1.2 橋梁設(shè)計(jì)得不合理

21世紀(jì)初期以前修建的國省干線公路橋梁中，部分橋梁設(shè)計(jì)存在兩方面問題：結(jié)構(gòu)不合理、設(shè)計(jì)計(jì)算精細(xì)化程度偏低。

（1）結(jié)構(gòu)不合理。由于歷史的局限性，橋梁設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不完善，許多橋梁在結(jié)構(gòu)上、材料上的研究還不足，加之設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也存在滯后問題，導(dǎo)致部分橋梁結(jié)構(gòu)在成橋后存在這樣那樣的缺陷。

（2）設(shè)計(jì)計(jì)算精細(xì)化程度偏低。由于受當(dāng)時(shí)橋梁專業(yè)計(jì)算知識(shí)掌握水平以及計(jì)算機(jī)計(jì)算能力等因素的限制，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算錯(cuò)誤，或不能真實(shí)反映橋梁施工與使用階段的力學(xué)行為。

1.3 施工的先天不足

施工問題是引起橋梁缺陷和病害的主要原因之一?；炷亮簶蚪Y(jié)構(gòu)中多數(shù)病害是由于施工質(zhì)量不良和施工工期引起的。我省國省干線公路老舊橋中導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生病害的施工因素主要有：

（1）原材料控制不嚴(yán)。在施工中所使用的混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋等材料質(zhì)量的不達(dá)標(biāo)，是導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷的內(nèi)在因素。

（2）施工精細(xì)化程度不高。傳統(tǒng)的的工程管理粗放，施工方案缺乏創(chuàng)新，實(shí)用性弱，導(dǎo)致橋梁在施工過程產(chǎn)生缺陷。

（3）施工技術(shù)落后.在早期，由于橋梁施工技術(shù)水平、施工質(zhì)量要求不高，造成混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程或施工結(jié)束后出現(xiàn)混凝土裂縫現(xiàn)象，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性產(chǎn)生不利影響。

1.4 養(yǎng)護(hù)維修或加固措施不當(dāng)

我省國省干線公路中，部分橋梁的技術(shù)缺陷是由于后期養(yǎng)護(hù)維修或者加固措施不恰當(dāng)引起的。如橋面維修增加了橋面恒載、加固施加的預(yù)應(yīng)力大小或者位置不恰當(dāng)引起結(jié)構(gòu)的二次病害、結(jié)構(gòu)體系改變不合理致使結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位應(yīng)力超限等。

1.5 超負(fù)荷使用

國省干線公路使用中，部分橋梁使用荷載大大超出了設(shè)計(jì)荷載，致使橋梁長期在超負(fù)荷下運(yùn)營，造成很多橋梁病害。

2 混凝土梁橋常見病害

云南省國省干線公路混凝土梁式橋梁中，主要以T梁橋和板橋?yàn)橹?。根?jù)混凝土橋梁出現(xiàn)病害的部位及形成原因，可將常見病害分為以材料退化引起的功能性損傷和外部結(jié)構(gòu)引起的結(jié)構(gòu)性損傷兩大類。

2.1 結(jié)構(gòu)性損傷病害

混凝土梁橋中結(jié)構(gòu)性損傷病害的表現(xiàn)形式為混凝土開裂，該類裂縫產(chǎn)生的直接原因是結(jié)構(gòu)受力超過結(jié)構(gòu)的承載能力，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)彎曲、剪切裂縫。

2.2 功能性損傷病害

混凝土梁橋中功能性損傷病害主要是由于結(jié)構(gòu)老化或者施工、維修養(yǎng)護(hù)不善等因素造成的，如：混凝土蜂窩、漏筋、孔洞、鋼筋銹蝕等?；炷亮簶蚬δ苄該p傷病害對(duì)橋梁承載力影響不大，但嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。

3 梁橋維修加固方法

3.1 裂縫修補(bǔ)方法

混凝土梁橋中結(jié)構(gòu)存在承載能力不足時(shí)，往往在結(jié)構(gòu)表面、內(nèi)部形成裂縫。為了恢復(fù)橋梁結(jié)構(gòu)的整體性，保持其強(qiáng)度、剛度和耐久性，應(yīng)對(duì)橋梁裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。常用的裂縫修補(bǔ)分為表面封閉修補(bǔ)法、表面粘貼修補(bǔ)法和壓力灌漿修補(bǔ)法三種。

表面封閉修補(bǔ)常用方法有：填縫法、表面抹灰法、表面噴漿法和鑿槽嵌補(bǔ)法。表面粘貼修補(bǔ)法主要有粘貼鋼板法和粘貼玻璃布法。壓力灌漿法用于裂縫多且深入結(jié)構(gòu)內(nèi)部或結(jié)構(gòu)有空隙的部位。

