高速公路橋梁養護與維修加固處理方法

摘要 為提升高速公路橋梁的承載力和耐久性，進而延長其使用壽命，文章以實際工程為例，研究了高速公路橋梁養護與維修加固的處理方法。首先，通過引入超載系數計算公路橋梁損壞等級，判斷公路橋梁技術狀況；然后，確定其目前存在Ⅲ級和Ⅳ級兩種等級的損壞，針對兩種損壞等級采用結構補強加固方法和修復性養護方法進行維修加固處理。結果表明，該處理方法能夠提升高速公路橋梁的承載力和耐久性，延長其使用壽命。

關鍵詞 高速公路橋梁；養護；維修加固

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0049-03

0 引言

高速公路橋梁作為現代交通網絡的重要組成部分，承載著日益增長的交通流量和貨物運輸需求，其安全性和耐久性對于保障整個交通系統的順暢運行至關重要。然而，隨著時間的推移和外部環境的影響[1]，例如受自然因素（如風雨侵蝕、溫度變化、地質條件等）和人為因素（如車輛超載、疲勞駕駛等）等雙重作用的影響，高速公路橋梁不可避免地會出現裂縫、變形、銹蝕等各種病害和損傷，這不僅影響橋梁的正常使用，還可能對交通安全構成嚴重威脅[2]。因此，高速公路橋梁的養護與維修加固處理顯得尤為重要。為保障高速公路橋梁的安全性和耐久性，必須采取科學有效的養護與維修加固措施。這些措施不僅包括對橋梁病害的及時檢測和診斷，還包括對病害的修復和加固，以及對橋梁結構的定期維護和保養[3]。通過綜合應用現代科技手段和工程技術，可以實現對高速公路橋梁的全面養護和維修加固，確保橋梁結構的穩定性和安全性。

該文為研究高速公路橋梁養護與維修的加固處理方法，以實際工程為例進行相關研究，結合工程的實際情況確定養護與維修加固方案，以期為同類工程提供參考依據。

1 高速公路橋梁養護與維修加固處理

1.1 工程概況

某高速公路線路總長度接近85 km，路基寬度為26 m，為雙向四車道設計，行駛速度為80 km/h，建設時路面為改性瀝青混凝土結構。該公路建設位置以山地為主，且全線建設時的橋隧比例為75%，共計6座特大橋、10座大橋及數座中橋，所有橋梁均采用預應力箱梁結構。

該高速公路在使用一段時間后，公路部分橋梁的鋪設層底板等位置產生一定程度病害，主要以裂縫為主。對裂縫進行查看后確定其主要形成于鉸縫處，且存在繼續開裂的風險[4]，對于公路后續的運行安全造成一定的安全隱患。因此，需對該公路橋梁進行養護與維修的加固處理，提高高速公路橋梁的安全性和耐久性。

1.2 損害程度檢測

為保證高速公路橋梁養護與維修的加固處理效果，需選擇最佳的處理方案，因此需對其損傷情況進行計算，結合計算結果選擇最佳的處理方案。

公路橋梁損傷情況判斷標準主要從構件、部件、橋面，以及橋梁的上、下部結構等多個層次進行評定，并且描述病害類型和程度影響。該文引入超載系數ηc對該公路橋梁技術狀況進行評定，其計算公式如下：

（1）

式中，pc——車輛超載平均值；p——車輛設計荷載；mc——車輛超載數量；m——交通量總數。

上述參數均可通過交通量調查和統計獲取，以計算ηc的結果，依據該結果進行公路橋梁的技術狀況判斷，其公式如下：

（2）

式中，f1、f2、f3——公路橋梁的上、下及橋面結構的得分，取值在0～100之間；ξx——構建檢測指標扣分值決定的量；k——變量數量。

結合上述計算結果及相關標準，確定公路橋梁的損壞等級，其詳情如表1所示。

依據后述的等級詳情對研究的公路橋梁損壞等級進行判斷，確定目前存在兩種等級的損壞，分別是Ⅲ級和Ⅳ級，因此該文為保證其養護與維修的加固效果，針對兩種不同的損壞等級，采用不同的處理方案進行養護與維修加固。

