工程技术 浅析桥梁的主要病害及加固方法 韩洪艳 （中交第四公路工程局有限公司，北京１０００００） 摘要：本文分析了公路混凝土桥梁病害的原因，阐述了桥梁综合加固技术的构思，对有效和合理地解决公路桥梁的病 害问题具有重要意义。 关键词：桥梁；病害分析；加固方法 中图分类号：Ｕ４４５ 一、前言 根据交通部门数字表明，我国通车 公路上现有各种桥梁３２万座，已普查出 的危桥达１０万于座，第二次全国公路普 查资料得知，我国围道、省道和县道公 路桥梁中技术状况评定为ｌ一类的有２８０９５ 座，计８５７４４０延米；四类的有５４２４ 座，计１７８４５１延米；危桥３４０２座，计 １４５５７５延米。根据现行技术规范的规定， 凡评定为三类及其以下等级的桥梁就需 安排中修、大修或加固。闪此旧桥、危 桥的加同和改造任务十分繁重。 二、桥梁常见病害原 分析 在现代建设中，很多公路桥梁都会 凶各种原因不同程度地存在缺陷、病害， 这些病害严重影响了桥梁的使用性能， 再加上超载、超限车辆的日益增多，大 批桥梁的技术状况，已不能满足行车安 全的需要。若不及时修补和加固，甚至 会危及桥梁的使用及安全性能。因此， 需要对桥梁病害情况进行成因分析，然 后针对具体问题制订相应的方法进行桥 梁维修、加同，才能确保公路的畅通。 我国桥梁常见病害有：桥面铺装开裂、 伸缩缝损坏、钢筋锈蚀、支座破坏和桥 梁墩台基础的病害等。这些病害的原因 主要是荷载引起的裂缝及砼受到破坏而 造成的。 （一）荷载引起裂缝的原因分析 荷载引起的裂缝主要表现在设计计 算阶段、施＿Ｔ阶段、使用阶段，以及温差、 和伸缩引起的裂缝；尤其是使用阶段产 生的裂缝更为明显；桥梁在荷载作用下 产生的裂缝特征依荷载不同而异呈现不 同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、 受剪区或振动严重部位。但必须指出， 如果受压 出现起皮或有沿受压方向的 短裂缝，往往是结构达到承载力极限的 标志，是结构破坏的前兆，其原因往往 是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方 式，在使用阶段产生的裂缝特征如下： １叶１心受拉。裂缝贯穿构件横截面， 间距大体相等，且垂直于受力方向。采 用螺纹钢筋时，裂缝之间ｍ现位于钢筋 附近的次裂缝。 ２中心受压。沿构件出现平行于受 文献标识码：Ａ 力方向的短而密的平行裂缝。 隙内静水压力增大，导致混凝土的膨胀 ３受弯。弯矩最大截面附近从受拉 和开裂，从而也使混凝土的强度和刚度 区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝， 降低，甚至丧失整体性。 并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢 、加固的主要技术方法 筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结 混凝土结构的加同技术，有传统的 构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能 加大截面法、喷射混凝土加同技术、体 发生脆性破坏。 外预应力加同技术、外粘钢板（或玻璃 ４大偏心受压。大偏心受压和受拉 钢板）以及缠绕钢丝法等加同技术。近 区配筋较少的小偏心受压构件，类似于 年来，还有广泛使用的ＦＲＰ（纤维增强 受弯构件。 塑料）加同修复混凝土结构新技术。在 ５小偏心受压。小偏心受压和受拉 改善混凝土的使用性能和耐久性方面， 区配筋较多的大偏心受压构件，类似于 有各种混凝土裂缝修补技术，以聚丙烯 中心受压构件。 纤维为代表的高性能纤维混凝土的应用， ６受剪。当箍筋太密时发生斜压破 碱一骨料反应抑制剂、以及渗透型钢筋 坏．沿梁端腹部出现大于４５。方向的斜 阻锈剂的推广使用等。而且，桥梁维修 裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿 加同的新材料、新技术和新工艺，随着 梁端中下部出现约４５。方向相互平行的 科学和社会的进步还将不断推出。 斜裂缝。 针对桥梁常见的病害处理主要有以 ７受扭。构件一侧腹部先Ｈ｛现多条 下几个方面： 约４５。