鋼筋混凝土橋梁的病害類型及加固方法研究

劉若晨

（中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，山東 濟南 250000）

1 鋼筋混凝土橋梁的病害類型與影響

1.1 混凝土碳化

大部分橋梁的材質都是混凝土，而該類橋梁承受能力下降的主要原因就是混凝土發生了碳化。針對這一現象，深入研究，發現碳化反應能轉變混凝土的成分，從而改變其性能。這一反應的發生則是在攪拌混凝土的過程當中生成了硅酸二鈣、氫氧化鈣以及硅酸三鈣等多種水化產物，以上產物又能與二氧化碳進一步產生反應，生成了某些與混凝土成分相比，強度較低的物質。

1.2 鋼筋銹蝕

目前我國大部分橋梁都是使用鋼筋和混凝土建設而成的，剛生產的鋼筋固然牢固，但在空氣中暴露過久，并經歷風吹雨打，往往會發生銹蝕，造成結構老化進進一步，導致橋梁損傷。該類型的橋梁損傷普遍存在，一旦鋼筋銹蝕，橋梁必定面臨使用年限縮短的問題，而考慮到安全性能，往往需要未雨綢繆，對其開展加固工作。

1.3 裂縫

鋼筋混凝土橋梁老化的首要表現即產生裂縫，而按照不同的樣式，又可對裂縫進行劃分，其一為超越混凝土承受范圍而開裂，其二為原始材料劣質或使用不當造成的開裂。無論何種原因，正常橋面一旦出現明顯的裂縫，都會影響橋梁的承受能力，而過分嚴重的裂縫，將會使橋梁面臨危險。當然混凝土承受拉力的支點往往都會出現細小的裂痕，這是正常現象，其會降低鋼筋混凝土的強度，逐漸會延伸為更大的裂痕，并造成新的損傷，這也是值得關注的。

1.4 附屬設施損傷

（1）橋面鋪裝層損傷：瀝青類鋪裝層損傷（泛油、松散露骨、裂縫、凸凹、車轍等）；混凝土鋪裝層損傷（磨光、脫皮露骨、裂縫、坑槽等）。

（2）橋梁支座損傷：支座一旦遭受破壞，會導致橋梁的受力體系失衡，造成危險的情況。究其根本是在發生變形時，其能提供一個緩沖的空間，對基部的橋墩發揮著保護的作用。

（3）橋梁排水設施損傷：導致漏水、積水等。

（4）人行道的損傷：混凝土剝落、人行道板斷裂銹蝕等。

（5）混凝土護欄損傷：斷裂、剝落、銹蝕等。

2 鋼筋混凝土橋梁的加固方法

2.1 上部結構加固

2.1.1 橋面加固

如果橋面鋪裝層遭受嚴重破壞，發生斷裂的情況，通常需要重新鋪筑橋面，該方法也被稱為橋面補強層加固法，但其使用頻率較低。而大多數情況，其損傷程度不嚴重，面積和裂縫都較小，往往只需對部分橋面進行維護，保證橋面的平整，可使用局部維修加固法。除此之外，還可以采取粘結劑修補或者涂抹水泥砂漿等措施進行修補。而針對具體的混凝土鋪裝層，可通過噴射或者澆灌混凝土的方式進行修復。

2.1.2 主梁加固

（1）增大梁截面和配筋加固法

所謂增大梁截面和配筋加固法也稱外包混凝土加固技術，其方法是增大構件的截面和配筋，即提高混凝土的尺寸及添設受力鋼筋的數量，從而提高構件的強度、剛度等，同時也可以運用到裂縫修補中。雖然該方法存在繁冗的操作過程，但其優越的加固效果使得運用的范圍大大提升，其中最常用的有梁、柱、板、拱橋等構件。