1.3 養護與維修加固方案

1.3.1 結構補強加固方法

Ⅲ級的損壞程度較小，能夠維持正常使用，但是存在一定的隱患風險，即繼續開裂及擴展的風險；針對該類情況，該文選擇結構補強的加固處理方法進行加固。該類加固方法通過增加材料或者改變材料形狀等方式，提升橋梁結構的承載力和安全性能[5]。這種方式對于存在安全隱患的橋梁具備較好的應用效果，該文結合工程實際情況，選擇增加材料進行加固，即采用加固體外預應力技術進行橋梁加固，以避免隱患風險繼續發展和開裂。

加固體外預應力技術使用型鋼材料制作支撐桿，以加固公路橋梁，通過精確控制鋼絞線的預應力，強化橋梁梁部的結構性能，確保橋梁在受力時保持穩定的性能，最大限度地降低其在使用過程中的變形，避免隱患繼續擴展。同時，預應力加固技術在高速公路橋梁加固中的應用相當普遍，其核心材料包括高質量的鋼絞線和混凝土。這些材料不僅具有出色的抗拉性能，還具備強大的防銹蝕能力，可以提高橋梁的整體強度，為橋梁的長期穩定運行提供了堅實保障。

采用預應力技術進行加固處理時，需充分考慮外部因素造成的影響，因此應對橋梁的實時承載力進行計算。該計算先確定加固時的節點形式，對橋梁初始受力狀態、混凝土澆筑質量對節點剛度的影響進行分析，以獲取最終的極限承載力gmax，其計算公式如下：

（3）

式中，d——變動系數；a——承重加固范圍；w——權重極值。

依據式（3）計算結果可確定實際的極限承載力gmax，依據該結果設定的極限范圍，并且結合預設標準進行預應力的加固施工。在施工時，為保證施工效果，確保加固后的穩定性和可靠性，需確定加固張拉系數κ，其計算公式如下：

（4）

式中，N——加固時的錨固點數量；Δf——預應力應變差值。計算完成后進行加固施工，其施工流程如圖1所示。

預應力加固施工時，需精確地將錨固點定位在梁頂及梁端頂面上，并且確定預應力筋的穿出位置和角度。該文采用斜穿的方式完成，并且貫穿橋面板或梁頂面，重復上述步驟以確保穩固性和精確度。在上述步驟的基礎上對穿出位置進行清理，如果鋼筋存在外露情況，需對錨固墊板位置的混凝土進行精細清理。清理后使用鑿巖機進行斜孔開鑿，開鑿和清理作業結束后，應立即進行必要的養護處理，以確保施工質量和結構穩定性。

1.3.2 修復性養護方法

Ⅳ級損壞程度相對較為嚴重，存在顯著的裂縫等病害，該文選擇修復性養護方法對該類損壞進行維修加固。修復性養護方法指的是采取相應的修復措施對已經發生的明顯損傷進行修復，以恢復橋梁性能[6]。

該文結合工程的實際情況，選擇粘貼碳纖維維修加固技術進行Ⅳ級損壞的處理。該處理方法作為一種新的維修加固方案，將碳纖維板粘貼在損壞位置，利用碳纖維板自身的高強度、高模量及高耐腐蝕性和疲勞性等特點[7]，提升該公路橋梁結構的承載力，延長其使用壽命。該文選擇的碳纖維材料滿足應用需求，抗拉強度標準值大于3 000 MPa，彈性模量大于2.1×105 MPa，伸長率大于1.5%。在進行粘貼時使用樹脂類黏結材料，該材料的性能指標滿足相關技術規程標準。碳纖維板粘貼加固維修處理步驟如下所述：

