混凝土橋梁補強加固技術

[摘要]近年來，道路橋梁工程建設在數量和質量上都有了明顯的提高，道橋工程所面臨的挑戰也更為艱巨。作為基礎工程，道路橋梁在長期使用過程中，會出現不同程度的損壞，造成損失。如何充分利用補強加固技術，提高橋梁的承載能力，是目前廣泛探討的問題。

[關鍵詞]混凝土橋梁；補強加固技術

混凝土橋梁加固補強技術廣泛應用于我國大小橋梁，對于延長橋梁使用壽命、降低成本等方面起到了積極的作用。目前，貼片碳纖維法已經比較成熟，在我國的應用越來越多，而一些先進的混合型補強技術，雖然還未推廣，但隨著科研的進行和后期改善，和將對未來橋梁加固方法產生重要的影響。

1、混凝土橋梁概況

1.1混凝土橋梁常見缺陷

混凝土橋梁的常見缺陷分兩種，一種為表層缺陷，以表層剝落、老化、磨損、縫隙、變形等為主，另一種為內部缺陷，常見的有混凝土內部變形、產生蜂窩或空洞，混凝土強度、抗滲度不足，以及與之相連接的鋼筋由于不同原因產生外囂、銹蝕、接頭焊接強度低等。此外，材料的不規范使用也會引起橋梁缺陷，例如鋼筋型號不對、數量不足以及放置位置差異等，都會對橋梁質量產生不同程度的影響。由于混凝土橋梁的缺陷種類多且復雜，因此對于施工人員來說，熟悉和掌握各種類型的橋梁缺陷，是加固工作的基礎。

1.2混凝土橋梁缺陷產生原因

研究橋梁缺陷產生的原因，可以從幾個方面入手，首先是橋梁荷載分析。由于橋梁茌設計計算時出現誤差，導致在實際受力中，由于力的超限結構應力過大，造成混凝土開裂，而設計時不考慮施工技術和水平、施工工具擺放以及順序不當等，也會造成橋梁裂縫。此外，影響混凝土橋梁質量的還有溫度原因，由于隔離層性能不好，混凝土在降溫過程中產生較大的收縮拉應力，出現裂縫。除了荷載與溫度，缺陷影響因素還有地基變形、鋼筋銹蝕等。前者產生于自然原因，如地基的不均勻沉降和位移，而后者則是由于混凝土澆筑不足，鋼筋表面氧化膜破壞，截面積減小，承載力降低，最終導致橋梁裂縫。

1.3目前加固補強技術研究現狀

目前常用的混凝土橋梁加固技術有貼片碳纖維法、體外預應力加固法、增加構件截面法等，其中，貼片碳纖維作為較為先進的加固技術，在國外許多國家已經得到推廣，且已形成較為成熟的行業規范。我國雖然在這一領域起步較晚，但已有了不小的發展。普通碳纖維貼片技術在使用中有較多限制，通過對碳纖維施加預應力的方法則能夠有效避免傳統缺陷，提高加固效果。現階段對這一方法的研究主要從三個方面進行，通過千斤頂對構件施加壓力或間接采用反力臺座，在加固構建產生彎曲后，將碳纖維片貼于構件表面，或是利用反力裝置拉伸碳纖維片材，這一方法在實際中較為適用。將碳纖維與預應力加固相結合的方法雖然具有較大優勢，但其研究成果還較少，因此還停留在試驗階段。

2、混凝土橋梁補強加固技術

2.1碳纖維加固法

碳纖維近年來常見于混凝土結構的橋梁加固，加固方法基于混凝土的結構原理，即鋼筋與混凝土之間良好的協調性，以及鋼筋在彈性模量與抗拉強度上的優越性。粘貼碳纖維法就是指利用碳纖維的高強度與相近的彈性模量，將粘結樹脂涂布到混凝土上，使碳纖維與混凝土結合，提高混凝土強度的方法。采用這一方法時，要注意以下步驟，首先，利用環氧樹脂對具有表面缺陷的混凝土進行填補，同時對表面進行清洗和打磨，使其露出完全清潔和光滑的表面，保證碳纖維處理的有效性。其次，在碳纖維的涂布之前，應先使用環氧樹脂涂料進行基層加工，這一方法是為了提高混凝土與樹枝的粘合力，對于涂布后仍顯現出的表面孔隙，要使用膩子處理并再次打磨，避免粘貼時表面接觸不充分。碳纖維片的粘貼前后都要用粘結劑進行處理，且貼片效果受操作人員技術水平影響很大，因此需要在嚴格的技術標準下進行。碳纖維粘貼完成后，還需要一段時間的維護，需考慮溫度、天氣及人為因素的影響，保證其穩定性。此外，對修補后的區域還可進行其他性能處理，以滿足加固的額外要求。

2.2預應力加固法

預應力加固法是通過改變橋梁受力體系，提高橋梁承載能力的方法。在橋梁加固方法的發展中，體內預應力方法得到了優先推廣，其較高的使用效率、極限狀態良好的承載能力以及鋼索內置的特點使其先于體外預應力方法，在許多國家得到了采用。體外預應力加固原理雖然很早提出，但一些問題如鋼筋侵蝕等問題無法得到改善，制約其發展。近年來，隨著科學理論和技術的提高，體外預應力突破了其原有壁壘，同時在改進材料、改變施工手段上不斷發展，形成了目前較為成熟的加固手段和技術，用于混凝土橋梁特別是斜拉橋的修繕中。體外預應力技術可應用于兩類構件，受彎構件和受壓構件。受彎構件采用拉桿加固法，使用時要根據受彎截面的不同做出相應的調整。受壓構件則采用撐桿加固法，通過與橋梁連接的撐桿分擔橋梁所受應力，從而降低橋梁載荷，在實際使用中較為常見。

2.3增大構件截面加固法

增大構件截面法指通過增加鋼筋或混凝土截面積等進行橋梁加固的方法。增加鋼筋方法需在混凝土保護層上進行處理，再通過焊接連接新舊主鋼筋、接長箍筋，以及恢復混凝土保護層，實現補強。在這一過程中，應注意箍筋頂部的位置，以及新建保護層的涂飾處理。除鋼筋加固外，混凝土加固方法也同樣適用。可采用加厚橋面板以及增加梁肋兩種途徑。前者通過增建鋼筋混凝土，來新建橋面，使之與原有橋面聯合，起到補強作用。后者則是直接增大截面尺寸或增添鋼筋，提高其強度。增大構件截面法操作較為簡單，但需要一定的施工條件，例如加厚橋面板需中斷橋上交通等，使用時有一定限制。

結語：

混凝土橋梁的補強加固工作需對各類缺陷的了解，以及對加固技術和手段的熟悉。橋梁的加固不僅要考慮其使用質量，也要考慮其經濟效益。一些新材料如碳纖維材料的應用，在保證使用要求的同時，能夠簡化施工步驟，降低成本。因此，發展加固技術，提高施工水平至關重要。橋梁加固關系著人們的生命財產安全，混凝土橋梁作為其中的重要組成部分，對于維護社會穩定、促進社會發展具有不可忽視的作用。