1桥梁常见病害分析
据数据显示，当前我国公路路网中的桥梁总数接近80万座，而存在病害的桥梁数量超过10万座，严重威胁到公路交通的安全，实践中比较常见的危桥典型病害具体如下：
1.1桥面系病害。一是桥面铺装病害。桥面铺装层是桥梁的直接受力层和保护层，在整体性、强度性以及抗冲击、抗裂性和耐磨性能等方面都有着严格要求，而在实践中，由于桥面铺装层要直接承受梁体变形、行车荷载、环境因素等多种作用，很容易出现各种裂缝病害，如不规则的网状裂缝、规则的纵向、横向裂缝以及严重的破裂等。以纵、横向裂缝为例，很多高速公路行车道位置的桥面铺装层的主梁腹板、顶板及板梁绞缝位置常常出现纵向接缝，这些裂缝会削弱桥梁的横向刚度，造成荷载横向分布不均匀，在大量的行车荷载反复作用下极易造成单板受力，降低桥梁整体承载能力；横向裂缝则主要发生在距伸缩缝1～2m范围内，多位于主梁（板）支座上部，对于跨径较大的梁式桥，跨中部位也可能发生横向开裂的现象。二是伸缩缝的病害。伸缩缝主要起着协调上部结构梁与梁之间、主梁与桥台之间的位移的作用，其锚固必须牢固可靠、经久耐用，但在实际运营中，很多5年以上桥龄的桥梁伸缩缝普遍存在污堵问题，在一些超载严重的路段桥梁的伸缩缝甚至完全破坏、脱落。此外，部分桥面伸缩缝钢件生锈、脱落，雨水及赃物已掉入缝内，并在墩顶堆积，不但严重影响主梁自由伸缩，还对主梁支座直接产生腐蚀，而且，功能失效的伸缩缝两侧铺装层混凝土很多出现严重的横向裂缝，并伴生龟裂、破碎和坑槽。
1.2上部结构病害。桥梁上部承重结构的病害最常出现在空心板桥、肋板桥、箱梁桥中，以预应力混凝土空心板桥为例，该类型桥在当前的高速公路建设中非常普遍。一是绞缝损坏。为保证各板共同承受荷载，这种结构的板与板之间必须加设合适的横向连接构造，以前大量采用小企口缝空心板，但随着荷载等级的提高，重载车辆的增加，空心板桥的纵向、横向结构裂缝较常见，其中空心板企口缝的纵向开裂是该类桥梁结构病害的代表性表现形式，主要是因为横向联系不足，个别企口缝脱空出现单板受力。又如，在未设或设置横隔板较少的T梁桥中，由于梁的横向刚度较差，在车辆荷载的反复作用下往往造成横向连接失效，因此桥面纵向裂缝病害较为常见，一般出现在T梁与T梁之间的接缝处，有的甚至贯通桥面。二是构造裂缝。此外，还有部分桥梁因腹板下缘竖向裂缝及施工不规范而导致腹板蜂窝、麻面等病害，接近支座或横隔板处，因抗剪不足腹板两侧出现斜裂缝，马蹄处的混凝土剥落、露筋现象也比较常见，均严重影响桥梁的使用性能。
1.3墩台常见病害。桥墩、桥台的作用主要是将上部结构的荷载传递给基础，其强度和稳定性对于桥梁的安全性和耐久性也有着重要的影响。结合多年实践，墩台常见的病害主要有承载能力不足、沉降、倾斜、易动、转动及开裂等，桥梁尤其是高墩大跨或弯桥、斜桥等特殊结构桥梁，一旦发生以上问题很容易导致上部结构的破坏，严重者甚至会造成桥梁坍塌。此外，墩台在施工时由于水化热、外部温度变化等影响容易产生裂缝，特别是对大桥或特大桥的大体积混凝土下部结构，水化热及混凝土自身的收缩、徐变就会产生大量的裂缝。而运营过程中，地震、船只撞击等外力剧烈作用时也导致桥梁出现各种不同的裂缝，严重的将被剪断。岩溶、软土等不良地质环境将导致基础不均匀沉降，从而使桥梁墩台产生不同程度的破坏。
2桥梁加固原则
由如上可见，桥梁病害的形式多样，而引发病害的原因概况起来主要有两点，一是因环境作用引起的混凝土结构损伤与破坏，如混凝土的碳化、氯离子的侵蚀、碱一骨料反应、冻融循环破坏、钢筋锈蚀等，二是因荷载作用或设计、施工不当造成的混凝土结构损伤，如选用的结构形式不合理、计算错误和取值偏差、图纸标示不正确以及施工中采用的材料规格与性能不满足规范要求、施工时未能按操作规程进行施工等。桥梁一旦发生病害，会直接影响到整个桥梁的安全性和耐久性，因此，桥梁在出现病害后必须进行检测，结合检测分析结果进行评估，判断桥梁是否需要加固，同时，在加固过程中应遵循如下几点：一是分清加固的性质。根据桥梁病害检测分析和评定结果，桥梁结构加固设计可分为三种情况，即承载力加固（强度加固）、使用功能加固（刚度加固）及耐久性加固，实践中可针对具体情况采取相应的加固设计方案。二是桥梁加固与加宽设计相结合。在当前的公路改造工程中，桥梁加固加宽同时进行的情况很普遍，在加宽宽度不大的情况下，尽量将加宽部分与原桥连为一体，使新旧桥共同工作，利用新加宽部分，调整原桥内力，减轻原梁负担，间接达到加固补强的目的。三是注意各种加固补强方法的综合应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆桥梁加固补强的方法从原理上可划分为两大类，一是为改变结构体系，调整结构内力，减轻原梁负担，如加斜撑减少梁的跨度、简支梁改为连续结构、增加纵梁数目、调换梁位、加大新建边梁截面尺寸、调整横向分布系数、减轻原梁负担等；二是为加大截面尺寸和配筋，对薄弱构件进行加固补强，如在受拉区直接增设抗拉补强材料，含补焊钢筋、粘贴钢板、粘贴高强复合纤维（碳纤维、芳纶纤维）等，又如采用预加力原理进行加固补强，如体外预应力加固，通过预加力的作用改善原梁的应力状态，提高了原梁的承载能力和抗裂性能。
