混凝土橋梁檢測與加固技術的應用

舒春生

（甘肅天成道橋勘察設計有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著交通運輸行業的發展，橋梁荷載的等級也隨之增加，現有橋梁已無法滿足交通運輸行業發展的需要，加之車流量的急劇增加以及嚴重的車輛超載現象，給公路橋梁帶來了較嚴重的損傷，使得橋梁的使用年限大大縮短。此外，部分既有橋梁由于惡劣的運營環境，長期受到酸堿鹽腐蝕和凍融循環等因素的影響，使得橋梁耐久性降低，已經不能提供安全使用的能力。建筑物重建是最浪費資源、財力、人力的手段，所以采取此種方法萬不可行，而且會影響正常的車輛通行。因此，通過對仍具有一定可利用價值的公路橋梁進行檢測、評估，應用一定的技術手段對其加固，以達到提升性能，減少資源浪費，節約大量資力，具有較高的技術經濟價值和社會價值。

1 常見橋梁病害分析以及檢測加固原則[1-5]

在每座具體橋梁上，病害產生的原因并不會完全相同，但是歸納、總結眾多橋梁檢查資料，仍可得出常用橋梁產生病害和缺陷。

1.1 常見橋梁的病害

我國現服役橋梁30多萬中，存在安全問題和耐久性問題的橋梁約占總數的50%，而這些橋梁中的30%約9 597座屬于危橋。而對這些橋梁的檢測，診斷，評估及加固，便成為了解決橋梁問題的重中之重。

橋梁病害的主要形式有：

（1）最常見的形式便是裂縫，裂縫的出現，在所難免。而且裂縫的產生并不是單一因素造成的結果，多因素的混合結果為主，如施工材料不當，施工過程中養護不周，天氣惡劣，超載運行等因素均會造成裂縫，出現裂縫后會出現許多引發病害，裂縫會逐漸發展，導致鋼筋裸露，從而引發銹蝕，導致承載力低下，最終破壞，坍塌。產生經濟的重大影響。

（2）混凝土的碳化，鋼筋的銹蝕因素之一就是混凝土碳化深度過大，最終造成橋梁整體使用年限降低或者發生重大事故。

（3）結構受力超出設計承載力，在荷載的長期作用和天氣條件影響下，橋梁承載力逐漸降低，導致梁體斷筋，極限強度降低發生破壞。

（4）外部因素影響，人為破壞，天災等對橋梁產生的難以彌補的破壞。

1.2 橋梁檢測內容

首先制定方案并進行現場勘查，同時選定檢測技術與方案以提供數據支持。方案如下：

（1）橋梁外觀的檢測：觀察有無明顯裂縫或者結構有無明顯變形，如沉降不均，結構破壞，構造尺寸的變化，檢查結果反映實物現狀。

（2）承載力的檢測：如外觀性狀無明顯變化，應檢測其承載力是否滿足標準承載力。

（3）材料檢測：以鋼筋混凝土材料檢測為例，應檢測混凝土材料和鋼筋材料為主，主要有，保護層的碳化深度，裸露的鋼筋與混凝土中銹蝕程度，鋼筋長度是否達標。

（4）現場試驗：通過現場試驗，對結構的工作狀態進行現場實測。

1.3 加固準則

（1）新加固結構應滿足更換后的應力，并保證切實有效。

（2）使新結構與原有結構的接觸面應盡可能地擴大，提升整體性。

（3）加固結構應盡量保持原有結構外觀，保持原有結構的美觀性。

（4）加固方案應滿足經濟性和實用性的統一，方便快捷的技術，合理使用的經濟，迅速安全的施工都需要考慮到位。

1.4 承載力計算方法

對混凝土結構施加加固過程，計算斜截面承載力：

式中：Vb為結構剪力計算值；Vbrc為結構加固前所受剪力；Vbcf為加固結構所受剪力；εcfv為加固結構的極限應變；?為加固結構系數；ncf為結構黏貼層數；tcf為加固結構厚度；wcf為加固結構寬度；Scf為加固結構間距；hcf為加固結構高度；λb為結構橫截面剪跨比。

