穆寶磊

(湖北交投智能檢測(cè)股份有限公司，湖北 武漢 430050)

0 前 言

經(jīng)濟(jì)建設(shè)保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)下，我國(guó)交通事業(yè)同樣迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇。橋梁工程如雨后春筍般快速興建，使交通壓力得以有效緩解，為人們出行與交通運(yùn)輸?shù)忍峁┛煽勘Ｕ?。不過(guò)，橋梁運(yùn)行管理期間，由于外部環(huán)境等因素如結(jié)構(gòu)疲勞、荷載變化與溫度情況等所形成的耦合作用影響，使橋梁較易出現(xiàn)相應(yīng)的損壞問(wèn)題。鑒于此，對(duì)橋梁工程開展科學(xué)檢測(cè)并采取合理加固處理顯得尤為重要，可充分保證橋梁具有良好的質(zhì)量和性能，為橋梁安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障，以此促進(jìn)交通事業(yè)良好發(fā)展。

1 橋梁主要病害

第一，基于結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)為主，由于荷載所產(chǎn)生的作用影響，在橋梁主體結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)較易出現(xiàn)開裂情況，鋼筋應(yīng)力表現(xiàn)出明顯變化，結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)因此受到影響，不過(guò)，梁結(jié)構(gòu)受拉區(qū)沒有出現(xiàn)破損情況，結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度沒有出現(xiàn)明顯降低；第二，基于結(jié)構(gòu)受力極限狀態(tài)為主，由于荷載所產(chǎn)生的作用影響，梁結(jié)構(gòu)主要受拉區(qū)并未表現(xiàn)出開裂或是全新裂紋，但是梁結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)相應(yīng)的斷筋情況，以致于解耦股極限強(qiáng)度出現(xiàn)明顯減??；第三，以外界自然作用為主，對(duì)混凝土橋梁產(chǎn)生相應(yīng)的影響，以致于發(fā)生老化、漏筋與剝落等情況。

2 橋梁檢測(cè)與損傷評(píng)價(jià)方法

針對(duì)橋梁檢測(cè)有關(guān)內(nèi)容方面，因橋梁位置以及結(jié)構(gòu)形式、材料等表現(xiàn)出的差異也存在相應(yīng)的變化，常規(guī)檢測(cè)主要涵蓋以下內(nèi)容：第一，表觀檢查，以結(jié)構(gòu)裂縫與橋梁構(gòu)造集合尺寸以及附屬病害等為主，對(duì)此作出科學(xué)檢查和準(zhǔn)確測(cè)量，通過(guò)定量形式，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀況作出全面真實(shí)反映；第二，材料檢測(cè)，是有關(guān)結(jié)構(gòu)無(wú)損或是微損檢測(cè)，針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)即對(duì)混凝土、鋼筋開展的科學(xué)檢測(cè)；第三，基于橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，以此對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物工作狀態(tài)做出科學(xué)測(cè)試。

針對(duì)橋梁損傷評(píng)價(jià)方法如下：①以理論計(jì)算分析為主，以此完成科學(xué)評(píng)估；②基于有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)橋梁缺陷問(wèn)題以及病害情況，作出系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)此作出等級(jí)劃分；③基于現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)，以此科學(xué)精準(zhǔn)評(píng)定。

3 橋梁加固原則

針對(duì)橋梁加固處理，標(biāo)準(zhǔn)原則如下：①對(duì)應(yīng)力相對(duì)較低的結(jié)構(gòu)作出替換，采用全新結(jié)構(gòu)形式；②對(duì)結(jié)構(gòu)受力體系作出合理改變，確保原結(jié)構(gòu)受力能夠得以有效減少；③對(duì)結(jié)構(gòu)截面積做出合理增加，促使結(jié)構(gòu)所具有的強(qiáng)度以及剛度能夠得以有效提高；④加固方案的科學(xué)制定，需充分滿足科學(xué)可行、成本較低、加固效果顯著等嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。

4 橋梁檢測(cè)技術(shù)

4.1 無(wú)線電檢測(cè)技術(shù)

橋梁工程運(yùn)行期間，外部荷載作用存在持續(xù)性特點(diǎn)，且沖擊存在非周期性特點(diǎn)。車輛荷載明顯過(guò)高的情況下，可能引起結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，因此出現(xiàn)裂縫等問(wèn)題。同時(shí)，若荷載持續(xù)作用與不斷增加，裂縫問(wèn)題則會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重，并對(duì)整體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響。針對(duì)無(wú)線電監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)對(duì)裂縫形成的應(yīng)力波進(jìn)行有效收集與科學(xué)分析，對(duì)裂縫病害具體位置做出精準(zhǔn)明確，并基于應(yīng)力波強(qiáng)弱程度，對(duì)裂縫大小做出準(zhǔn)確判斷，以此通過(guò)合理可行的加固措施做出妥善處理。技術(shù)工作原理是借助傳感器設(shè)備在橋梁結(jié)構(gòu)合理位置完成布設(shè)安裝，由檢測(cè)人員通過(guò)設(shè)備儀器，完成信號(hào)收集與傳輸，并基于無(wú)線波作出科學(xué)分析判斷。

