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摘要：为了保证道路桥梁的安全性和使用的长久性，就必须定时的对其进行修复和加固。本文就主要对道路桥梁结构病害的成因进行了分析，并对几种比较常见的加固方法进行了简单的讨论。
关键词：道路桥梁；结构病害；加固方法
我国多年的实践证明了旧桥的加固、维修工作是一项技术上可行、经济上合理的、符合我国国情的举措。在资金花费相对较小的情况下，采用科学的、合理的加固技术，可以恢复和提高旧桥危桥的承载能力及通行能力，这不仅可延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运输的需要，还可以给国家带来巨大的社会效益和经济效益。以下我们就对道路桥梁的病害成因进行了分析，并提出了几点用于加固道路桥梁的方法。
1 桥梁病害成因分析
1.1 因承载力不足而引起的病害
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：①设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。②施工阶段，不加限制地堆放施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强充验算等。③使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：①在设计外荷载作用下，由于结构物的、实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。②桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
1.2 地震造成的桥梁病害
地震对桥梁的破坏主要是由于地表破坏和桥梁受震破坏引起的。其中地表破坏有地裂、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等现象。地裂会造成桥梁跨度的缩短、伸长或墩台下沉。在陡峻山区或砂性土和软黏土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥梁遭到破坏。
在浅层的饱和或疏松砂土处，地震作用易引起砂土液化，致使桥梁突然下沉或不均匀下沉，甚至使桥梁倾倒。在坡边土岸或古河道处，地震则往往引起岸坡滑移、开裂和崩坍等现象，造成桥梁破坏。桥梁受震破坏是由于地震使桥梁产生水平和竖直振动，造成桥梁构件的损坏和破坏,甚至使桥梁倒坍。此外,有些桥梁虽然在强度上能够承受地震的振动力，但由于桥梁上部、下部结构联结不牢、整体性差，往往会造成桥梁上部和下部结构间产生过大的相对位移，从而导致桥梁破坏。
梁桥受震破坏主要表现为：①墩台开裂、倾斜、折断或下沉；②支座弯扭、断裂、倾倒或脱落；③桥梁上部结构和下部结构间相对位移；④落梁。
拱桥受震破坏主要表现为:①拱圈开裂；②墩台下沉；③多孔时墩身开裂、折断；④落拱。一般说来，桥梁震害在高烈度震区比低烈度震区重，岸坡滑移和地基失效处的桥梁震害比一般地基处严重。
1.3 温度变化引起的桥梁病害
1.3.1 年温差
一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、刚架桥等。我国年温差一般以一月和七月平均温度的作为变化幅度。考虑到混凝土的蠕变特性，年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。
1.3.2 日照
桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身的约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。
1.3.3 骤然降温
突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行，混凝土弹性量不考虑折减。
2 道路桥梁的加固
2.1 碳纤维加固法
碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。我国的这项技术起步很晚，但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展，现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史遗留问题，一些建筑由于使用功能的改变，难以满足当前规范使用的需求， 故需进行维修、加固。目前常用的加固方法有很多，如：增大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术。
2.2 混凝土结构纤维棒加固法
2.2.1 加固材料特点
加固材料能充分达到加固工法所要求的品质，可用于抗弯加固或抗压加固。其中，抗弯加固材料采用“纤维棒高强度复合砂浆加固方法”，用于各种抗弯构件的处置。碳纤维棒拥有7倍于钢筋的抗拉强度，且面层附着力好，可获得完美的加固效果。
2.2.2 修补材料特点
（1）功能恢复型修补材料：具有优异的粘结性、防腐防锈性、渗透性、表面加强性、防护性等特点，通过界面处理，可确保表面修复材料与原基材有优异的粘结强度，并增强其结构的耐久性；
（2）功能改善型修补材料：根据结构物所处的环境进行耐氯化、耐化学侵蚀等多种选择，可按环境条件及变质原因对原混凝土进行综合改善；
（3）水下修补材料：由多种具有水下不分离性、带水凝固粘结性、流动性、自平衡性等性能的材料组成，能满足水环境所要求的水中固化、带水粘结、水下喷射及浇注、水下界面综合处理等多种特征；
（4）其他特殊应用类修补材料：具有迅速凝固、无收缩、抗分裂、粘结、防滑等多种性能特征，适用于水泥构件或停车场的紧急修补。
2.2.3 施工工艺
如下图所示：
2.3 增大截面加固法
2.3.1加固原理
采用变截面钢筋混凝土套箍封闭拱圈技术对拱圈进行加固，即沿拱圈外环现浇增设一层钢筋混凝土套箍层，利用截面增大、断裂力学及“套箍效应”三个机理。提高原桥的受力整体性和承载力，增强结构的整体耐久性能。
2.3.2拱桥加固工艺
表面清理凿毛：使灌浆料与原混凝土结构有足够的粘结力。安装锚杆：间距20cm*20cm，呈梅花型。挂钢筋网：单根钢筋紧靠锚杆，先绑扎后点焊锚杆上。浇注钢筋高强灌浆料套箍层；灌浆料养护
结束语：
综上所述，在进行道路桥梁的加固时，应先分析病害形成的原因，然后再根据病害形成的特点选择合理的加固方式。只有这样才能确保加固后的桥梁的安全性和持久性。
参考文献：
[1]郑智平，浅析道路桥梁病害及加固措施[J].中国高新技术企业，2009（9）
[2]陈光花，论道路桥梁结构病害与加固[J].黑龙江科技信息，2011（8）
[3]车莉，谈谈道路桥梁结构病害与加固措施[J]. 黑龙江科技信息，2011（6）
论文作者:雍本杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/17
标签：桥梁论文; 结构论文; 病害论文; 裂缝论文; 应力论文; 碳纤维论文; 荷载论文; 《基层建设》2017年2期论文;