（2）粘貼鋼板加固法

如果橋梁存在承載力不足或出現嚴重銹、裂縫等問題，就可以考慮采用粘貼鋼板加固法。其工作原理利用粘結劑和錨栓，將大跨度結構的受拉緣和薄弱部位進行粘結，使其與鋼筋混凝土形成一個固定的整體結構，把鋼板補強鋼筋進行加固。粘貼鋼板加固法擁有工藝簡單易操作、性能良好、材料消耗小等優點被廣泛應用于受彎及受拉構件。但同時也對膠粘劑的材料性能提出了要求，一般彈性模量高的膠粘劑加固效果更佳。

（3）粘貼碳纖維加固法

粘貼碳纖維加固法采用碳纖維(CFRP)的高性能結構膠粘貼在鋼筋混凝土結構表面，碳纖維的抗拉強度大使橋梁的承載能力和剛度進一步提升，適用于橋墩橋樁、煙囪等結構的加固，其施工質量可保證性、施工效率高也是粘貼碳纖維加固法的優勢所在。

（4）體外預應力加固法

體外預應力體系包括體外預應力索、索轉向裝置等。而體外預應力加固法是指在橋梁裂縫處形成預應力，從而改變橋梁受力結構。該方法工期短，經濟效益高，可在橋梁不停運下進行加固，所以梁式橋普遍采用該方式加固構件。在實際情況中，應考慮外部環境的干擾因素，銹蝕情況時有發生。

（5）改變結構受力體系法

對問題橋梁采用增加附屬構件數量和技術改造的途徑的加固方法成改變結構受力體系法。簡單來說，增設支點后的橋梁受力情況有所改變，在一定程度上有效限制了舊橋撓曲變形，橋梁承載能力大幅提升。

2.2 下部結構加固

2.2.1 擴大基礎加固法

利用橋梁的基礎擴大底面積的途徑被稱作擴大基礎加固法。將橋梁基礎承載力不夠的問題通過基礎位置的加大開挖的方式處理。如果橋梁地基堅實，存在不均勻沉降現象，便可采用該方法進行加固，但由于花費大，加固效果不可控等，施工要求也隨之提升。

2.2.2 增補樁基加固法

顧名思義，增補樁基加固法通過增設鉆孔樁的數量在整體構件上穩固擴大其承載范圍。通常被應用在墩臺沉降問題上。其工作特點是無需抽水筑壩等就能得到良好的加固效果。但不足之處在于如果需要水下施工，則需要考慮新舊承臺連接問題，導致施工難度激增。

2.2.3 高壓旋噴注漿加固法

高壓旋噴注漿加固法工作原理較其他幾種方法復雜，首先需要通過鉆機把噴嘴注漿管打進事先測算的位置，提高速度并旋轉注漿管，再利用噴嘴里迸射的高壓漿液和水共同破壞土質，攪碎土層至呈現顆粒狀，混合攪拌，待漿液凝固后即成高強、抗滲的固結體，最后達到加固地基的目的。高壓旋噴注漿法的用途廣泛，主要運用于舊橋墩臺的加固，以其質量可靠、效果顯著，成本低廉，加固效果明顯，施工便捷等優勢，在當下已漸漸轉變為我國常用的基本加固方法。

2.2.4 鋼筋混凝土套箍及護套加固法

如果橋梁的墩臺存在基礎埋深不足及質量管控放松等情況引起墩臺開裂甚至貫通裂縫，可以考慮鋼筋混凝土套箍及護套加固法。鋼筋混凝土套箍的工作原理是通過將墩臺墩身分成上、中、下三個部分，在各個部分上利用鋼筋混凝土建立圍帶和鋼箍。該加固方法主要應用范圍是橋梁墩臺的損壞或者小型裂縫。一旦存在嚴重、大量的風化、裂縫和損壞時，必須對整個墩臺進行護套加固措施，以免橋梁坍塌情況發生。

3 結語

我國經濟的迅速發展導致了交通超負荷運載，如果交通網絡無法及時進行配套升級，舊橋需要承受巨大的荷載量，橋梁耐久度受損，其潛在的安全問題不可忽視。最近，常有新聞報道橋梁坍塌事件，事故牽連了數條寶貴的生命，橋梁的超負荷運行問題岌岌可危，加固方法的研究仍需要更加深入并加以完善，從而為橋梁安全提供保障。