高速公路桥梁结构病害与加固措施 李琦

高速公路桥梁结构病害与加固措施李琦

发表时间：2018-11-22T15:47:32.117Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第22期作者：李琦

[导读] 我国经济水平不断发展下，高速公路作为重要的基础设施建设得到快速发展，已经成为全球第二位的高速公路大国。

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摘要：高速公路桥梁的稳固是公路运营的基本保证，公路桥梁暴露在大自然中，自然界各种因素均对桥梁有着不同程度的不利影响，使得桥梁的耐久性受到严峻的挑战。如何通过桥梁的维护和加固使桥梁的使用寿命得以延续，使用价值得到提升，是摆在路桥工作者面前的一个重要课题。本文通过对高速公路桥梁结构存在的主要病害分析，简要阐述了桥梁加固措施和技术适应性。

关键词：高速公路桥梁；结构病害；加固措施

我国经济水平不断发展下，高速公路作为重要的基础设施建设得到快速发展，已经成为全球第二位的高速公路大国。为了进一步完善我国交通运输体系，提高国民经济增长水平，提高对国内高速公路桥梁的建设和病害加固是切实可行的主要措施。通过对国内诸多高速公路桥梁结构病害进行分析及检测，提出科学的维护和加固措施，做好养护工作，为人们出行及经济发展奠定良好的基础保障。

一当前我国高速公路桥梁因为施工控制带来的主要病害

1.桥梁上部结构的常见病害

公路桥梁主要由以下几部分组成：上部构造、下部构造、支座等，上部构造病害因素主要来源如下：

（a）在施工过程中运用混凝土保护层不符合质量要求、底板横向纵筋设计不科学，由于不能均匀受力，从而使混凝土发生裂缝现象。

（b）在长时间的负荷情况下，对上部构造造成损坏，混凝土保护层慢慢掉落，钢筋被雨水腐蚀，从而产生构造问题。

（c）上部构造中的T梁位置是整个桥梁构造的主要组成部分，由于保护层太薄或混凝土冻的膨胀起来，在受到一定的压力作用下而发生裂痕的情况。

2.地基不均匀沉降引起的破坏

在高速公路桥梁的使用过程中，总有地基不匀下沉的情况发生，这种状况对公路桥梁整体构造产生直接损坏，从而使路桥表面发生受力不匀的情况，进一步加重裂痕情况。出现地基不匀下沉的情况有以下几点因素造成：

（a）施工不合理，没有依据规划施工图进行建设，在建设过程中运用不符合标准的材料或偷工减料，从而使地基发生不稳情况，进而对整体构造产生危害。

（b）先前的考察及规划工作不科学，高速公路桥梁建设必须与目前的地质状况和周围环境有效融合开展规划建设工作，如果没有开展好这方面工作，就会导致规划与实际状况不一致的现象发生，对整体的施工质量产生影响。

（c）工程项目由于多方面原因影响，在地基建设过程中，打桩的深浅及开挖顺序都对地基质量产生很大影响，由于施工环节不科学，从而对桥梁建设产生很大影响，最终对整体构造产生危害。桥下部结构加固法，桥台特别是高度较大的桥台，受行车荷载和土压力作用，常见病害有桥台开裂、突起，翼墙外崩、开裂、错位等。

二高速公路运营阶段产生的桥梁主要病害

高速公路经过长期的运营，由于公路桥梁长期暴露在大自然之中，大气中不断变化的自然条件，如温差变化、湿度变化、腐蚀气体、车辆超载、地震、洪灾和泥石流等，对桥梁结构的影响非常明显，产生的病害也是多种多样。

1.由于长时间的运营，混凝土结构在温度和车辆运营的影响下，桥梁预应力徐变和衰减，导致桥梁的承载能力大幅度下降，虽然仍然能够满足基本的运营要求，从桥梁结构本身，随着安全储备的大幅度减少，桥梁的细微病害会逐年增加，例如梁体挠度增加，跨中横向裂缝开始产生并逐年增加。

2.由于桥梁长期运营，疲劳荷载的作用下，T梁的湿接缝位置产生纵向裂缝，箱梁的铰缝破损，导致梁体横向联系减弱，桥梁挠度大幅度增加等。

3.随着结构混凝土使用时间的增长，结构混凝土的钢筋锈蚀、温度变化、浸蚀环境的影响，导致混凝土耐久性降低呈加速趋势，混凝土破损、表面碳化严重、渗水析白导致混凝土强度降低等现象大面积发生。

三高速公路桥梁病害及加固措施

明确高速公路桥梁常见的病害问题

1 高速公路桥梁通常会有四个方面的病害。

1.1拱桥主拱圈裂缝、钢筋锈蚀、墩台基础以及主梁病害。在主拱圈裂缝病害之中，可能存在着纵向裂缝、肋波连接处裂缝、拱肋裂缝以及横系梁裂缝等，这些裂缝还有一些以U型状态存在，并且发生在拱顶前后的10m左右的范围之内。在钢筋锈蚀方面可能存在体积过度膨胀而挤压周边材料，造成混凝土的剥落与开裂，因为钢筋自身的作用就是抗弯的，但是一旦出现锈蚀现象之后，也会直接致使整个结构的承载能力下降。

