道路桥梁结构病害与加固施工分析

道路桥梁结构病害与加固施工分析

曾德炜

身份证号：445323199009212113

摘要：针对裂缝病害、地基不均匀沉降病害以及自然因素病害展开分析，介绍道路桥梁结构常见的加固施工工艺。以某道路桥梁工程为例，在完成结构验算后，判断病害的严重程度，结合该道路桥梁结构病害加固需求，采取碳纤维加固法进行桥梁结构病害加固施工。实践证明，该施工方法具有较好的抗酸碱腐蚀能力，并且对于桥梁混凝土发生的裂缝具有较好的封闭效果，可较大程度保证结构原始状态，耐久性良好。

关键词：道路桥梁；结构病害；加固施工；分析

引言

结构病害属于常见的道路桥梁问题，施工过程中出现这类问题会降低施工质量和效率。同时，由于道路桥梁是城市交通体系中的重要基础设施，使用过程中出现结构病害，会影响群众正常出行，严重情况下还会引发安全事故。为此，施工单位需要做好对道路桥梁常见结构病害的分析处理，同时应采取必要的加固技术有效处理结构病害，最大限度地避免道路桥梁受到结构病害的影响。

1道路桥梁结构病害原因分析

1.1箱梁底板底面开裂

该桥箱梁底板底面出现纵向裂缝，并且裂缝呈现对称分布，裂缝与箱梁中线的距离为16～24cm。利用荷载有效分布宽度算法计算底板荷载效应，计算结果显示：箱梁底板在恒载、活载、径向力三者共同作用下，裂缝宽度应为0.15mm，充分考虑箱梁受到的温度差、混凝土强度等外界因素的影响，箱梁底板底面的裂缝宽度应在0.20mm左右。在实际测量中，该桥箱梁底板底面的开裂宽度为0.20mm。因此，底板底面存在的纵向裂缝可判断为桥梁工程结构中的受力裂缝，也是桥梁结构的病害之一。

1.2墩台开裂

墩台为道路桥梁的主要支撑结构，多为混凝土结构，出现开裂这一结构病害的概率较高，且在道路桥梁上部结构荷载的影响下，开裂范围会进一步扩展，开裂的表现形式也相对较多，具体如下。（1）竖向裂缝。原因主要为混凝土结构养护力度不足或不及时，使得墩台承载超过其承载范围的竖向荷载。（2）横向裂缝。原因主要为混凝土多次浇筑时没有处理好接缝位置，或者是墩台长期承载水平外荷载。（3）斜向裂缝。原因主要为混凝土结构局部剪切应力较大，裂缝形式。（4）网状裂缝。原因主要为混凝土内部水化热反应，或者外界温度变化，令混凝土内部产生温度应力。（5）桥梁墩帽顺桥轴线横贯墩帽裂缝。常见于支座与桥墩连接位置处，原因主要为混凝土结构局部应力较大，使得支座剪切变形水平低于道路桥梁上部结构水平位移设计值。

1.3支座病害

支座位于桥梁上部与下部结构的中间，发挥着重要的连接作用，支座部位存在病害则会对桥梁上、下部结构产生很大的影响，例如，支座剪切变形无法达到上部结构水平位移需要，与支座连接的混凝土构件会承受局部应力而开裂。不同类型的桥梁支座产生的病害主要有以下五种：

（1）老化、开裂。橡胶支座不具备良好的抗老化性能，或者支座已经达到规定的使用寿命。（2）剪切超限。橡胶支座不具备良好的力学特性，或者车辆施加过大的荷载。（3）脱空。桥梁安装施工时没有严格控制好工艺。（4）滑动面不平或生锈。安装施工前没有对钢垫板进行防锈蚀处理，没有涂抹或定期更换硅油，没有采用科学合理的施工工艺。（5）钢垫板锈蚀。没有进行防锈蚀处理，材质不合理、不当施工、受力不均匀、保养欠缺等，均会引起支座老化、锈蚀等病害。

1.4地基不均匀沉降病害

该类病害的发生原因主要是道路桥梁在建设前期对于施工地质情况的勘察存在不足、道路桥梁的设计存在欠缺以及道路桥梁建设材料质量较差等。该类因素对于道路桥梁结构的破坏程度较大，严重时会导致道路桥梁发生坍塌。

