大跨径公路桥梁结构施工损伤及改进技术分析

摘要：公路桥梁在交通中起着重要作用，桥梁结构损伤有可能造成交通阻塞，严重时甚至威胁人们的生命财产安全，对公路桥梁的结构损伤进行分析，对损伤桥梁进行加固十分必要。文章主要分析了大跨径桥梁结构施工损伤，并提出了桥梁损伤修复措施。

关键词：大跨径公路桥梁；结构损伤；施工损伤

Abstract: the highway Bridges play an important role in traffic, the bridge structure damage is likely to cause traffic jam, serious when even threaten people's life and property safety, analysis of highway bridge structural damage, the damage of bridge reinforcement is necessary. The paper mainly analyzes the construction of long-span bridge structure damage, and the bridge damage repair measures are put forward.

Key words: long-span highway Bridges; Structural damage; Construction of the damage

中图分类号：U448.14文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

桥梁损伤是桥梁在建设和使用过程中出现的各种病症，是桥梁承载力的标志。为保障桥梁安全必须对桥梁进行损伤分析，对损伤桥梁进行加固。损伤不同于裂缝，损伤通过肉眼很难察觉，且存在损伤的桥梁还拥有一定的承载力，当桥梁损伤得不到及时修复则会导致裂缝，甚至桥梁断裂，桥梁承载力完全丧失，造成交通阻碍，威胁人们生命安全，造成较大的经济损失。

一、桥梁结构损伤产生的原因

造成桥梁结构损伤的原因众多，归纳起来主要包括规划不当、设计不合理、施工不严谨、养护管理不足四个方面。

（一）勘察、规划缺陷。大跨径公路桥梁本身因为地理环境原因，需要跨越幅度大，容易产生质量问题。在工程规划阶段，没有对施工场地进行仔细勘察，对地质、水文条件等信息收集不充分，没有进行严密的可行性研究，都会造成后期的施工问题和桥梁质量问题，为桥梁结构损伤埋下安全隐患。对桥梁交通量的调查不充分，也会导致桥梁投入使用后荷载过大，容易引起桥梁疲劳损坏。

（二）设计不合理。桥梁设计的合理性直接影响桥梁施工，对桥梁结构的选择有着决定作用。在公路桥梁设计环节，设计人员的水平较低或者设计人员没有充分考虑桥梁结构的薄弱环节和连接缺陷，会造成桥梁局部严重损伤。另外，设计人员的设计主要考虑承载力极限，忽略桥梁在使用中可能出现的强度与应力计算存在偏差，对桥梁结构的耐久性产生负面影响。

（三）施工不严谨。施工的质量是影响桥梁质量的主要原因，受到施工技术和施工管理的限制，施工中难免存在一定缺陷。施工过程中容易导致桥梁结构损伤的主要原因有：第一，对混凝土的浇筑、保养存在缺陷。混凝土调配的比例不合规范、混凝土振捣的时间和幅度不合规范、混凝土的保养不安要求进行，此外混凝土本身对温度的敏感性极高，外加人为因素极易产生损伤。第二，钢架结构施工质量问题。钢筋构架的位置不正确、绑固不牢、钢架结构的焊接缺陷等都容易造成比较严重的桥梁结构损伤。混凝土对钢架结构的保护存在缺陷，造成钢筋，抵抗不了外界的侵蚀，延长了腐蚀介质在钢架结构上的停留时间，也会造成钢架结构的损伤。第三，其他原因。施工没有按照设计要求进行，或施工人员对设计图纸的理解存在偏差，或者没有选择恰当的施工工艺，都有可能造成工程结构与设计不符，工程质量与预期要求不符，导致使用过程中容易出现各种问题，产生损伤，影响桥梁的使用年限。

（四）养护管理不足。桥梁养护管理是桥梁使用过程中保障桥梁安全的重要措施。桥梁在使用过程中因长时间受到不恒定的荷载，难免出现损伤，若得不到及时的维修则可能导致损伤扩展，造成严重的危害。

（五）其他原因。荷载是桥梁结构产生损伤甚至严重破坏的主要原因，当荷载超过桥梁的最大承受范围时，会导致结构不稳定，出现构件变形或裂缝，影响桥梁的正常使用。超大荷载还会加重桥梁钢架结构的腐蚀，削弱混凝土的抗侵蚀能力，最终产生疲劳损伤。自然灾害，尤其是地震、山体滑坡等严重灾害会造成桥梁的破坏，以地震的影响最为严重。

二、施工损伤的类型

（一）混凝土结构损伤

混凝土是桥梁中使用最广泛的材料之一，可以根据施工需要配制各种强度、形状、性能的混凝土结构物，一般配合钢筋等材料使用，结构牢固，耐久性好。但是一方面由于混凝土本身的性能，对温度、水分等的敏感性强，在施工中难免出现损伤。在使用过程中，承受较大的外力和腐蚀，经过较长的时间容易产生质量问题。另一方面由于人为因素，如调配比例不合适，浇筑、振捣、保养不合规范，也会造成混凝土结构的损伤。混凝土结构的损伤难以避免，但是对混凝土结构产生影响的人为因素具有可控性，能够将混凝土的损伤控制在允许范围内。