方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋 （一）桥面铺装加同 方向展开。 如果是局部破损，将破损处表面凿 ８受冲切。沿柱头板内四侧发生约 毛清理干净后涂刷同标号的永泥砂浆或 ４５ｏ方向斜面拉裂，形成冲切面。 其它粘结材料，然后铺筑一层水泥混凝 ９局部受压。在局部受压区出现与 土铺装层。如果桥面板的碎损特别严重， 压力方向大致平行的多条短裂缝。 必须将原有的行车道铺装全部拆除清理 （二）砼受到破坏的原因分析 干净后重新浇注混凝土桥面板。如有需 桥梁病害的分析和评定，属于科学 要，锚人适量短钢筋，配置１～２层钢筋网。 研究中较为复杂的一个问题。众所周知， 或者在旧有桥面板上重新加铺一层混凝 混凝土是一种复杂多相复合材料，其抗 土或钢筋混凝土补强层。此方法既能修 拉强度远低于抗压强度，在约束下变形 补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板， 产生的拉应力超过其抗拉强度时，混凝 义能加高原有梁板的有效高度，增加梁 土就会发生开裂。然而，混凝土结构的 板的抗弯能力，改善铰结梁板的荷载横 裂缝问题，在许多情况下，难以用单一 向分布，从而提高桥梁的承载能力。 或十分准确的原因加以解释。从整体理 （二）伸缩缝的维修加固 论角度来看，混凝土结构的耐久性不是 伸缩缝应注意开常保养，若有损坏 一个单一问题（如钢筋锈蚀、碱一骨料 或功能失效，应依据缺陷程度确定是进 反应、冻融、硫酸盐侵蚀等），而且还 行部分修补、部分更换还是全部更换。 与ｌＴ程的环境条件、结构设计、混凝土 若铺装层破坏后，应凿除重新铺筑，凿 的生产ｌＴ艺过程以及荷载作用等有关。 除破损部位应划线切割（或凿），清除 以混凝土的劣化为例，初因是微裂 旧抖后再浇筑新面层。若材料老化、断裂、 缝和孑Ｌ隙的存在，有些甚至是不可见裂 变彤、不能正常运行时应及时拆除并更 缝（肉眼正常视力在明视距离ｌｍ能辨认 换新型伸缩缝。 宽度０．１ａｒｍ的裂缝，称为可见裂缝）。 （ｊ）钢筋锈蚀的维修加固 在侵蚀和荷载双重作用下，混凝土水密 钢筋发生锈蚀后断面积减小。直接 性逐渐丧失，由于钢筋锈蚀、碱一骨料 影响结构抗拉和抗弯能力；锈蚀部分的 反应、冻融循环或硫酸盐的侵蚀，使孑Ｌ 体积可膨胀至原来体积的１０％以上，对 由囝 墙 品 一 一 Ｑ！ ： ｉ ２ Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ 工程技术 采取的处理措施是：首先必须解决 槽等病害，以解决由于防水层受损导致 渗水的问题；修复导致漏水的各种附属 周围混凝土形成挤压，造成混凝土开裂、 导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不 剥蚀，降低混凝土对钢筋的握裹力。为 维持桥梁的正常运营，需要对出现钢筋 锈蚀的桥梁进行维修。主要维修步骤为： 凿除松脱、剥离等已损坏部分混凝土； 对钢筋作除锈处理，并清理混凝土面上 灰尘，除锈后即进行防锈处理；涂以环 氧胶液等粘结剂；立模、配料浇筑，或 喷浆、涂抹施ｌＴ。对新喷涂或浇筑混凝 土面进行表面处理。 （四）墩台基础的维修加固 应小于２０ｍｍ。在处理好的混凝土表面上 桥面防水层的问题，处理桥面开裂、坑 涂一层很薄的底层胶，从而使得混凝土 与碳纤维布之间黏结性得以提高。底胶 涂布面边界应不小于所粘贴的碳纤维布 大小。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布， 注意不要在幅宽方向进行裁剪，碳纤维 主筋粘贴方向应严格按照施工图执行； 每处施＿Ｔ完成后，自然养护２４小时内应 确保不受外力硬性冲击等干扰；该＿Ｔ程 施Ｔ过程平均气温一般都高于ｌ５℃，估 设施；对泛碱区域，应先凿除泛碱物， 然后用环氧砂浆修补平整；修补整平后， 在渗水泛碱区域涂刷表面防水剂，以隔 断水与混凝土的接触，起到保护混凝土 及钢筋的作用。对部分空心板梁内长期 积水的，在底板较低处开凿一小泄水孑Ｌ， 用塑料导管将水引出。凿孑Ｌ和导管直径 桥梁墩台基础在常年使用过程巾， 除了承受上部构造荷载外，还将承受各 种外力的作用。因此，桥梁墩台将会｝＿Ｈ 现不同程度的损坏。