某市政橋梁結構裂縫普查及結構加固增強技術的應用探討

摘 要：裂縫是市政橋梁結構的常見病害，危及橋梁使用的安全。為了進一步提高橋梁結構裂縫的控制水平，本文將以某市政橋梁工程作為案例進行研討，通過對該橋梁結構裂縫的了解，基于結構加固的視角，探討相關加固增強技術的應用方法。

關鍵詞：市政橋梁；結構裂縫；加固技術

1 某市政橋梁工程結構裂縫的普查情況

某鋼筋混凝土連續箱市政橋梁的梁高、底板寬度、腹板厚度、橋面寬度分別為1.6m、4.5m、0.45m、16.5m，橋梁為4車道，采用C50混凝土，荷載設計標準為城-4級，為避免運營期間出現結構裂縫，相關部門對該橋梁的結構性能進行普查，并預測裂縫的發展趨勢。

1.1 裂縫普查

在橋梁荷載試驗之前，對該橋梁的裂縫展開全面普查，發現橋梁的東側和西側橋面均有寬度不等的裂縫，其中東側橋面為兩道縱向裂縫，距離防撞墻2m，寬度分別為0.4mm和1.25mm，長度分別12m和9m；西側橋面為一道縱向裂縫和一道橫向裂縫，縱向裂縫與防撞墻距離為1.8m，位于翼緣板的端部，寬度和長度分別為0.66mm和7.4m，而橫向裂縫在支座的1/3L位置，裂縫的寬度和長度分別為1.09mm和0.20m。以上的裂縫目前相對穩定，其寬度和長度的發展，以及是否發展新的裂縫，均有諸多的不確定性。

1.2 裂縫成因

在普查的基礎上，對裂縫的成因展開同步分析，發現以上裂縫的成因可歸納為三個方面：首先是拆模時間控制失誤，未得終凝的混凝土在外界干擾下，譬如施工人員行走、機械設備振動等影響，就會產生不規則的受力微觀裂縫，并逐漸擴大，最終成為橋面板質量的薄弱部位；其次是沒有保護好橋面板上層鋼筋，導致鋼筋出現嚴重位移，譬如負筋被施工人員踐踏后變彎，使得支座的負彎矩不足以形成抗裂作用，在鋼筋鈍化后，侵蝕的鋼筋就會逐漸產生銹脹力，進而導致順筋裂縫的出現；再次是早強劑添加超量，從而降低了混凝土的抗拉強度，這也是裂縫產生的主要原因。

2 案例市政橋梁結構加固增強技術的應用建議

針對案例市政橋梁結構裂縫的基本情況，從結構加固的角度應用相關的增強技術，較具可行性的有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預應力加固法、改變結構體系加固法、增設縱梁加固法，通過這些加固增強技術的應用，在一定程度上改善了橋梁結構的強度和剛度，并控制結構裂縫的產生。

2.1 加大截面加固法

加大截面的加固原理，是通過增加混凝土構件截面的面積或者加配主筋，以提高構件在承載方面的能力，以此達到加固的效果，其中截面面積增加的加固方法較為常見。這種方法是在找出混凝土受壓區截面位置后，一方面在受壓區域增加鋼筋，提高截面的配筋率，但同時要求進行混凝土保護層的澆灌，另一方面是橋下凈空受到限制時，以分段焊接的方式，在保持原來結構承載力恒定的狀態下，控制焊接新增受力鋼筋與原結構鋼筋時的熱變形程度，避免產生不安全因素。

2.2 外部粘貼加固法

外部粘貼的加固原理，是利用環氧樹脂等粘合劑，將型鋼等加固材料粘貼在待加固的結構部位，以提高加固部位的承載能力。這種加固方法，適用于需要大幅度提高承載力的橋梁結構部位，因此對粘結的質量控制要求相對較高，而且在加固過程中，加工成型難度比較大。為保證加固的質量，需要根據結構構件本身的尺寸大小，選擇合適的加固材料，以及控制加固材料的彈性模量，以保證加固結構部位受力的可傳遞性。加固型鋼等的兩端，要求進行錨固，同時涂刷防銹漆和涂抹環氧樹脂砂漿，以免加固材料的銹蝕。筆者認為這種加固方法可用于裂縫的臨時性加固，但不能作為永久加固的方式，應作為其他裂縫加固的輔助補充方式。

2.3 外部預應力加固法

外部預應力的加固原理，是增加待加固部位結構構件的初始預應力，以抵消結構受拉時的部分自重應力，從而達到閉合裂縫的效果，對于橋梁承載力的提高，具有明顯的加固效果。這種加固方法具有良好的抗裂效果，主要有預應力拉桿加固和外部預應力鋼束加固兩種方式。前者適用于預應力混凝土橋梁的下緣受拉區域加固，可將水平補強拉桿布置在加固部位，同時增強結構的抗彎和抗剪強度，視情況選擇水平撐式拉桿、下撐式拉桿、組合式補強拉桿等，必要時可同時利用三種模式的拉桿；而后者適用于梁肋側面、翼緣板等部位，主要采用預應力高強鋼絲，布置曲線模式的預應力鋼束絲，以及安裝張拉設備，增強梁體受拉區域的預壓應力。

2.4 改變結構體系加固法

改變結構體系的加固原理，是通過橋梁結構體系的改變，譬如增設支撐、鋼桁架等，控制截面彎矩峰值。以增設支點法為例，該加固方法的目的是控制結構變形，因此需要減小結構的結算跨徑，具體施工方法為增設永久性的支撐或者橋墩，將支撐結構的受壓荷載，傳遞到橋梁下部的承重結構，或者在不具備較高航運要求時候，通過減小橋下凈空，通過受彎后的支撐結構間接傳遞荷載，同樣可以達到加固的效果。除此之外，增設縱梁也是改變結構體系的重要加固方式，但前提條件是主梁梁體結構的基礎良好，而且可允許中斷交通，將具有較高承載力和剛度水平的新縱梁，與舊梁連接在一起，以形成整體性的受力結構體系，具有拓寬性的加固效果。

3 結束語

綜上所述，市政橋梁結構裂縫具有不同程度的危害性，在加固結構之前，需要對裂縫進行普查，以確定裂縫形成的主要原因，并根據裂縫的類型和成因，以及從結構加固的角度應用合適的加固增強技術，較具可行性的有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預應力加固法、改變結構體系加固法、增設縱梁加固法，通過這些加固增強技術的應用，在一定程度上改善了橋梁結構的強度和剛度，并控制結構裂縫的產生，但相關的加固施工技術細節，需要結合不同市政橋梁結構工程加固的實際條件和需求，進行因地制宜地調整和完善，以此提高技術的適用性水平。

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作者簡介：彭旭升（1979-），男，漢族，廣東省興寧市人，助工，2007年畢業于廣東交通職業技術學院交通機電專業。