混凝土桥梁病害原因分析及加固技术研究

摘 要：混凝土桥梁在使用过程中会不可避免的出现损伤和病害，本文针对混凝土桥梁在使用过程中常见的病害形式，对桥梁病害产生的原因进行了分析，并提出了几种常用的桥梁加固方法，对桥梁施工、养护及加固维修工作有一定的指导意义。

关键词：桥梁病害；裂缝；成因；加固方法

桥梁是确保公路畅通的咽喉，其承载能力和通行能力，是沟通全线的关键[1]。然而我国大部分桥梁建于90年代，已经使用多年，大部分桥梁不可避免的出现了损伤和病害，桥梁病害以及其带来的交通风险在不断增加，并且严重影响了桥梁的使用性能，如不及时修补和维护，还会造成主体结构的破坏[2]。桥梁病害的急剧增长，与当前快速增长的交通极不相称，因此，正确分析桥梁病害成因，掌握桥梁病害的特点，针对具体问题迅速简捷地制定相应对策，具有较大的经济价值和社会效益。

1桥梁常见病害的主要形式

我们按桥梁基础下部结构、上部结构和桥面铺装系等分类把桥梁病害大致归纳如下：

（1）下部结构

实体式墩台一般是由于基础开裂或不均匀沉降而引起的竖向裂缝或倾斜；柱式或框架式墩台由于受力截面小，在荷载增加过大及基础变位双重影响的情况下，造成盖梁或立柱产生裂缝，使立柱钢筋锈蚀，其承载能力的降低。

（2）上部结构

梁式桥主梁受力状况一般良好，少部分梁体会由于跨中挠度偏大而出现裂缝，梁底混凝土保护层出现开裂、脱落等现象。另外由于桥下无明显限高标志，会导致边粱被车辆撞击，导致混凝土脱落，严重时导致主筋或钢绞线外露、崩裂，影响粱体的承载能力及结构耐久性。

（3）桥面铺装系

桥面铺装层病害和伸缩缝毁坏是目前桥梁普遍存在的通病。 桥面铺装层病害表现为铺装的纵横向裂缝，铺装层剥落。伸缩缝设置在粱端相对薄弱的部位，常见病害形式有[3]：软性防水材料老化、脱落，接头活动异常，锚固构件损坏，伸缩缝凹槽填入其他硬物，不能自由变形，构造部位凹陷或凸出等。

归纳起来，桥梁病害主要体现在以下几个方面：

（1）结构极限承载能力不足；

（2）结构不满足正常使用状态要求；

（3）混凝土保护层过薄引起混凝土碳化、钢筋的锈蚀，严重影响使用功能。

2桥梁主要病害的原因分析

2.1钢筋锈蚀

钢筋锈蚀、混凝土剥落等病害在下部结构及盖粱、墩柱和桥台等各部构件都有发生，可分两种情况：一种是混凝土剥落开裂后导致钢筋锈蚀，即先裂后锈：另一种是由于保护层太薄、露筋或渗水等引起钢筋锈蚀膨胀，使得混凝土剥落，即先锈后裂。主筋锈蚀将导致其有效截面的减少，混凝土剥落开裂后使钢筋更易锈蚀，如此恶行循环对桥梁的危害是相当大的。钢筋锈蚀伴有体积膨胀，使混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝，造成钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋截面面积减少，使结构构件的承载力降低，变形和裂缝增大等一系列不良后果，严重时会导致结构的完全破坏。

2.2伸缩缝病害

伸缩缝设置在粱端相对薄弱的部位，受桥面温度变化的影响和车辆荷载的作用频繁不断地伸缩变形，因此极易损坏。产生伸缩缝病害的主要原因有：①设计不周引起的伸缩缝损坏；②选型不当引起的伸缩缝损坏；③桥墩台施工及梁（板）预制尺寸导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起伸缩缝损坏；④设计与实际伸缩量不符引起的伸缩缝破坏等。

2.3桥面铺装病害

桥面铺装层病害主要表现为铺装的纵横向裂缝，铺装层剥落，伸缩缝处铺装破损等形式。引起这一病害的主要原因是冲击荷载；其次是桥梁承载结构功能减弱，如装配式板桥铰缝破坏；第三个原因是行车道铺装结构存在的问题。

3几种常见的加固方法

3.1增大构件截面加固法

采用增大构件截面、增加配筋的加固方法可提高梁的强度、刚度、稳定性。这种加固方法是在梁底或侧面加大尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度，从而提高了桥梁的承载力。这种方法主要用于梁桥及拱桥拱肋的加固，但这种方法会使上部结构恒载增加，需要现场作业，加固初期需中断桥下交通，且桥下净空有所减小。

3.2钢板粘贴加固法

钢板粘贴加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉区或薄弱部位，以钢板代替增设的补强钢筋，使钢板与加固的混凝土结构形成整体，可在短期内迅速提高桥梁承载力。这种加固方法具有不改变原结构尺寸、施工简单、短期加固效果好等优点。随着FRP材料的出现，采用高强轻质的FRP材料进行外贴加固愈来愈成为工程加固的首选材料。

3.3桥面补强层加固法

桥面补强层加固法通过在被凿除的旧桥面的梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，使其与原有主梁形成整体，这种加固的原理是通过增大主梁有效高度和抗压截面强度，改善桥梁荷载横向分布能力，从而提高桥梁的承载能力。

3.4混凝土锚喷加固

当混凝土梁质量特别低，主梁受力钢筋锈蚀严重，桥梁承载能力不足时，则可考虑在梁底部增设纵向、横向受力钢筋，增大混凝土截面，于在实际操作时浇筑混凝土很困难，可考虑采用喷射混凝土的方法。这种加固方法首先是用植筋法将锚筋植入待补强部位的结构内，挂设补强钢筋网，然后再喷射一定厚度的混凝土，形成与原结构共同受力的组合结构，从而达到提高其承载能力的目的。混凝土锚喷加固技术所用设备简单、占地面积小、施工机械化程度高、速度快、效率高、节省劳动力，施工过程中不中断交通，是一种新的桥梁加固技术。

3.5体外预应力加固法

利用预应力索产生的反向预矩，对混凝土粱受拉区施以体外预应力，能较大幅度地减小恒载下构件的变形与应力水平。这种加固方法在自重增加很小的情况下，能大幅度改善调整原结构的受力状况，提高承重结构的刚度、抗裂性能，不足之处是容易导致超静定结构发生内力重分布、转向块和锚固点存在着巨大的集中力且易受环境的影响。

4结语

桥梁病害是客观存在的，不可避免的，产生病害的原因是多样的、复杂的，对受损坏桥梁的加固及维修方法也是多方案的。桥梁病害发现的越早，维修加固越及时，所需费用越少，也越有利于改善结构的耐久性。随着交通运输业的蓬勃发展，桥梁的加固、维修、改造技术在道路桥梁中应用范围也越来越广，因此我们只有对桥梁病害产生的原因进行深入的分析，确定导致病害产生的因素，针对这些导致病害产生的因素制定科学合理的维修养护管理措施，严格按照施工程序控制施工质量才能达到抑制和消除病害所带来的损害。

参考文献

[1] 侯奎.论维修和加固技术在桥梁病害中的应用[J].工程与建设, 2010, 24(5): 693-696.

[2] 肖玉辉,沈立宏.混凝土桥梁病害成因分析及对策研究[J].中外公路, 2004, 24(1): 39-42.

[3] 张舍.浅谈公路桥梁病害的起因、检测与加固[J].安徽建筑工业学院学报（自然科学版）, 2005, 13(1): 39-43.