4.2 沖擊波檢測(cè)技術(shù)

針對(duì)橋梁工程，采取科學(xué)檢測(cè)顯得尤為關(guān)鍵。檢測(cè)期間，應(yīng)充分保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量、性能等不會(huì)受到嚴(yán)重。所以，可對(duì)沖擊波檢測(cè)技術(shù)加以合理運(yùn)用。針對(duì)此項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用流程如下：如果結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成裂縫，則會(huì)發(fā)生相應(yīng)的脈沖波，通過(guò)信號(hào)接收設(shè)備，及時(shí)獲取信號(hào)并作出科學(xué)分析判斷。若橋梁存在中空現(xiàn)象，則代表存在相應(yīng)的問(wèn)題。技術(shù)應(yīng)用期間，主要以單點(diǎn)測(cè)量形式為主，涉及到全面測(cè)量，所耗費(fèi)時(shí)間相對(duì)較久，檢測(cè)效率無(wú)法得到充分保證。

4.3 回彈檢測(cè)法

回彈檢測(cè)法是基于彈性物質(zhì)回彈性以及表面硬度相關(guān)原理對(duì)橋梁完成科學(xué)檢測(cè)。應(yīng)用此方法需對(duì)如下方面予以重點(diǎn)關(guān)注：第一，對(duì)測(cè)區(qū)做出合理選擇，應(yīng)用此方法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)開展檢測(cè)期間，檢測(cè)面應(yīng)當(dāng)保證平整且干凈。一般構(gòu)件的測(cè)區(qū)數(shù)需保證超過(guò)10個(gè)；相鄰測(cè)區(qū)，間距控制<2 m，同構(gòu)件端部或是施工縫邊緣的實(shí)際間距控制為0.2～0.5 m；測(cè)區(qū)位置選擇應(yīng)以水平面為主，且范圍控制為<0.04 m2。第二，回彈儀檢測(cè)期間，測(cè)區(qū)范圍內(nèi)各測(cè)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)保證分布合理且均勻，相鄰測(cè)點(diǎn)凈距控制>20 mm；測(cè)點(diǎn)同預(yù)埋件與外部鋼筋，實(shí)際間距控制>30 mm。各測(cè)點(diǎn)彈擊1次，各回彈值數(shù)量共計(jì)16個(gè)，數(shù)值精確到1。第三，測(cè)量碳化深度期間，需保證所測(cè)位置干凈，可使用酚酞酒精溶液對(duì)孔洞內(nèi)部邊緣采取有效處理，保證碳化界線清晰，以此完成準(zhǔn)確測(cè)量。

5 橋梁加固技術(shù)

5.1 外部粘鋼加固法

此方法通過(guò)化學(xué)粘結(jié)劑，以鋼板為材料，在混凝土構(gòu)件表面完成有效粘貼，確?？梢孕纬烧w并共同受力，使結(jié)構(gòu)所具有的承載力與剛度、延性等能夠得到顯著提高，達(dá)到正常使用的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 預(yù)應(yīng)力加固法

此方法通過(guò)鋼拉桿施加預(yù)應(yīng)力完成有效加固處理，可確保承載力、抗裂性以及剛度等得到顯著提高，且所占空間相對(duì)較小。預(yù)應(yīng)力拉桿與撐桿的加固形式，有關(guān)預(yù)應(yīng)力拉桿加固以受彎構(gòu)件應(yīng)用為主，梁身屬于錨固體，以預(yù)應(yīng)力扎拉形式對(duì)梁受拉區(qū)域施加外力，避免裂縫問(wèn)題頻發(fā)，使裂縫寬度有效減小。有關(guān)預(yù)應(yīng)力撐桿加固，以軸心受壓墩柱應(yīng)用為主，具體加固應(yīng)用期間，應(yīng)用并不多。

5.3 加大截面加固法

此方法被稱為外包混凝加固法，通過(guò)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物原有界面面積以及配筋的合理增加完成有效加固。此加固方法對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)有著相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，需暴增以承受自重并提供較高承載力。一般而言，通過(guò)增加主梁梁肋寬度或是增加橋面厚度完成加固處理。

