橋梁工程中預應力混凝土橋梁的檢測與加固技術

廖志鵬

（中國鐵路廣州局集團有限公司長沙工務段，湖南長沙 410000）

橋梁的結構組成較為復雜，運營環境特殊，易在內外部因素的共同作用下，發生結構受損等異常情況。針對此問題，施工單位需將檢測工作落實到位，判斷橋梁各結構的質量情況，必要時采取加固措施，使橋梁恢復至正常的運營狀態。

1 預應力混凝土橋梁的檢測

1.1 檢測技術

現階段，預應力混凝土橋梁檢測方法較豐富。其中，局部破損檢測技術已取得廣泛的應用，其能夠針對某特定的構件展開檢測，保證全程可對混凝土結構的完整性造成不良影響，所得結果的可靠性較高，因此，在現階段已成為主流的檢測方法。

（1）預應力筋直接檢測技術。以高精度、高穩定性的傳感設備為主，安裝在待檢測的預應力筋上，由技術人員操作儀器得到相關的數據。其中，光纖光柵傳感器作為主要的檢測裝置，在其支持下可得到較準確的數據，整體作業流程精簡、操作便捷。

（2）應力釋放法。以機械切割為主要手段，使構件的預應力得以釋放，根據實際情況作出判斷，分析構件的特性。縱觀當前的預應力混凝土橋梁檢測工作狀況，應力釋放法可滿足殘余應力的測量需求。所得的結果難以全面反映構件的完整應力，但可根據現有數據推算，這一推算方式的所得結果具有可參考價值。

1.2 檢測方法

1.2.1 電磁效應檢測法

依托于電磁效應可完成對預應力構件的檢測，具體可根據需求采取合適的細分方法，如渦流檢測、磁粉檢測、側漏檢測。在預應力構件的質量特性存在大幅度的變化時，構件內的磁通量改變，可采用電磁的檢測方法，探索磁通量與預應力具備的關聯，根據兩者間的特性確定該構件的預應力。實踐表明，電磁效應檢測法已得到較廣泛的應用，但局限之處在于易受到外部環境的影響，因此，所得結果的準確性略低。

1.2.2 超聲波檢測法

依托于超聲波在物體內的傳導規律，展開有關于構件預應力的分析。通過超聲波的應用，能夠達到無接觸檢測的效果，根據超聲波的傳導規律可對結構質量做出判斷，如被測結構是否存在裂縫等。這一檢測法所得信息的可參考價值高，更有利于工程人員對結構采取針對性的加固措施，全程無結構損傷問題，能夠規避不良影響。

2 預應力混凝土橋梁的加固

2.1 直接加固

橋梁的運營環境復雜，合理采取加固措施有利于維持橋梁的穩定性。直接加固是較為基礎的方法，該方法以混凝土構件的實際特點為立足點，向該處增添與原結構材料相兼容的材料，通過新增材料的作用提高混凝土的穩定性。在直接加固的方法體系中，粘貼鋼板是重要方法之一，其利用適量的建筑結構膠，將合適尺寸的鋼板粘貼在混凝土結構上，以提高混凝土的承載能力。

2.2 間接加固

在間接加固過程中會普遍采用支撐結構，該類結構可提高混凝土的穩定性。其中，預應力鋼絞線拉桿法是較主流的方法，可以改變原構件的預應力分布狀態，達到受力條件最優化的效果，解決了構件受滯后預應力影響的問題。

3 基于工程實例的預應力混凝土橋梁檢測及加固分析

3.1 工程案例

某跨鐵路橋采用主跨為84 m的預應力混凝土連續T構，橋梁全長168 m，施工跨度為7l m+7l m，以470 m曲線半徑、40°的斜交角度跨越6條既有鐵路線。該橋梁要滿足強度、抗裂、剛度的要求，以剛度控制為設計，應滿足動力的要求。為防止運營時間長，造成橋梁結構出現病害等問題，在施工時可運用預應力的方法，對橋梁進行加固，以解決裂縫等問題帶來的不良影響。

3.2 預應力混凝土橋梁檢測技術分析

3.2.1 綜合檢測法

（1）埋設聲測管。以樁基直徑d為參照基準，控制聲測管的數量，即d≤1.5 m時為3根、d＞1.5 m時為4根。本橋梁工程中，樁基的直徑為1.3 m，因此，按照3根的標準設置。

