公路桥梁检测与加固技术研究

公路桥梁检测与加固技术研究

杨斌彬

宁德市屏南公路事业发展中心 福建省 宁德市352300

摘要：我国人们生活水平不断提高，逐渐丰富了人们的出行形式，人们的日常出行也变得更加便利，当前汽车是普遍的出行交通工具，因此车流量不断增加，这样显著增加了公路桥梁承载的交通压力。虽然我国公路桥梁施工的水平不断提高，但是公路桥梁的使用寿命却相对的降低，因此养护单位需要加强研究公路桥梁维护和加固工作，提高公路桥梁营运期间的稳定性，延长公路桥梁的使用寿命。

关键词：公路桥梁；检测；加固技术；

引言

改革开放以来，伴随着我国经济的高速、高质量发展，交通基础建设也在快速发展中，尤其是近30年，以桥梁工程为重要组成部分的交通基础设施建设发展得最快。而桥梁工程作为我国公路交通的重要组成部分，现已遍及大江南北，成为交通运输业的枢纽，在持续稳定地推动着我国经济发展的同时，也影响着当地与周边地域的经济发展。但是随着时代的发展，我国早期建设的桥梁，因为当时经济条件较差与施工技术还不成熟，大量既有桥梁的承载力等设计标准均已不满足如今的使用要求；同时在自然环境的侵蚀、车辆荷载的不断增大以及车流量增大等外部因素的影响下，导致了桥梁自身材料和结构的疲劳，使得桥梁寿命在不断缩短。

1桥梁维修与加固的意义

在我国交通网络中，公路桥梁发挥着纽带作用，可以促进我国社会经济的可持续发展。随着我国社会发展速度和人们的生活水平的不断提高，实时交通量随之增加，而桥梁承载力确不能得到相应的提高。而因为经济的发展，更大吨位的车辆也随之也出现，公路桥梁的老化速度因此提高，导致桥梁的安全性降低，引发公路桥梁通行的安全系数降低。在公路桥梁建设过程中，某些施工单位忽视了施工质量，更加突出了公路桥梁维修和加固措施的重要性，有利于桥梁技术等级的提高。近些年我国经常会发生公路桥梁垮塌问题，严重威胁到人们生命财产安全，同时不利于我国社会经济建设发展，这也突出了公路桥梁维修和加固的必要性，部分桥梁需进一步优化使用性能。养护人员需要对桥梁定期养护，以减缓老化速度。一些地区的地形条件比较复杂，为了保障行驶车辆运行的安全性，必须要建设桥梁，例如需要在水上建设桥梁，因此需要考虑水面湿度的影响，湿度的大小将会影响桥梁的结构，需要定期开展桥梁维修和加固工作。通过加固处理公路桥梁，可以节省整体工程投资，如果通过的车辆中具有较多的大型车辆，这就需要提高桥梁的承载力，保障公路的通行能力，及时消除安全隐患，保障交通运输的安全性，全面满足现代化交通发展需求，促进我国桥梁建设的健康发展。

2桥梁检测的目的

（1）通过对全桥桥面系、上部结构及下部结构的外观病害进行全面检查，查明结构现有缺损状况(损伤或病害)、损坏位置、范围和严重程度，对难以判断其损坏程度和原因的构件，提出作特殊检测的建议；

（2） 根据桥梁外观病害检查结果，进行桥梁技术状况等级评估；

（3） 通过对桥梁主要构件进行外观检查、裂缝宽度检测、结构几何参数检测、结构线形检测、混凝土强度检测、混凝土碳化深度检测、钢筋保护层厚度检测，深入了解桥梁结构，包括其材料的工作状态及潜在的不利影响，并预测发展趋势，为判断桥梁耐久性和可靠性提供技术依据；

（4） 综合以上检测结果，确定桥梁荷载试验部位。通过静载试验，测定桥梁结构控制截面在试验荷载作用下应力以及挠度，并与理论计算值相比较，以对实际结构使用性能和工作状态作出评价；通过结构动力特性参数测试，以评估实际结构的动力性能；