5.4 粘貼FRP加固法

此方法通過(guò)纖維復(fù)合材料的合理使用，需具備較高強(qiáng)度或是彈性模量，通過(guò)粘貼或是浸漬樹脂膠，在混凝土構(gòu)件表面位置，對(duì)材料完成有效粘貼，確?？梢孕纬烧w并共同受力。當(dāng)前，在橋梁加固期間，所使用的材料多以碳纖維為主。

6 工程實(shí)例

某橋梁長(zhǎng)度達(dá)到1 800 m，正橋長(zhǎng)度達(dá)到1 200 m，南、北岸引橋長(zhǎng)度分別達(dá)到250、350 m?；鶎拥綐蛎嫖恢茫叨冗_(dá)85 m，下層為雙線橋，寬度20 m，上層為公路橋，寬度24 m，設(shè)計(jì)雙排四車道，寬度達(dá)到18 m，兩側(cè)人行道寬度設(shè)計(jì)為3 m。橋身主體為三聯(lián)連續(xù)橋梁，設(shè)計(jì)有8墩9孔，孔寬度設(shè)計(jì)為128 m。橋梁運(yùn)行使用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，橋面位置存在明顯的破損情況，需采取必要的科學(xué)檢測(cè)及加固，保證橋梁質(zhì)量與性能，為橋梁安全運(yùn)行提供可靠保障。

6.1 橋梁檢測(cè)

首先，開展實(shí)地勘探，對(duì)橋梁具體情況做到充分了解掌握，并對(duì)有關(guān)圖紙等資料進(jìn)行仔細(xì)收集整理，同有關(guān)部門保持緊密聯(lián)系，對(duì)橋梁建設(shè)期間所存在的問(wèn)題以及質(zhì)量隱患等進(jìn)行詳細(xì)咨詢了解，基于理論層面對(duì)橋梁使用性能與質(zhì)量情況等做到全面準(zhǔn)確掌握。其次，通過(guò)回彈儀設(shè)備，以混凝土強(qiáng)度為基礎(chǔ)，對(duì)此采取科學(xué)的無(wú)損檢驗(yàn)，基于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，結(jié)合推定公式，獲取各構(gòu)件所對(duì)應(yīng)的具體混凝土強(qiáng)度。同時(shí)，通過(guò)鋼筋混凝土檢測(cè)儀設(shè)備，以混凝土保護(hù)層厚度為基礎(chǔ)，對(duì)此采取科學(xué)準(zhǔn)確檢測(cè)。對(duì)混凝土碳化深度開展科學(xué)檢測(cè)，需位于混凝土表面位置，使用酚酞酒精溶液完成均勻涂抹，對(duì)所表現(xiàn)出的顏色變化進(jìn)行仔細(xì)觀察，顏色表現(xiàn)出以紅色為主，則代表混凝土并未被碳化，而顏色表現(xiàn)出無(wú)色則代表混凝土被碳化。碳化抽查情況見表1。

最后，對(duì)部分橋梁開展科學(xué)的靜載試驗(yàn)，以標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載或是等效荷載，在橋梁結(jié)構(gòu)指定位置對(duì)荷載進(jìn)行有效施加，對(duì)有關(guān)橋梁結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的變形與應(yīng)變采取科學(xué)準(zhǔn)確的檢測(cè)，以此對(duì)結(jié)構(gòu)所具有的承載能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)做出科學(xué)準(zhǔn)確判斷。

表1 混凝土梁抽查碳化情況統(tǒng)計(jì)表

6.2 橋梁加固措施

通過(guò)碳纖維布混合材料為主，對(duì)橋梁采取合理加固處理，粘結(jié)方向具體涵蓋U型與側(cè)面，如圖1所示。

圖1 粘結(jié)方式

6.2.1 碳纖維布加固承載力計(jì)算

對(duì)梁主體結(jié)構(gòu)采取加固處理期間，有關(guān)斜截面部分需采取受剪承載力計(jì)算，公式為：

Vb≤Vbrc+Vbcf

(1)

(2)

(3)

式中，Vb代表梁剪力設(shè)計(jì)值；Vbrc代表沒有經(jīng)過(guò)加固處理的梁受剪承載；Vbcf代表碳纖維片材所承受的剪力；εcfv代表碳纖維片材所具有的極限拉應(yīng)變；φ代表碳纖維片受剪加固形式系數(shù)；λb代表梁截面剪跨比；ncf代表碳纖維片材粘貼層數(shù)；hcf代表側(cè)面粘貼碳纖維片材高度；Scf代表碳纖維片材條帶凈間距；tcf代表單層碳纖維片材厚度；ωcf代表碳纖維片材條帶寬度。

6.2.2 碳纖維布加固施工工藝

碳纖維布加固措施所涉及的施工工藝如下。

1)施工準(zhǔn)備階段，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況采取全面仔細(xì)勘察，保證材料與設(shè)備等準(zhǔn)備充足。

