装配式钢筋混凝土梁式桥梁的病害及加固设计雷浩煜

装配式钢筋混凝土梁式桥梁的病害及加固设计雷浩煜

雷浩煜万桥严圣圣

湖北交投江北东高速公路有限公司湖北省430050

摘要：近些年来，桥梁工程的发展突飞猛进。我国建造桥梁的历史悠久，进入新世纪以来，施工技术的创新发展速度很快，但是我们也发现很多桥梁的原有设计标准和要求已经无法满足现代交通运输的发展需求，造成各种病害问题出现。设计人员应该从桥梁工程的建造特点出发，找出设计中存在的漏洞，针对现阶段梁式桥梁中钢筋以及混凝土等施工程序和环节进行全面的分析和评估，制定科学、可行的加固设计方案。

关键词：装配式钢筋混凝土；梁式桥梁；病害；加固设计

引言

桥梁工程在加固设计工作中需要特别关注常见的病害和隐患，设计人员在加固施工中将重点放在钢筋和混凝土的施工之中，以当前常见的装配式的混凝土结构设计来分析梁式桥梁的主要问题所在，希望能够进一步加强桥梁的承载能力。本文主要对梁式桥梁的一些常见病害问题和成因进行细致分析，并提出相应的设计方案和加固举措，希望能够为桥梁建设提供一些合理的建议。

1概述

我国公路与城市桥梁中钢筋混凝土桥梁，特别是梁式桥，一直是我国桥梁的主要结构形式，上海地区也有共同之处，今后还将如此。在我国已建造的桥梁中，95%以上为钢筋混凝土梁式桥，混凝土综合技术（材料，设计，建设，养护）的范畴，对公路、城市桥梁建设持续发展的重要性可想而知。钢筋混凝土梁式桥，跨径在10m以下时，多采用装配式普通钢筋混凝板梁（实心板或空心板）；当跨径在10～22m之间时，多采用装配式的（先张或后张）预应力混凝土空心板梁。预应力混凝土空心板梁也有跨径达到25～30m的案例（现上海地区基本限制20m以上的跨径采用板梁，而基本采用小箱梁或T梁的结构形式）。T梁结构具有相对优势的经济指标。钢筋混凝土梁式桥结构方案确有明显的因地制宜，适应性强的优势。混凝土是一种很特殊的建筑材料，它抗压强度高，抗拉强度低，故引入了抗拉强度高的高强钢材（普通钢筋，预应力钢筋等），使混凝土和高强度钢材共同作用，发挥各自的潜力和优势。但同时，由于混凝土材料的应力-应变关系既非弹性又非真正意义的塑性，受环境条件如温度，湿度等的影响大；而且具有令人难以琢磨并精确计算的时变特性，使得混凝土结构设计变得异常复杂，对混凝土和钢材的共同作用及其组合作用的精确分析变得很难。

2装配式钢筋混凝土梁式桥梁的病害及其原因分析

2.1病害表现形式

桥梁的病害主要是指在人为因素或自然因素的作用下，桥梁的损害情况。自然因素如地震、洪水、撞击事件、冰冻等。人为因素较为复杂，它包括桥梁设计过程中的结构因素、施工因素、建筑材料和后期保护等一系列因素。在两种因素的作用下，桥梁往往会出现表面裂痕、混凝土剥离、漏水、蜂窝麻面，严重的甚至出现桥体的倾斜、下沉等。不仅给交通带来很多不便，还威胁着人民的生命安全。

2.2装配式钢筋混凝土梁式桥梁的病害原因分析

2.2.1钢筋混凝土桥梁的设计

针对不同类型的桥梁，设计人员要摆脱固有的设计思想限制，基于设计理论和结构形态的相关理论来完善和创新设计方案和施工策略，具体问题具体分析。在以往的桥梁设计工作中，由于设计人员的技术水平以及设计能力相对较低，这主要是受到当时教育内容体系和技术发展局限性所导致的，对于可能出现的安全隐患和故障问题没有做到充分地考量，一些设计环节和事项与实际施工需求不相符合，相应的设计工作经验较少，尤其对于提升桥梁承载能力和解决颤振现象上能力不足。