1.2墩台基础病害。墩台基础因为长期负重，并且水流冲刷、风力承压，所以墩台基础也会出现相应的损耗破坏等现象；最后主梁上也能够存在开裂以及变形问题，但是一旦主梁部分存在开裂问题，也会在成雨水进入、腐蚀钢筋等一系列的问题，从而造成砼强度的进一步下降。

1.3梁体病害。钢筋混凝土梁体的病害是高速公路桥梁病害的重要表现形式，主梁的预应力衰减、梁体纵横向裂缝、铰缝破损失效、支座脱空和损坏等

1.4桥面破损。所有的结构病害最终都会在桥面上发生反应，桥面连续失效、桥面铺装层破损导致油面破损、桥面沥青混凝土推移、路面拥包等

2 桥梁病害的常用加固方式

高速公路桥梁加固施工技术中，通常分为主动加固技术以及被动加固技术，二者之间是有其区别的，主动加固技术是利用施加预应力、改变结构体系的方式，来优化桥梁恒载的内力分配形式，从而增加梁体的自身刚度与承载能力，可以从根本上减少结构上的病害发

生。

施加体外预应力，通常采用钢筋、钢绞线、碳板等材料，关键在于布设体外预应力的位置和梁端锚定的可靠性，以及预应力材料的耐久性等。施工中一般采用植筋方式建立端头锚固，然后布设预应力材料，施加体外预应力，以此实现预应力的加固。

针对T梁的横向联系病害问题，也可以采用增加混凝土横隔板，加大桥面铺装钢筋、增大界面与配筋加固以及扩大基础加固等多种应用形式，以此加强横向联系较差、承载能力较低的桥梁上部结构。

被动加固法则是利用不改变结构自身恒载能力的特点而对裂缝以及钢筋等结构进行修补的方法，这种加固方式能够有效避免裂缝的的进一步扩展，由于桥梁恒载的原因，一般应采用轻质高强的材料，对桥梁进行被动加固。以修补裂缝为例，在修补裂缝的过程中要对裂缝进行检查，然后采取表面封闭法或者自动低压灌注法来修补裂缝，恢复混凝土结构的整体性。

粘贴纤维复合材料加固方法也是目前我国在桥梁加固上所推广使用的重要技术，不仅仅符合我国目前的《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》中的指标标准，同时能够加强对于剪力的传递工作，从根本上实现混凝土结构的优化。所以要从搭设支架开始，加强对于砼基地的处理，涂好底胶的基础之上找到适当的粘贴面，然后粘贴纤维复合材料，再结合相应的养护工作与表面美化工作，最后进行检查与验收。这就是粘贴纤维复合材料的常用使用形式。

粘贴钢板加固方式。在桥梁加固中，在承压结构和受力复杂的结构位置，通常采用钢板进行加固。钢板加固结构重点必须把握原结构表面必须清除混凝土碳化层，打磨到新鲜的混凝土基面，针对钢板的表面也应该按照规定清除钢板表层油渍，打磨拉纹，使加固材料与混凝土基面通过胶凝材料形成良好的粘结，以得到很好的受力传递效果。

因此在选择主动加固方法以及被动加固方法时要慎重考虑，比如主动加固方法在应用的过程之中都会存在着应力滞后的问题，整个加固结构都会在一定程度上滞后于原结构的累计应力以及应变，所以要将新旧两部分桥梁分开进行计算，加强对于原结构极限变形值的考虑，尽量不随意改变整体的结构体系，比如连续梁改成矮塔斜拉桥等。

3 优化加固方案评估与检查环节

对于高速公路桥梁使用状况，需要以完善的方案评估体系与加固施工管理措施，定时对于高速公路桥梁进行维护，严格按照《公路桥梁加固施工技术规范》进行施工组织，建立桥梁工程师工程质量跟踪监控的制度，按照安全标准设置警示标志、设置脚手架、疏导交通，从而提升桥梁的耐久性，增加桥梁的安全储备。

结束语

综上所述，造成高速公路桥梁病害产生的原因有很多，其中主要表现在工程质量问题，管理及后期维护与保养上面。所以，如果要降低公路桥梁结构病害出现的概率，就必须做好相应的防护和控制措施，针对桥梁的定期检测、及时发现桥梁病害。养护工作中应通过预防性养护、常规性维护、结构加固补强等多方式结合。加强施工管理和验收等，确保符合规范标准要求，促进公路桥梁结构质量的提高，为我国经济发展做出重要贡献。

参考文献

[1]苏柄杭，吴汉.浅析公路桥梁常见病害及加固措施[J].建材与装饰，2012（22）：261-262.

[2]叶礼锋，高速公路桥梁养护常见病害分析及建议[J].建材与装饰，2013（14）：237-238.