混凝土结构的损伤分为微观损伤和宏观损伤。微观损伤是人的肉眼难以察觉的损伤，当混凝土承受的荷载在其承受力的30%左右，会出现微裂，对混凝土结构影响不大，属于正常允许范围；当荷载超过30%，但低于70%时，微裂会扩展，产生一定的影响；当荷载超过70%时，混凝土微裂迅速扩展，形成大面积的损坏。宏观损伤是在微观损伤的基础上产生，以0.05mm为界限，大于0.05mm的损伤称为宏观损伤，对桥梁结构的危害极大。

（二）钢架结构损伤

混凝土对钢筋有着保护作用，当混凝土出现宏观损伤时，对钢筋的保护能力降低，空气中的水通过混凝土裂缝侵入钢筋结构，产生腐蚀，影响钢结构的耐久性，造成损伤。桥梁钢架结构的损伤主要可以分为以下几类：

第一，梁受拉区竖向裂缝。产生与梁的跨中附近，由于大跨径桥梁跨度大，承受的拉力大，在梁的受拉区难免出现损伤。一般桥梁的构造不同其梁的受拉区的损伤程度不同，在连续梁结构中，梁的中间支点附近容易产生损伤。一般来说，当梁的受拉区出现0.2mm内的裂缝属于正常损伤，当超过0.2mm时，需要采取一定的措施防止裂缝因侵蚀或超大荷载进一步损伤。

第二，斜裂缝，斜裂缝产生的原因主要有两种，一是在梁腹板上，因为受到的主拉力过大，在梁腹板的支点附近产生斜裂缝，主筋和钢束附近一般不会出现斜裂缝；第二是斜筋不足，桥梁的斜向钢束一般起弯较早，造成梁端缺少斜向钢束，出现斜裂缝，且修复难度大。斜截面抗弯能力较弱还会导致弯剪斜裂缝。

第三，顺筋裂缝，主要是由于混凝土保护存在缺陷，二氧化碳、水等渗透到钢筋表层，破坏钢筋氧化膜，钢筋中的铁离子与水和空气发生腐蚀反应，产生腐蚀损伤。

三、损伤加固技术分析

桥梁在设计和施工中不可避免的存在一定的损伤，桥梁在投入使用后，随着时间的推移，桥梁的结构性能逐步退化，产生各种损伤，损伤不及时进行修补将缩短桥梁的使用寿命，甚至产生破坏性后果。为保证桥梁的安全使用，需要对桥梁的损伤进行定期检测，及时发现损伤，采取相应措施进行修补，防止损伤扩大，产生严重危害。

（一）混凝土损伤修补

对于损伤程度小的混凝土破坏一般采取修补技术，当桥梁结构受到较大的损伤需要加固时，则需要在加固前和加固过程中结合损伤修补技术，对损伤进行修补。损伤修补的主要方法有表面处理法、注浆法、填充法、表面喷涂法。

1、表面处理法。表面处理法主要针对混凝土的微观损伤，在微观损伤表面涂抹玻璃布、聚合水泥膏、水泥填料等材料，对裂缝进行填补，增强材料的防水性能。但是表面处理法不能深入到结构的内部，对裂缝的延伸处理效果差，需要选用具有伸缩性的填充材料。

2、注浆法。注浆法是在混凝土损伤部位注入水泥、树脂等材料，一般采用输液泵进行注浆，但是注浆的量难以控制，注入压力过大会造成损伤扩大，现今主要采用低压低速注入法，有效改进了输液泵的缺陷。但是这种方法对注入的材料要求较高，溶剂粘度既需要满足粘连的要求，还要满足注入的难易需求，过粘的液体无法充分注入，粘性不够的液体达不到修复损伤的目的。

3、填充法。填充法主要用于混凝土宏观损伤的修复，在损伤部位沿着损伤的方向凿挖深沟，凿沟槽内填充水泥砂浆、树脂混凝土、沥青等材料。混凝土损伤的程度不同，其方法不同，当混凝土内的钢筋未受到侵蚀时，沟槽的宽度一般在10mm左右，呈U或V型，当混凝土内钢筋受到侵蚀则需要先对生锈钢筋进行除锈和涂抹防锈材料，再进行材料填充。

4、表面喷涂法。表面喷涂法主要针对经过凿毛处理的损伤，将损伤表面剥落部分清除、清洗，对基层进行湿润，然后喷射一层密实的水泥砂浆，形成表面保护。

（二）钢架结构损伤修补

钢架结构因受到过大拉力产生损伤时，需要先对损伤表层进行处理，在损伤出粘接钢板，使用螺栓对钢板进行加固，钢板的方向一般与损伤方向垂直；桥梁上部的加固处理可以扩大原构件的截面，提高构件的强度；采用强度大的新结构代替原有结构；增加桥梁的纵梁，增加支撑，对桥梁结构进行加固，保持桥梁结构的稳定；对结构施加一定的应力，改变结构的受力体系。

四、结束语

桥梁的承载力在使用中随着时间的推移而降低，而公路桥梁在公路交通中占有中重要地位，需要在桥梁设计、施工、使用中对桥梁的质量进行控制，对可能出现的损伤进行检修，及时发现损伤，对损伤进行修复，防止损伤扩大。在桥梁损伤防护工作中，需要我们不断总结经验，提高修复技术，延长桥梁的使用寿命保证桥梁使用的安全性。

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