（5） 通过综合检测评定，对桥梁的实际承载力进行评价，出具全桥定期检测评估报告，为桥梁运营的安全性提供技术依据，并为今后桥梁维护、管理提供原始资料。

3桥梁检测的内容

3.1外观检测

桥梁外观病害检查是对桥梁病害和表观病害的检查（包括裂缝检测），是对结构物及其附属设施的外露构件或部位表面进行全面的近距离检查，主要检查桥梁的表观病害。检查以人工目测观察结合仪器观测进行，仪器观测以简单的工具和仪器设备为主，如裂缝测宽仪、测距仪、钢直尺、钢卷尺等。现场采用病害位置测量和拍照的方法对病害进行记录，为编写检测报告，评价桥梁现状提供原始资料。在检测前，要求桥梁检测员熟悉了解桥梁各组件的功能及破坏形式，以利于现场目视检测作业。

3.2桥面系外观检查

桥面铺装重点检查内容：铰缝对应位置处桥面铺装是否出现纵向裂缝。

桥面铺装：有无网裂或龟裂、波浪及车辙、坑槽、碎裂或破碎、洞穴、 桥面贯通横缝、桥面贯通纵缝等。桥头平顺：桥梁与道路连接处是否因沉降而形成高差，道路路面在桥梁台背回填处是否出现沉降等 。伸缩装置：伸缩缝设置情况，功能是否失效；有无缝内沉积物阻塞、接缝处铺装碎边、接缝处高差、钢材料翘曲变形等，结构 缝宽是否正常，伸缩缝处是否有异常声响 。排水系统：排水管设置情况，功能是否失效；泄水孔是否阻塞，排水设施是否残缺脱落，桥面是否积水，防水层是否完好等。护栏：有无露筋锈蚀、松动错位、丢失残缺等。人行道：有无网裂、塌陷、残缺。交安设施：检查桥上标志、标线等有无污损、模糊、缺失等。过桥管线、路灯灯杆：检查桥上是否存在过桥管线，检查管线、路灯灯杆安装是否稳定，是否存在安全隐患等

3.3上部结构外观检查

梁板重点检查内容如下：

⑴ 铰缝混凝土是否出现裂缝、剥落、渗水；

⑵ 梁板板整体有无下挠现象。

梁板检查：表面网状裂缝、梁表面有无网状裂缝；梁表面有无混凝土剥离、剥落、露筋锈蚀、梁表面有无混凝土脱落后露出内嵌的钢筋并且钢筋产生锈蚀。

结构裂缝：梁体是否有由于受力而产生的裂缝、梁体裂缝处有无渗水痕迹；

梁体有无整体下挠现象。

3.4 下部结构外观检查

下部结构重点检查内容如下：

⑴ 基础迎水面和背水面冲刷情况；

⑵ 基础是否存在局部缩颈

桥台帽、梁/桥、墩盖梁：桥台帽梁/桥墩盖梁表面有无网状裂缝；桥台帽梁/桥墩盖梁表面有无混凝土剥离/剥落；桥台帽梁/桥墩盖梁表面有无脱落后露出内嵌的钢筋并且钢筋产生锈蚀；

桥台帽梁/桥墩盖梁有无由于受力而产生的裂缝；桥台帽梁/桥墩盖梁裂缝处有无渗水痕迹。

墩台身：桥墩表面是否出现与水平面大致平行的裂缝；桥墩表面是否出现与水平面大致垂直的裂缝，桥墩的位置形态是否正常，有无倾斜

支座：板式橡胶支座是否有老化变质引起的龟裂、破裂，外鼓，位置串动、脱空、剪切变形；支座垫石混凝土是否损坏。

基础：桥梁基础是否被水冲刷，以梁底面为基准面，测试桥下净空及桥墩周围河床水深，采用花杆探测法进行水下探测出水下基础周围河床冲刷范围、面积及标高，并绘制冲坑平、立面示意图；桥梁基础的位置形态是否正常，有无倾斜