2.2.2施工质量欠佳

施工问题主要集中在施工设备、施工人员的实施水准和建筑材料等方面。施工设备的不完善，导致达不到施工要求。施工人员专业能力有限，导致对设计师的设计理解不够透彻，导致设计实施留下一些安全隐患。施工过程包括桥梁的建造过程、使用过程以及拆除过程，每一个环节的细小错误，都可能埋下安全隐患。而施工材料，易受施工地的环境因素影响，部分建筑材料性能发生变化，从而达不到施工要求。类似材料引起桥梁出现病害的例子不在少数，以比利时的一座焊接式钢系梁桥为例，由于建桥的钢材中含有毒元素，导致材料厚度过大不合格，后期使用中发生脆断的悲剧，桥体也相继报废。而早期关于桥体出现事故的报道中，尤其是钢筋混凝土桥梁，因混凝土长期收缩徐变，导致后期桥体报废的事件不在少数。因此，材料的选择，在前期的设计中要尤为谨慎。

2.2.3维护原因

桥梁建造过程只是开端，后期需工程师进行定期维护，时刻关注桥梁的情况，才能防患于未然。然而事实情况并非如此，很多桥梁的通行都对车辆的重量、高度等有具体要求，但是很多车辆还是出现超载等现象，长期如此，对桥梁也是一种损伤。加之钢筋混凝土的材料，经过长期风吹日晒，材料性能徐变。早年的盘锦辽河大桥垮塌事件就是鲜活的例子，事实上这座桥早就被定为危桥，但相关部门并没有采取具体措施，限制桥梁使用或对桥梁进行修补加固，因而出现桥体垮塌事件。

3装配式钢筋混凝土梁式桥梁的加固设计

3.1大构件截面加固

部分桥梁由于修建时间较长，早期选取的材料、设计等都决定其承载能力较差，不能满足现今的需求，拆除重建耗时耗力，所以采取大构件截面加固，截面加固法有不同类型，适用于不同情况下的桥梁截面加固。比如：厚桥截面法采用凿除原桥桥面铺装的方式，再于原桥桥面浇筑一层新的钢筋混凝土补强层，这种方式适用于承载能力不足而出现病害的钢筋混凝土桥梁，同时提高其抗弯刚度；喷锚加固法适用于钢筋混凝土桥梁的裂缝病害，此种病害出现原因主要是设计方面，比如桥截面面积过小，使下缘主拉应力超过容许值。

3.2粘贴加固技术

此种加固方法的重点在于加固材料的使用，常用的加固材料有钢板、钢筋、碳纤维布三种。加固方法具有操作简单，占有空间小，不减少桥下净空，施工工期短，消耗材料少等优点，同时还能保护桥梁的钢筋，控制裂缝与挠度。但粘贴加固对病害桥梁有一定要求，比如梁体混凝土强度、桥体表面平整度、清洁度等。例如，上海杨高路六里桥曾采用粘钢加固技术对桥梁进行加固；一些重型机械厂，常常需要运送特殊的器械，经过桥体时易超重，加之很多桥梁修建时宽度或高度不大，需要重新加固。但桥梁下部空间完全满足车辆通行需要，所以只需加固桥梁，采取纤维复合材料加固法即可。

3.3加辅助构件加固

加辅助构件加固包括两种，即增加纵梁或横梁加固桥体。装配式钢筋混凝土桥梁的缺点之一，就是横向整体性较差，因而承载能力较低。对于装配式钢筋混凝土桥梁，使用加辅助构件加固时，只需增加横梁，加强各纵梁之间的横向联系，提高桥梁的承载能力。这种增加辅助构件用以加固的方法，设计人员还要确保其各种构件以正确的加配方式融入整个桥梁的结构体系之中，针对主要问题所在，确保构件数量满足加固施工需求，处理好横梁与纵梁之间的关系，确保相应的指标参数精准，要提前做好计算工作，保持整个桥梁结构的安全性与稳固性。

结语

我们对未知的事件经常不能做出百分之百的判断，比如地震、水灾、火灾或者人为撞击。虽然桥梁加固技术日益纯熟，但是不管是设计界还是工程界，都理应不断的学习理论知识以及实践经验，最大程度上保证我们的桥梁安全。在当前梁式桥梁的建设中，我们要将理论应用于实践，并在实际的设计工作中加以创新，合理应用结构形态设计的各种理论，找出设计方案中的优缺点，结合实际情况加以改进和优化。如此才能进一步提升桥梁的承载能力，防范各类安全隐患和风险的发生，逐步提高我国桥梁建造技术水平，确保工程质量达到规定要求，还要确保交通安全。

参考文献：

[1]张晶轩.危旧桥梁加固维修技术探究[J].邯郸光太公路工程有限公司，2017.（08）

[2]唐政.旧桥加固中体外预应力技术有效运用[J].中设设计集团股份有限公司，2017.（36）