（1）混凝土表面處理

使用碳纖維板粘貼加固維修處理前，為確保粘貼效果與結構安全性，需先進行混凝土的表面處理，包括徹底清除表面的雜物和疏松部分，確保表面干凈且平整無瑕疵；此外，控制混凝土表面的濕度和pH值也至關重要，濕度應保持在75%以下，而pH值則應在7～9之間，這樣的環境條件有利于碳纖維的牢固粘貼和長期穩定。通過嚴格的預處理和環境控制，能夠確保碳纖維的粘貼質量，從而保障整個結構的強度和耐久性。

（2）碳纖維板粘貼

清理完成后進行碳纖維板的粘貼施工，先將樹脂類黏結材料涂刷在清理后的混凝土表面上。當混凝土表面涂刷完黏結膠后，應立即鋪設碳纖維板，并確保整個鋪設過程符合施工標準；以纖維方向為參考，完成每層混凝土碳纖維板的搭設，確保兩者的方向一致，以保證最佳的加固效果。其次，碳纖維板的搭接長度是一個需要嚴格控制的關鍵參數，該文為確保結構的強度和穩定性，搭接長度應不少于10 cm；在該過程中，嚴格控制搭接區域，不可位于受力范圍內，避免發生應力集中情況，因此該文采取錯開搭接的方式完成。在鋪設碳纖維板后，對其表面進行多次壓實，確保樹脂膠液能夠完全滲透到碳纖維板中，提升纖維板的黏合牢固性。這樣的操作可以大大提高碳纖維板與混凝土結構的整體性能，延長結構的使用壽命。

（3）固化、養護

完成碳纖維板粘貼后，為確保固化質量，在此期間應避免受到任何外部因素的干擾；由于樹脂的固化過程對溫度有一定要求，通常應保持在5℃以上。若環境條件無法滿足這一要求，應選用低溫類型的固化樹脂，以確保固化過程的順利進行。當樹脂完全固化后，應對碳纖維板的黏合區域進行細致檢查，如果存在鼓起現象，應立即進行處理，將樹脂膠結材料注入鼓起位置，以恢復碳纖維板的整體密實度。處理完成后，對表面進行磨平處理，以保證其平整度和美觀度。這些步驟的嚴格執行將有助于提升碳纖維板加固結構的整體性能和耐久性。

2 結果分析

為分析該文采用的高速公路橋梁養護與維修加固處理方法的應用效果，隨機獲取10個加固位置對Ⅲ級損傷的預應力加固施工效果進行測試，獲取其加固前后的承重值，測試結果如圖2所示：

對圖2測試結果進行分析后得出，加固后高速公路橋梁結構的承重值顯著增加，明顯優于加固前的承重結果，可以看出該處理方法具備較好的應用效果，能夠提升高速公路橋梁的承載力。

為分析Ⅳ級損壞程度修復性養護的處理效果，獲取碳纖維板粘貼養護維修加固處理前、后，高速公路橋梁狀況的得分結果，如圖3所示：

對圖3測試結果進行分析后得出，采用碳纖維板粘貼養護維修加固處理方法對Ⅳ級損壞進行修復性養護處理后，高速公路橋梁狀況得分結果均高于技術狀況的界限標準，而養護維修前的狀況得分結果隨著時間的增加下降顯著，當時間超過25 a后，狀況得分結果低于技術狀況的界限標準。因此，采取養護維修處理后，能夠提升橋梁的耐久性，延長其使用壽命。

3 結論

高速公路橋梁的養護與維修加固工作是一項系統工程，需要建立完善的養護體系，采用先進的技術手段和方法，確保橋梁的安全穩定運行。該文以實際工程為例，研究高速公路橋梁的養護與維修加固方法，以實現高速公路橋梁的加固處理，提升橋梁工程的承載力和耐久性，進而延長其使用壽命。

參考文獻

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