3桥梁加固设计关键技术
加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程，在实践中，我们可结合《公路桥梁加固设计规范（JTG/TJ22-2008）》，采取相应的加固措施：
3.1桥面板的加固方法。对桥梁上部结构混凝土桥面板而言，若桥面存在轻微碎裂、破损、孔洞等病害问题，则应从局部范围做好补强维修，先将桥梁表面遭遇病害破损之处清理凿除，再灌注新的混凝土；若桥面存在较严重的裂缝、剥落等病害问题，则旧桥面板已不符合要求，必须铺设新面层，做好桥面铺装层的加固，进而增加桥面板的横向联系和整体性，提高桥梁整体的承载力。
3.2主梁的加固方法。一般可采用粘贴碳纤维加固法、体外预应力加固法、增大截面法等，在实践中可结合桥梁病害情况进行选择。以粘贴碳纤维加固法为例，该工序如下：构件表面处理→涂刷底层树脂→找平修补→粘贴碳纤维材料→表面防护，其中，碳纤维材料具有质量轻盈、抗拉强度高、粘贴方便等优点，对于提高结构抗弯承载力、抗剪承载力、抗压承载力具有很明显的效果，而环氧树脂作为碳纤维和加固构造物之间的粘结剂，能促进碳纤维片与结构之间的共同受力，既使得结构的刚度、强度、抗裂性和延性得到进一步提高，还能有效限制裂缝的延展，非常适用于混凝土板桥和梁桥的抗弯抗剪加固。若实践中桥梁是由于配筋率没有达到标准或钢筋外露等原因造成严重的表面锈蚀，采用该加固方式能有效地提高其抗弯与抗剪承载能力，很好地满足加固设计要求，且由于碳纤维是紧贴于结构之上，因此能最大限度地保持结构外观无变化，但需要注意的是，外部环境条件对对碳纤维和粘结剂有着一定影响，因此应确保碳纤维与粘结剂处于适宜的环境中。又如，体外预应力加固法主要是通过将预应力筋作用于梁的下缘受拉区，通过张拉对梁体产生预压力，使梁形成上拱产生反弯矩抵消外荷载产生的内力，改善了桥梁的受力，从而大大提高或者恢复旧桥的使用能力和承载能力，对于桥梁上部结构的应力和变形最为明显。该加固法虽然对原桥结构损伤较小，施工周期较短，且在加固施工中能保证交通畅通或仅仅只需要短时限制交通，经济效益明显，但施工工序较为复杂（原梁体钢筋位置探测→加固材料及施工现场准备→钢铁件防腐处理→滑块及垫板施工→预应力筋的安装及张拉→钢筋接头处理及防腐→恢复桥面铺装及通车），施工过程中预应力张拉难度较大，且施工成本较高，加固后体外预应力筋的防腐问题也是一大难题，因此比较适应于大型桥梁的加固维修，比如大跨径连续刚构桥的加固。此外，增大截面法主要是通过在原有混凝土结构的表面增加一部分混凝土，加大原有构件的尺寸，使新增加的混凝土与原有混凝土能协同工作，从而增大构件的有效高度及刚度，提升桥梁整体承载能力，同时还能修补裂缝，施工方法便利简单，常被运用于梁（板）桥的加固中。
3.3墩台与基础的加固方法。一是扩大基础加固法，即增大桥梁基础底面积的加固法，在地基土质结构坚硬情况下，若桥梁基础出现不均匀的沉降可采用此加固法；当桥梁基础底部地基的承载力不能满足要求时，可利用桩基在基础底部打入部分桩，以提高地基的承载能力。扩大基础加固适用于基础承载力不足或埋置太浅，桥梁结构墩台为混凝土刚性实体基础或砖石的情况。二是增补桩基加固法，当桥梁墩台采用桩基础，桩的深度不够，或由于水流冲刷是桩发生倾斜时，当桥梁墩台基底下存在软卧地基层，受力不均导致墩台发生沉陷时，都可以采用此方法进行加固。
4.结束语
总之，当前我国公路桥梁已进入“建养并举”时代，现有的桥梁加固表明，做好既有桥梁的加固维修较之拆除重建，经济效益和社会效益更为明显。因此，在实践工作中，我们应结合桥梁结构的损伤评估做好加固设计，并确保设计方案的可行性、经济性和实用性，从而促进我国公路桥梁事业的健康发展。
参考文献：
[1]公路桥梁加固设计规范[M].北京：人民交通出版社，2008：10.
[2]唐虎.公路桥梁病害及加固设计技术探析[J].中华民居，2014（9）：275.
[3]陈付雷.桥梁加固设计关键技术研究[D].长安大学，2011.
论文作者:李远涛
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
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