根據以上公式進行加固結構承載力計算，并與設計承載力進行比較，要求，加固承載力不得小于設計承載力。

2 實際案例分析

2.1 橋梁概況

甘肅省某大橋于1980年加固竣工通車，全橋長293 m，雙向六車道，車行道寬26.6 m，人行道寬45 m中央隔離帶寬1.5 m，總寬32.6 m。橋體上部結構為鋼筋混凝土梁式橋，下部三柱灌注樁12孔，承載能力為汽—20級，掛—100 t。

2.2 橋梁檢測

（1）橋梁外觀檢測，采用目測法檢測橋梁外觀，并向早期建設部門咨詢大橋建設施工與后期養護過程中產生的不良現象，以掌握橋梁基本現狀，掌握大橋基本性能。

（2）保護層檢測，主要檢測對象為混凝土保護層厚度以及強度，采用儀器為HT—225A回彈儀，測的數據采用規范中公式進行計算，得到混凝土強度。然后使用ZBL—R620對鋼筋保護層厚度進行測定，以測得鋼筋保護層實際厚度。

（3）混凝土碳化深度檢測，主要檢測對象為混凝土（梁），采用的方法為，化學與儀器混合測量方法，首先將酚酞就幾個溶液均勻涂抹在混凝土結構表面，若變紅，則說明結構已經發生碳化，然后對已經發生碳化的地點進行碳化深度檢測，本次采用LR—TH10混凝土數字碳化深度測定儀進行測定，測定結果見表1。

表1 混凝土結構碳化深度檢測結果

2.3 加固方案

根據檢測結果，為遵循整體性原則和強度與剛度原則，最終采用碳纖維加固方式處理。加固方式見圖1。

圖1 碳纖維布黏結方式

2.4 加固過程

（1）首先進行現場勘查，查看是否需要大型支撐點，現場是否混亂，之后清理，材料進場，人員就位。

（2）然后將混凝土表面和裸露鋼筋進行清理并打磨，將表面軟弱部位去除，碳化層去除，銹蝕部位清理干凈，將棱角打磨平整，直至結構整體平整干凈。

（3）接下來調配底膠，將裂縫，坑洼部位進行平整，并且在涂抹過程中注意厚度，控制其厚度在1.0 mm以內。

（4）待底膠完全凝結以后（大概 1～2 h），涂抹一層按要求調配好的樹脂，涂抹過程中注意進行再次平整，同時控制厚度，大約2～3 mm，保持整體性。

（5）樹脂涂抹范圍應以碳纖維布大小確定，樹脂涂抹完畢將碳纖維布黏貼在樹脂上，碳纖維布搭接部位用浸漬膠黏貼，搭接長度大約為100 mm以上。壓實，并反復滾壓，使其接觸良好沒有氣泡或漏洞。

（6）黏貼碳纖維布以后，應再涂抹一層樹脂，以用來起到保護作用，同時做好防水防污染措施，養護時間大約1 d時間。

2.5 加固結構監測

加固結構施工完成以后，應及時設立監控點，以及時監控加固結構是否滿足加固后的橋梁性能，如：是否有新的裂紋產生，各構件是否堅實牢靠，影響如何：能否承受上部荷載，在荷載作用下橋梁整體變形如何：加固后，混凝土構件的物理力學性能是否滿足橋梁長期受力。

3 結 論

（1）檢測結果發現，橋梁整體表面破損嚴重，鋼筋出現銹蝕狀態，混凝土發生碳化，碳化深度在3.5～5.0 mm范圍內，分布不均。

（2）使用碳纖維布加固橋梁，橋梁整體結構裂縫基本消失，使用性能得以延續，混凝土強度大大提升，同時提升了表面防水防污染性能。

（3）監測工作要實時動態掌握，以確保橋梁安全以及交通安全得以保障。