（2）開槽及修補。以開槽機為主要施工裝置，在樁基垂直方向開槽，期間加強檢查與控制，避免開槽過程中碰觸鋼筋的情況，槽寬按“聲測管直徑+15 mm”的標準控制；需全面檢查聲測管的安裝情況，測定延遲時間和聲時修正值t。經前述工作后，若無誤則重填混凝土。

聲測管布置位置如圖1所示。

圖1 聲測管布置位置

（3）正式檢測。以混凝土的實際狀態為準，當其硬化后即可測量。

施工單位可引入取芯法獲得具有代表性的試件，對其組織抗壓強度檢測。取芯的關鍵要點為控制數量，各區域的芯樣應超過3個，減小偶然誤差，保證檢測結果的準確性；控制芯樣的公稱直徑，要求該值超過骨料最大直徑的3倍，若遇到小直徑芯樣，可減小至2倍，但至少需達到70 mm。

計算試件的抗壓強度：

式中：FC——試件的最大壓力（N）；A——試件的抗壓截面面積（m2）。

為充分反映橋梁的質量情況，施工單位重點對混凝土強度、鋼筋保護層厚度、碳化深度和鋼筋腐蝕四個方面展開分析。匯總橋梁部分結構的檢測數據分析可知，中間區域的樁基、橋面等結構存在更明顯的病害，該處存在混凝土剝落的情況，該區域的碳化和銹蝕較為嚴重；受結構自身材料特性欠佳、施工方法不合理、過往車輛超載等多重因素的影響，橋面存在較明顯的裂縫，部分項目檢測結果如表1所示。

表1 各類項目檢測結果（部分）

3.2.2 載荷試驗法

安排空車和載荷車（每輛重18.5 t），由空車（3輛）、載荷車（考慮1輛、2輛、3輛三種情況）分別通過橋梁，測定在4種行車狀態下主拱圈的撓度值。為滿足檢測需求，將測點設在主拱拱腳、1/4跨和拱頂三處，檢測裝置為應變計和位移傳感器。實測結果表明，拉應力最大發生在主拱拱頂處，拱肋的完整性易受到影響，是整個橋梁中受損較嚴重的部分。與橋梁設計階段的載荷標準偏低、運營階段的超載現象有密切的關聯，導致拱頂的實際承載量超出上限值，破壞橋梁的穩定性；內部鋼筋隨時間的延長，逐步腐蝕、碳化，進一步加劇了病害的發生。

3.3 加固技術的應用要點

根據上述載荷試驗結果，采取補強層加固和鋼板粘貼加固兩種方法，使橋梁可恢復至正常使用狀態。

3.3.1 補強層加固

適度銑刨原橋面，將雜物清理干凈后加固鋼筋，再于該處組織新鋪作業，形成新的完整橋面結構。銑刨的深度以鋼筋可完全露出為宜，若存在鋼筋數量不足的情況，需加筋；在鋼筋表面涂抹適量的植筋膠，可改善施工條件，保證了鋼筋與混凝土的充分混合[1]。補強層加固施工采用的是具有良好的韌性和抗裂性的纖維混凝土，施工內容簡單、質量可控，可取得較好的加固效果。

3.3.2 鋼板粘貼加固

應用高性能環氧類黏結劑，能夠將合適尺寸的鋼板穩定粘貼在現狀結構上，操作便捷、加固效果快速。

（1）鑿除表層2～8 mm，以便內部堅硬的骨料可露出，適度修整，使毛面具有平整性。

（2）埋設錨栓，嚴格控制其間距，保證該誤差不超過2 mm，前期施工中產生的粉塵等雜物均利用高壓風清理干凈，在此條件下涂抹黏結劑，在邊角處適當增加用量。

（3）正式粘貼鋼板，以保證預先涂抹的膠液能夠從鋼板邊緣擠出，并用木槌敲打，提高粘貼的穩定性；若存在空洞現象，需揭開鋼板，再次粘貼；在施工期間，溫度需達到15 ℃以上，以免影響鋼板的粘貼穩定性，養護5～7 d，在這一期間加強防護，使鋼板不可受到外力的影響。

4 結語

綜上所述，預應力混凝土橋梁易隨著使用時間的延長，出現病害，為營造安全的通車環境，需采用合適的檢測方法，根據檢測結果判斷橋梁的質量情況，以此為依據采取針對性的加固措施，如補強層加固、粘貼鋼板加固等。在本次分析中，對檢測技術、加固方法做簡單的探討，相關工程人員可將其作為參考，并持續探索，實現技術的深化。