2)混凝土表面，采取合理處理，通過(guò)磨機(jī)設(shè)備對(duì)表層存在的劣化層采取徹底清除、吹凈之后，保證堅(jiān)實(shí)表面清晰外露；對(duì)存在脹裂與鋼筋銹蝕以及松散的松散等位置采取徹底鑿除，對(duì)銹蝕鋼筋采取合理處理，通過(guò)環(huán)氧樹脂采取有效防腐處理，通過(guò)環(huán)氧砂漿完成整平操作，確保構(gòu)件表面能夠保持良好的美觀度與平整度；通過(guò)角磨機(jī)設(shè)備對(duì)存在凸起的轉(zhuǎn)角等位置采取仔細(xì)磨平處理并完成倒角處理，確保打磨光滑。

3)配制涂刷地層樹脂，涂刷期間保證均勻且薄厚適中，鋼筋部分與凹凸等位置采取反復(fù)涂刷，厚度標(biāo)準(zhǔn)需控制<1 mm，待膠體表面快速干燥且達(dá)到指觸干燥標(biāo)準(zhǔn)，則可開展后續(xù)施工。

4)樹脂涂刷完成之后，間隔時(shí)間控制0.5～1.0 h，待基層氣泡全部消失，對(duì)存在高差位置通過(guò)相應(yīng)的材料完成補(bǔ)平操作，并對(duì)混凝土表面采取仔細(xì)清理，保證干凈且干燥。

5)粘貼碳纖維片材，基于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸對(duì)碳纖維布完成精準(zhǔn)裁剪，盡可能避免出現(xiàn)搭接情況，如果涉及到搭接情況，以纖維方向?yàn)橹?，纖維布實(shí)際搭接長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)基于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或保證超過(guò)100 mm；對(duì)浸漬膠完成合理調(diào)制，在粘貼位置完成均勻涂抹，膠的厚度需保證達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，搭接與拐角等位置需采取重復(fù)涂抹；對(duì)碳纖維布進(jìn)行合理粘貼，通過(guò)滾筒工具沿纖維方向采取反復(fù)滾壓操作，保證內(nèi)部氣泡全部有效擠出。同時(shí)，通過(guò)浸漬樹脂對(duì)碳纖維布材料完成有效浸透，滾壓操作期間避免對(duì)碳纖維布材料造成破壞損傷。

6)表面防護(hù)與養(yǎng)護(hù)，位于最外層即碳纖維外表面位置，選用耐候保護(hù)涂料完成均勻涂刷，施工結(jié)束之后需自然養(yǎng)護(hù)保持24 h，且避免外力沖擊對(duì)此產(chǎn)生不利影響，同時(shí)，需采取相應(yīng)的保護(hù)措施，避免出現(xiàn)污染或是雨水侵蝕等。

6.3 加固效果監(jiān)控

加固施工結(jié)束，需對(duì)加固效果采取嚴(yán)格仔細(xì)監(jiān)控，同時(shí)，對(duì)整體使用性能，采取科學(xué)系統(tǒng)的總結(jié)評(píng)價(jià)。具體如下。

1)以橋臺(tái)沉降和跨中撓度為主，借助相應(yīng)的測(cè)量工具對(duì)此采取科學(xué)檢測(cè)，通過(guò)選點(diǎn)布位測(cè)量，并對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)采取及時(shí)整理，以測(cè)量值為基礎(chǔ)，對(duì)加固處理之后的橋梁發(fā)生的變形情況展開系統(tǒng)綜合分析，以此對(duì)加固處理之后的橋梁所具有的承載能力有無(wú)顯著提高做出科學(xué)準(zhǔn)確判斷。

2)以路面狀況為主，對(duì)此采取仔細(xì)重點(diǎn)觀察，尤其是大型運(yùn)輸車輛在橋面正常通行的情況下，對(duì)橋梁表面位置有無(wú)新形成裂紋采取仔細(xì)觀察，對(duì)噴射混凝土有無(wú)大片剝落仔細(xì)觀察，并重點(diǎn)檢查加固構(gòu)件各部件的穩(wěn)定牢固。

7 結(jié) 語(yǔ)

橋梁屬于交通運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵樞紐，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮著重要影響作用。當(dāng)前，由于多方面因素共同作用影響，使橋梁出現(xiàn)各類損傷，所以，橋梁檢測(cè)及加固技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用顯得尤為關(guān)鍵，有關(guān)人員務(wù)必對(duì)此保持高度重視，并對(duì)橋梁檢測(cè)及加固技術(shù)展開深入科學(xué)研究，促使檢測(cè)及加固技術(shù)能夠得以切實(shí)有效提高，保證橋梁質(zhì)量性能，以此促進(jìn)交通事業(yè)良好發(fā)展。

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