橋梁混凝土結構病害與加固技術通論

當前，飛速發展的交通事業已經成為我國經濟增長的主要基礎和動力，而橋梁則是交通基礎設施的重要組成部分。

   經調研發現，我國目前運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成為危橋，這不僅阻礙了社會經濟的發展，也在一定程度上對群眾的人身以及財產安全產生了威脅。因此，加強對病害橋梁的加固技術研究已成為我國交通、建筑行業的重要任務。
一、橋梁混凝土結構病害的主要表現型式橋梁是交通道路的一種結構形式，其需要具備相當足夠的強度和剛度以及抗壓能力，而且還要具備一定的穩定性和延續性。在我國，大多數橋梁都是鋼筋混凝土結構，這是由于混凝土既能滿足橋梁技術性能要求又較為經濟，但是鋼筋混凝土的橋梁結構在一定程度上也容易產生一些常見的病害，主要表現在：

1、超載對橋梁結構的破壞由于結構的關鍵部位構造不合理、施工中存在問題或年代久遠、車輛超載等情況，致使橋梁實際荷載已超過允許荷載并長期運行，從而引起的橋梁結構破壞、變形過大甚至失穩，這在不同程度上對橋梁的安全運行產生了影響。

2、地基不均勻沉降導致結構開裂因為地基不均勻沉降而導致橋梁結構傾斜、開裂，如翼墻和錐坡的下沉、滑動、開裂，毛石墩臺的貫通縫等。

3、混凝土剝蝕剝蝕破壞路橋的外觀形態，包括:路橋表面的酥松起皮、剝落、露石、蜂窩麻面等現象。路橋表面產生的剝落或剝離，會引起構件截面積減小，應力增大，導致空氣或其他有害物質的內侵蝕作用更容易發生。依據發生原因不同，剝蝕現象可以分為風化剝蝕、水質侵蝕、凍融剝蝕等等。

4、混凝土裂縫裂縫對鋼筋混凝土橋梁的危害程度不一，嚴重的裂縫如貫穿縫、網裂等將會嚴重危及橋梁的安全運行。另外裂縫往往也會引起其它病害的發生與發展，如鋼筋銹蝕、凍融破壞等，這些病害與裂縫形成惡性循環，會對橋梁的耐久性產生很大的危害。
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。鋼筋銹蝕后會引起體積擴大膨脹，混凝土承受較大拉力而開裂。混凝土碳化達到一定程度時，保護鋼筋的能力變弱，橋梁必然會產生較多的順筋裂縫，并進一步加劇鋼筋銹蝕，如此循環，將造成橋梁使用安全性降低和使用壽命縮短。
二、橋梁混凝土結構病害的原因分析通過詳細的調研，對大量的橋梁病害進行了分析，發現導致橋梁產生病害的原因有很多，例如對橋梁的荷載能力設計相對偏低，結構設計不合理；施工質量控制較差；后期的養護不科學等等。下面就來具體分析一下橋梁病害的主要原因：

1、裂縫當混凝土中拉應力大于其抗拉強度或拉應變大于其極限拉應變時，混凝土會產生裂縫。混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發，引起混凝土澆筑時坍落度過低，會使混凝土出現不規則的網狀裂縫。混凝土初期養護時方法不得當，出現塑性收縮狀態，也會在混凝土表面產生不規則裂縫。

2、剝蝕根據不同的機理，剝蝕可分為凍融剝蝕、沖磨和空蝕、水質侵蝕、風化剝蝕等。其中凍融剝蝕是指在水飽和或潮濕狀態下，由于溫度正負變化，結構物的已硬化混凝土空隙水結凍膨脹，融解松弛，產生疲勞應力，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現象。

3、混凝土碳化及鋼筋銹蝕凡裂縫多、混凝土質量差的橋梁，其鋼筋銹蝕程度也必然嚴重，產生的順筋裂縫也特別多。隨著鋼筋銹蝕的發生，混凝土開裂、剝落，鋼筋和混凝土的粘結力就不斷喪失，鋼筋截面積就減少，承載能力下降，從而降低了結構的安全度。
三、橋梁混凝土結構的加固增強技術在對橋梁的病害進行分析之后，就要針對性地進行橋梁加固處理技術研究，保證病害不會擴大，維持和提高其使用性能。主要加固增強技術有：

1、橋梁的裂縫修補技術裂縫修補技術手段的主要目的是恢復相應結構物的耐久性以及防水性，其主要技術方法有：

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

★注膠法在其產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氧樹脂，要對其采用低壓低速的注入法。將環氧樹脂注入法和鋼釘一起使用，不僅可以對裂縫部位的整體性進行增強，也可以防止裂縫繼續產生。
★充填法此種方法適合于對較寬裂縫的修補，其具體的做法是沿著產生的裂縫鑿一條深槽，之后在其槽內嵌補各種粘結材料，如水泥砂漿、環氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環氧樹脂硅、瀝青及各種化學補強劑等。

★表面噴涂法噴漿修補是一種在經鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且粘度高的水泥砂漿保護層，來封閉裂縫的修補方法。噴漿前，需要把結構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。

★粘結鋼板封閉法
當鋼筋混凝土構件產生主拉應力裂縫時，可對裂縫先進行處理之后，再在其裂縫的地方把鋼板粘接，并且采用膨脹的螺栓對其鋼板進行相應的加壓。其鋼板粘接的方向應該與裂縫的方向相互垂直。
2、橋梁上部結構的加固技術梁式橋上部結構加固增強技術主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預應力加固法、改變結構體系加固法等。

★加大截面加固法采用增大構件的截面面積，根據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氧樹脂等粘合劑粘貼在結構外部，以提高結構承載能力的一種方法。適用于構件尺寸受限制但又必須大幅度提高結構承載能力的場合，必須保證粘和劑的質量。

★外部預應力加固法指運用預應力原理，在增設的構件或原有構件上施加一定初始應力的一種加固方法。采用對受拉區施加預加壓力，可以抵消部分自重應力，起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。
★改變結構體系加固法通過增設支撐或橋墩，把簡支變為連續、在梁下增設如鋼架等加勁梁或疊合梁，以減小梁內控制截面峰值彎矩，提高承載能力的一種加固方法。
    綜上所述，橋梁病害是導致交通事故發生的主要原因之一，所以，建設單位和運營管理部門要加強橋梁日常養護管理，并提升橋梁養護技術，在第 一時間發現橋梁的病害，并且分析其產生病害的主要原因，根據其產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。在科學技術迅猛發展的今天，橋梁的加固技術也在不斷地發展，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用。加強對橋梁病害以及其加固技術的研究不僅可以改善我國的交通狀況，還能保障我國社會經濟的發展。