3.2 混凝土梁橋提載加固方法

混凝土梁橋的提載加固方法很多，但在云南省的國省道干線公路橋梁加固工程中主要有以下五種方法：

（1）增大截面加固方法.增大截面加固方法，是增大混凝土構(gòu)件截面尺寸，增加受力鋼筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性。該種橋梁加固方法廣泛應(yīng)用于板橋和梁橋加固工程中。

增大截面加固法有以下特點(diǎn)：①主梁受力明確，加固后主梁的承載力、剛度、穩(wěn)定性提高效果明顯；②施工簡便，經(jīng)濟(jì)有效；③加大構(gòu)件截面尺寸，會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)恒載增加；④若對(duì)梁底增大尺寸，會(huì)使橋下凈空減?。虎荽嬖谛屡f混凝土結(jié)合問題、新增鋼筋與原鋼筋的結(jié)合問題以及混凝土澆筑工藝問題。

（2）粘貼鋼板加固法。粘貼鋼板加固方法，是采用環(huán)氧樹脂系列黏結(jié)劑，將鋼板直接粘貼在被加固的鋼筋混凝土構(gòu)件的受拉區(qū)或者受剪薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)物形成整體。通過該種加固方法可以使鋼板與補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件共同受力，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度，限制裂縫的發(fā)展，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。

粘貼鋼板加固法有以下特點(diǎn)：①不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu)物；②鋼板所占空間小，加固工程幾乎不增大原有結(jié)構(gòu)物尺寸；③盡管工程質(zhì)量要求較高，但施工時(shí)并不要求高級(jí)的專門技術(shù)人員操作；④黏結(jié)劑的質(zhì)量和耐久性是影響加固效果的重要因素；⑤加固鋼板容易銹蝕，必須進(jìn)行嚴(yán)格防銹處理。

（3）粘貼碳纖維布（片）加固法。粘貼碳纖維布（片）加固方法，是將抗拉性能很好的碳纖維布粘貼到混凝土梁表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件變形的約束，以提高構(gòu)件的極限強(qiáng)度和承載能力。

粘貼碳纖維布（片）加固法有以下特點(diǎn)：①對(duì)原構(gòu)件受拉鋼筋或腹板配筋不足的梁和板的抗彎、抗剪加固效果明顯；②可用于原構(gòu)件受拉鋼筋嚴(yán)重腐蝕或損壞，承載能力嚴(yán)重不足的結(jié)構(gòu)物加固；③碳纖維片不具有鋼筋所擁有的延性，設(shè)計(jì)、施工時(shí)充分考慮其脆性特點(diǎn)。

（4）增加輔助構(gòu)件加固法。增加輔助構(gòu)件加固方法，是通過增加橫向聯(lián)系（橫隔梁或橫隔板）或者增加縱向受力構(gòu)件（主梁）以提高橋梁承載能力。云南省國省干線公路梁橋加固中，當(dāng)采用增加輔助構(gòu)件加固法時(shí)，主要采用其中的增加橫隔板法。

增加橫隔梁（板）加固法有以下特點(diǎn)：①特別適用于少橫隔板或無橫隔板的梁式橋；②加固后橋梁整體剛度增大，荷載橫向分布性能改善明顯，各梁受力均勻；③可以明顯改善T型梁橋現(xiàn)澆濕接頭的開裂病害。

（5）改變結(jié)構(gòu)體系法。改變結(jié)構(gòu)體系加固方法，是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系以調(diào)整結(jié)構(gòu)上內(nèi)力的分布，提高橋梁結(jié)構(gòu)整體承載力的方法。改變結(jié)構(gòu)體系加固方法主要有：簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法和增設(shè)支撐結(jié)構(gòu)法。

簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法是將簡支梁端由簡支轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換，減小梁跨中截面的彎矩，起到卸載及提高承載能力的作用。

增設(shè)支撐加固法是在梁、板等構(gòu)件下增設(shè)支撐結(jié)構(gòu)，改變梁（板）的支撐狀況，減小梁的跨徑，荷載作用下跨中彎矩和支點(diǎn)剪力減小，從而提高橋梁承載力。常用的增設(shè)支撐加固方法有：增設(shè)橋墩、增設(shè)八字撐和增設(shè)框架結(jié)構(gòu)支護(hù)。

改變結(jié)構(gòu)體系加固法有以下特點(diǎn)：①須在墩臺(tái)地基條件好，承載能力足夠的條件下才便于采用；②采用該加固方法會(huì)減小橋下凈空，影響橋梁泄洪能力；③常用于解決臨時(shí)通行超重（如大件運(yùn)輸）車輛的加固措施，重車通過后，可拆除臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

云南省的國省干線公路橋梁維修加固正步入快速發(fā)展期，各種新的加固技術(shù)和加固材料逐漸呈現(xiàn)，面對(duì)巨大的橋梁基數(shù)和復(fù)雜的病害，還有很長的路要走。橋梁加固的方法的具體選擇需要結(jié)合橋梁具體狀況，權(quán)衡加固要求、施工難度、經(jīng)濟(jì)性等多方面因素來綜合決策。