2加固工艺

2.1扩大基础加固法

为有效处理地基不均匀沉降病害，结合道路桥梁的实际情况，选择扩大基础加固的方式进行加固。该加固方式可增加道路桥梁结构的基础面积，以此提升道路桥梁基础结构的稳定性。

2.2碳纤维片粘贴技术

碳纤维片是一种新型的加固材料，将其粘贴到结构病害位置能够及实现针对性加固，将其粘贴到整体道路桥梁结构中能够提高工程的稳定程度，且该加固技术的成本低廉。碳纤维片粘贴技术应用流程如下：结合道路桥梁结构病害实际情况，制定加固方案，确定应用碳纤维片的规格、质量、干燥程度，并且做好对加固处理表面的基本清洁工作；通过找平装置在加固表面均匀涂抹树脂，随后按照加固方案粘贴符合要求的碳纤维片，在粘贴过程中需要及时通过刮刀等工具捻出粘贴位置的气泡，确保碳纤维片与加固处理表面绝对贴合，从而降低粘贴位置处的空气含量，达到最理想的加固效果。整体来讲，碳纤维片粘贴技术最大的应用优势便是能够极大程度地提高道路桥梁结构的承载能力，研究资料显示，经过碳纤维片粘贴加固处理的道路桥梁工程最多能够延长50年的应用寿命。但是碳纤维片粘贴技术的应用存在一定的局限性——尽管碳纤维片能够提高道路桥梁结构的承载能力，但是不能提高道路桥梁工程的建设质量；碳纤维片的质地较为轻薄，耐火性能和张力较低，为保护碳纤维片不受损害，需要涂抹专门的防护液体。不过碳纤维片粘贴技术的发展前景较好，随着科学技术的进步，碳纤维片粘贴技术的这些局限也将逐渐被破解

2.3桥台护坡砌护裂缝加固处理

针对桥台护坡砌护较宽的裂缝或砌护松动、凹陷的部位，施工人员需要拆除原本的砌护，对凹陷部位进行填土操作并夯实，加固护坡砌护。针对狭窄裂缝可进行灌浆操作，灌浆后需注意保暖及维护。此外，针对承台裸露在外的细小裂缝可采用回填夯实等方法加固处理，若裂缝<0.15mm，可不进行加固。

2.4针对墩台基础挖空问题的加固措施

道路桥梁墩台受到水流涡流影响，会使墩台附近区域存在局部冲深，基础底部被冲空。为避免墩台再次受到冲击而出现挖空，需要根据河床稳定情况及冲刷范围采取不同的处理办法。（1）当河床情况稳定，会在墩台附近产生冲刷，不会存在较大的冲刷范围，可以采用平面防护、立面防护等措施，平面防护可在桥墩受到冲击面中填置块石等，以此降低洪水带来的冲刷，填置区间以冲刷部位下端为起点，高度在50～100cm。河床存在卵石，可利用钢筋或铅丝来制备成石笼，把附近卵石填置石笼内并拼接为整体。也可以将钢筋混凝土预制块投置于受冲刷部位，预制块附近要暴露部分钢筋接头，焊接接头以后采用水泥砂浆对接缝部位进行浇筑，可以起到较好的防护和减小河流冲刷的效果。采用立面防护措施时，需要在墩台四周设置一圈护桩，形成外围防冲刷结构体系，防护桩的深度要超过冲刷最大深度，也可以采用板桩围堰方式在围堰与墩身间填充卵石，采用片石作为面层填充物，可应用于局部受到冲刷过深的桥梁基础。（2）当河床整体状态不稳定，墩台基础设置深度不够，存在较大的冲刷区间时，为了对基础进行有效防护，需要在桥孔下设置足够数量的片石来降低冲刷的影响。采用片石进行砌层时，需适当减小铺砌高度，营造出更多的桥空间，还应清除桥孔杂物，确保水流更为平稳，以此降低水流冲刷强度。（3）如果存在桥孔受到压缩或河床过大等问题，水流冲刷则会变大，可采用片石砌层方法进行处理，也可以通过在桥墩上游建设导流堤或构造物来合理引导水流。

结语

道路桥梁对于人们的生活具有重要作用，但是长时间的循环荷载、环境作用以及施工质量等因素，会导致道路桥梁结构发生不同程度的损坏，影响道路桥梁的使用寿命和安全性。本文针对道路桥梁结构病害展开相关分析后，采取碳纤维加固对实际道路桥梁工程进行加固处理，并分析加固性能。结果表明：采取碳纤维加固具有良好的应用效果，可为道路桥梁结构的管理提供可靠依据。

参考文献

［1］张亚楠.公路桥梁病害治理及维修加固技术研究［J］.交通世界，2022（15）：62-64.

［2］赵帅.公路桥梁病害成因与加固技术研究［J］.四川建材，2021，47（12）：94-95，97.