桥梁墩台基础常产 生的病害有：基础不均匀沉降、滑移和 倾斜，以及基底局部冲空，基础结构物 的异常应力和开裂等；墩、台身的各种 水平、竖向和网状裂缝，混凝土剥落、 空洞和老化，结构变形、移位等。应根 据不同损坏程度及结构情况进行维修加 同，延长桥梁使用寿命，充分发挥现有 公路基本设施的经济效益和社会效益。 １基础加同方法有：水泥灌浆加同法、 扩大基础加同法、钢筋混凝土套箍加固 法、增补桩基加同（打人桩或钻孑Ｌ灌桩） 法、人工地基加固（改良地基）法等。 ２墩台加同方法有：钢筋混凝土套 箍或护套加同贯通裂缝的墩台法、用支 撑法或增设挡土墙法处理墩台滑移、用 顶升法加同产生过大沉降的桥梁结构等。 四、工程实例 １陕两两铜高速公路２０１３年第二批 一ｌ类桥梁加同维修工程第二合同段某桥， 该桥通车至今，桥梁结构不断老化，主 要病害有桥面铺装及伸缩缝破损、渗漏 严重；支座悬空、脱落、包裹、滑移、 严重变形、橡胶开裂、无钢板、钢板和 螺栓锈蚀、垫石破损露筋，渗水、泛碱， 个别桥桥墩基础外露、冲刷严重，空心 板间铰缝勾缝砂浆脱落严重等。 ２加固方法 （１）裂缝处理 裂缝压力注浆法的施Ｔ工艺：裂缝 检查一裂缝表面清理一注浆料拌合一安 装注浆嘴一裂缝封闭一严格的灌注顺序 及注浆控制一注入孑Ｌ及封缝段的表面处 理。 （２）加固区砼表面清理 采用人＿Ｔ凿除法、气动Ｔ具凿除法 或高速射水法将该处松散、破损、污损 的混凝土清除干净，直至露 坚硬密实 的基面，同时应注意保证该部位无油污、 油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等物质。 （３）粘贴碳纤维布 被粘贴混凝土表面应打磨平整，除 去表面浮尘、油污等杂质，直至完全露 出混凝土结构基面，转角粘贴处应进行 一３６一 中国新技术新产品 计自然养护至达到设计要求需要５天左 有；对粘贴施Ｔ完成后的复合材料层， 经自然养护至黏结胶完伞同化后，对碳 纤维布粘贴面仔细检查，确保碳纤维布 贴层没有空鼓或气泡。 （４）钢筋（钢板）阻锈处理 对外露的钢筋（钢板）进行清理， 除去锈渍，然后对钢筋锈蚀区域采用多 功能渗透性阻锈剂（表面涂刷型）处理， 可滚刷或喷涂于结构表面，选用材料应 满足加同设计规范要求，并按施工规范 进行施工。 （５）砼破损修补处理 在混凝土破损区域清理完成以及钢 筋阻锈处理工作完毕后进行砼修补处理。 按照公路桥梁加同施工技术规范相关规 定及要求，采用环氧砂浆对破损区域进 行修补，要求修补后结构表面平整密实。 所用环氧砂浆应具有较低膨胀系数、收 缩率和放热温度，并且还廊具有较高粘 结力、硬度及抗冲击性能，其配合比根 据试验确定，其性能必须满足规范要求。。 应根据材料物理化学特性、修补厚度以 及气候条件等因素作好养护丁作，确保 修补质量。 （６）粘贴钢板 粘贴钢板采用灌注粘贴法，Ｔ 流 程如下： 制作钢板一基底处理一混凝土表面 钻孔一注胶一同定及加压一周化一检验 一防腐处理 （７）锚栓植入 采用钢筋定位仪，精确放出锚栓的 具体位置，植入孔位与设计位置最大偏 移量不大于５ｃｍ。避开原结构受力主筋 和结构钢筋，植入深度见施Ｔ图；植入 锚栓时，应对准孑Ｌ洞插人，在插入螺栓 时应旋转，尽量排除注胶时堵塞在孑Ｌ内 的空气，以确保锚栓表面与黏结胶充分 结合。严格遵守黏结胶的化学凝固时间， 待黏合胶完全固化后方可进行其它施ｌＴ 操作； 根据国家相关规范、设计图纸和监 理细则要求，按其规定的取样频率对植 人的锚栓进行拉拔试验，待试验结果达 到规范和设计要求时再进行下一步Ｔ作 （８）渗水、泛碱 约３ｃｍ，凿开前应探测钢筋位置，避免 伤害主筋，尤其是预应力钢束。 维修加同施工顺序见图１： 对混凝土裂缝进行灌缝或封缝处理 Ｊ， 凿除原桥面铺装层 浇筑桥面钢筋混凝土、更换伸缩缝 修复人行道板及栏朴 图１ ３实施效果 施ｌＴ技术和＿Ｔ艺是实现设计意图的 重要保证。进行维修、加固后，经荷载 试验表明，达到了良好的加崮效果。 结语 桥梁维修、加固方案的选择和设计， 对加固］一程的质量和经济性有很大影响， 是维修、加固改造项目成功与否的关键。 各种维修、加固技术各有其优缺点和适 用性，方案选择应结合具体Ｔ程的特点， 针对不同的桥梁病害，综合采用各种维 修加固技术措施，尽量考虑综合经济指 标，做到技术可靠，经济合理，方便施＿Ｔ。 参考文献 ［１］ＪＴＧＴＪ２３—２００８，公路桥梁加固施工技 术规范『ｓ１．
