道路桥梁结构病害与加固

浅谈道路桥梁结构病害与加固

[摘要]文章叙述了桥梁病害的成因、桥梁加固的流程以及几种加固增强技术，即裂缝修补技术和加固增强技术。

[关键词]道路桥梁；结构病害；裂缝修补；加固增强

中图分类号：tu 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）14-0061-01

路桥的的兴建与畅通，促进了人类社会的文化和经济生活的繁荣与发展。但是桥梁一旦发生倒塌事故，就会带来巨大的损失和灾难。近些年，人们已经开始注意到了各种因不同病害造成的桥梁困扰原因。在桥梁工程中，混凝土作为主要的建筑材料而被广泛使用，它一直被认为是非常耐久的材料。近几年来，才逐渐发现它也会像天然石材在一定的条件下被风化变质一样，丧失原有强度而过早损坏，影响其正常使用。遭受病害的桥梁其使用寿命将大大缩短，严重的在建成几年就会出现混凝土保护层剥落、钢筋锈蚀的现象，需要进行病害整治和加固维修。

一、桥梁病害成因

（一）结构病害

桥梁结构应具有足够的强度，以承受作用于其上的重力和附加力；结构各部必须具有足够的刚度，以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形；结构各部尺寸必须具有适当大小，以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲，丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施

工质量的分散性、计算假定的近似性，致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害，其具体原因如下：

1.原设计荷载偏低，交通发展后车辆荷载增大，桥梁因承载能力不足而产生病害。

2.结构设计中存在缺陷，如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理。

3.桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施。

4.不重视桥梁后期养护工作，没有及时消除己产生的病害。

5.洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。

6.地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。

（二）产生病害的现象及原因

（1）侵蚀性介质腐蚀侵蚀性介质腐蚀主要指混凝土中含有的某些化学成分ca（oh）2、（3cao·2al2o·33h2o）容易与侵蚀性介质发生化学反应，比较典型的是氯盐的腐蚀和硫酸盐的腐蚀。氯盐的腐蚀主要是环境中游离的cl-和混凝土中的（3cao·2al2o·33h2o）等发生反应，生成易溶的cacl2和大量的结晶水，使体积膨胀好几倍，造成混凝土的破坏，当cl-与钢筋接触，含量达到一定程度时，使该处的ph值迅速下降，钢筋的钝化膜发生破坏，使与完好的钝化膜区域之间构成了电位差，同时，cl-具有导电作用，可以和fe2+发生反应生成fecl2，加速了钢筋的腐蚀。硫酸盐的腐蚀可以出现钙钒石破坏和石膏膨胀破坏。

（2）冻融破坏主要表现在混凝土中存在大量的孔隙和裂缝，水

份通过毛细作用进入，当温度降至冰点以下时，孔隙中的水冻结膨胀，使孔壁受压变形，当温度升高冰融化后，使孔壁产生拉力，经过持续的反复冻融，使混凝土发生开裂，裂缝随着冻融次数的增多而增加，并逐渐扩展连接，以致逐渐降低混凝土的强度。

（3）混凝土的碳化在大气环境下，桥梁结构的破坏主要是钢筋的混凝土保护层碳化，碱性降低，混凝土出现裂缝，大气中的氧气和水深入混凝土中到达钢筋表面，并发生化学反应，引起体积膨胀，使混凝土的裂缝加大，最终引起保护层的开裂、剥落。

（4）钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀是电化学过程，除受其自身性能影响外，与混凝土的性能和外界环境有着密切的关系，在大气区当裂缝达到0.3mm时，钢筋已经开始腐蚀。钢筋生锈后，使其本身有效截面缩小，生成的氧化铁体积比原来膨胀好几倍，使保护层的混凝土开裂，使有害物质更容易进入混凝土内部，加速对钢筋混凝土的腐蚀。

二、桥梁加固的一般流程

在桥梁结构发生病害后，需要采取措施进行加固维修或者更换。桥梁加固工程一般应遵循以下工作程序：

结构可靠性鉴定—加固方案确定—加固设计—施丁组织设计—

施工—验收。

结构可靠性鉴定，主要是对病害结构的病情诊断。加固方案好比处方，加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程。加固施工是对被加固结构按加固设计进行加固的施工过程，对于大型

结构加固，为确保质量和安全，施工前应编制施工组织设计。三、桥梁加固增强技术

桥梁的增强改造可以分为裂缝修补和对桥梁结构的加固增强，下面介绍其特点及其适用的场合。

（一）裂缝修补技术

裂缝修补的目的在于恢复结构物的防水性和耐久性，主要技术有：

1.表面处理法，在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。对于宽度发生变化的裂缝，要设法使用有伸缩性的材料。

2.注浆法，在裂缝中注入树脂或水泥类材料，以提高其防水性及耐久性。主要注浆材料是环氧树脂，多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法与钢钉并用，可以增强裂缝部位的整体性，是一种防止裂缝继续发展的好办法。

3.充填法，这是一种适合于修补较宽裂缝的方法，具体做法是沿裂缝凿一条深槽，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。

4.表面喷涂法，喷浆修补是一种在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层，来封闭裂缝的修补方法。喷浆前，需要把结构表面的剥离部分除去，再用水冲洗清洁，并在开始喷浆之前把基层湿润，然后再开始喷浆。

5.粘结钢板封闭法，当钢筋硂构件产生主拉应力裂缝时，可对裂

缝先进行处理之后，再在裂缝处粘结钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。

（二）桥梁加固增强技术

本文以最常见的桥梁结构形式的上部结构及其常见的加固方法进行说明。

梁式桥上部结构加固增强技术主要有加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法。

加大截面加固法采用增大构件的截面面积，根据荷载大小和净空条件不同，可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。

外部粘贴加固法系用型钢、玻璃钢等材料通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部，以提高结构承载能力的一种方法。适用于构件尺寸受限制但又必须大幅度提高结构承载能力的场合，必须保证粘和剂的质量

外部预应力加固法指运用预应力原理，在增设的构件或原有构件上施加一定初始应力的一种加固方法。采用对受拉区施加预加压力，可以抵消部分自重应力，起到卸载、减小跨中挠度、减小裂缝宽度或闭合裂缝的作用。

改变结构体系加固法通过增设支撑或桥墩，把简支变为连续、在梁下增设如钢架等加劲梁或叠合梁，以减小梁内控制截面峰值弯矩，提高承载能力的一种加固方法。