还有桥梁下部一般结构的耳墙、锥坡、护坡等及照明和调治构造物等的检查均要列入检查项目。

对桥梁检测内容进行汇总、分析，各部件评分后，最后评定桥梁技术等级，并提出养护方法及加固方案。

4公路桥梁加固施工技术

4.1上部构件加固

4.1.1上部承重构件

①针对梁板混凝土施工缺陷、蜂窝、麻面、破损、空洞及露筋病害，应先凿除病害周边酥松混凝土并对已锈蚀钢筋进行除锈后再行防锈处理，然后采用环氧砂浆或环氧混凝土进行修补；当钢筋保护层不足时，用水泥基渗透结晶型材料配制成的浆液涂刷构件混凝土表面。②针对渗水碱化病害，对渗碱部位酥松混凝土进行清理后，修复混凝土破损表面，并适时对桥面防水混凝土进行修复。③针对梁体结构性竖向裂缝，应对竖向裂缝进行封闭，并进行加固；对于非结构性竖向裂缝应进行封闭处理。④针对梁体纵向裂缝，对裂缝宽度≥0.15mm的裂缝建议采用压浆法进行修补；对裂缝宽度≥0.15mm的裂缝建议采用压浆法进行修补；对裂缝宽度＜0.15mm的裂缝建议采用表面封闭法进行修补。

4.1.2上部一般构件。①针对横隔板、湿接缝混凝土施工缺陷、蜂窝、麻面、破损、空洞及露筋病害，建议先凿除病害周边酥松混凝土并对外露钢筋进行除锈，然后采用环氧砂浆或环氧混凝土进行修补；当钢筋保护层不足时，用水泥基渗透结晶型材料配制成的浆液涂刷构件混凝土表面。②对于未拆除的模板进行模板拆除。③针对渗水碱化病害，对渗碱部位酥松混凝土进行清理后，修复混凝土破损表面，并适时对桥面防水混凝土进行修复。④针对横隔板裂缝，先对裂缝封闭或灌缝处理，并加强观察，若裂缝重新开展，采取加固钢板、增设横系梁、增加横向预应力等方法予以加固。

4.2加固钢板加固混凝土技术

加固钢板加固混凝土技术在应用过程中比较稳定，不受结构尺寸的影响，且操作比较简单，应用优势大，加固效果显着。该工艺主要是通过结合剂和地脚螺栓有效地插入钢板，其插入位置为混凝土的受拉部分和薄弱部分，以此与钢板形成一个整体混凝土，从而提高结构的抗弯性能和抗剪性能，对提高结构刚度有很大的促进作用，并能有效地控制裂缝面积，从而有效地改善钢筋与混凝土的应力。此外，在采用插入式钢板加固混凝土技术的过程中，必须将钢板插入梁的底部，并在构件的侧面按照原有的剪力钢筋方向进行钢板加固，与原有抗剪钢筋方向保持一致。此外，钢板出现弯曲前，应贴上钢板并进行加固，以避免混凝土受到剪切破坏，这对公路桥梁整体质量的提高有很大的促进作用。

4.3 2CFRP的模拟

在进行桥梁加固模拟时，采用平面应力单元来模拟T梁底加固的碳纤维布。通过自定义材料及界面功能输入加固设计所采用的碳纤维布的材料性能参数，同时设置界面间的边界条件来模拟碳纤维布与钢筋混凝土主梁之间的粘接，选用弹性链接选项中的刚性连接方式，将相应位置的碳纤维布单元节点与T梁节点向连接，来达到协调变形与位移，防止粘接失效与滑移破坏。

结束语

虽然加固后桥梁的承载能力良好，但是处于自然环境和运营状态下的桥梁结构容易发生各种病害，导致结构性能退化。因此，桥梁在加固后的管养工作应正常进行，对桥梁的检测也应跟上，以保证桥梁后续的安全运行。

参考文献

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