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

张超群

武汉市公路水运工程试验检测中心有限公司，湖北 武汉 430051

摘要：受到时间、恶劣天气、长期较高荷载等因素的影响，导致公路桥梁容易出现一些质量问题，如裂缝、凹陷等，影响公路桥梁的正常使用，诱发交通事故，造成巨大的经济损失，并对人员生命健康造成威胁。因此，在公路桥梁工程建设与使用时，必须定期对其质量进行检测，以及时发现工程中存在的质量问题，为工程质量的预防与处理打下良好基础。

关键词：公路桥梁；检测；加固技术

中图分类号：U415

文献标识码：A

引言

随着我国公路交通量的增加，因设计荷载标准低、承载力不足、桥梁构件破损严重、自然老化等问题，早期修建的很多桥梁已经不能满足当前交通量的负荷要求。一些桥梁技术状况相对较差、存在较为严重的安全隐患。为消除隐患，提升公路桥梁的使用性能，有必要对桥梁进行结构性能检测，掌握桥梁的工作状态。桥梁加固能够在不改变原有桥梁结构的基础上，有效缩短施工周期，并在最大程度上降低施工对交通的影响，具体要根据不同病害情况，通过技术、经济等综合分析比较，选择合适的加固方案，使桥梁性能满足要求。

1公路桥梁检测的主要内容

1.1裂缝检查

由专业丰富的工作人员目测观察结构表面是否出现裂缝，若发现裂缝，应以钢尺作为主要工具，测量裂缝的长度；以观测仪作为主要工具，测量裂缝的宽度。同时，根据检测结果，结合相关规定的要求，寻找出宽度超过0.05mm、长度超过20cm的裂缝，并将其走向清晰描绘出来，并在裂缝的两端处，通过细横线的方式，对其进行标准，以使相关工作人员可以准确了解该裂缝缺陷，为该缺陷的后续处理提供支持。此外，利用高精度照相机为主要工具，对裂缝缺陷表面进行拍摄，准确记录下裂缝的具体情况，相关工作人员根据拍摄影像图片的分析，确定裂缝属性，分析出引发该缺陷的具体原因等，并将分析结果标注到图片上。若通过图片无法确定出裂缝缺陷的具体原因，还应予以进一步分析。

1.2桥面结构检测

对桥面结构检测时，主要检测内容包括：铺装层的坡度是否平整，表面是否出现低洼、裂缝等缺陷；对伸缩缝进行观察，判断其是否能够发挥出正常的作用，是否能够引发跳车的问题；检查排水系统的通畅性，判断排水管道是否堵塞、断裂等，以保证排水系统的良好性，及时将路面水分排出，防止积水对路面造成危害；检查路面两侧的防护栏，观察其是否牢固，各部件是否破损等，以提升防护栏的防护作用。

1.3上部结构检查

在桥梁上部结构中，承重构件是最为关键的一部分，该部分质量的好坏直接关系到整个桥梁的使用情况。所以，在上部结构检查过程中，需要将承重构件当作核心：在交叉区域的箱梁处，是否出现了由外力而导致的破损问题；在主梁处，两端与地面是否良好，内部是否出现积水等；在预应力锚固体处，混凝土摊铺是否良好，是否出现裂缝等问题；在连续梁应力集中区域，是否出现明显的裂缝，是否能够观察到钢筋锈迹的问题；对螺栓予以观察，判断螺栓是否破损，有无出现松动问题，焊接是否牢固，保护层是否良好等。

1.4钢筋锈蚀检测

锈蚀检测过程中，选择电位检测法，主要流程为：针对桥梁工程周边环境具体情况，选择合理的区域作为待测对象，并在该区域范围内布设相应的网格，在每个网格节点上完成检测工作。为了保证测量结果的准确性，应保证测点与混凝土构件边缘的间距超过50mm。然后，对待测区域予以清理，去除表面的杂质、灰尘等；在结构表面喷洒适量的水分，提升混凝土表面的湿润度，以满足检测的规定要求；之后在钢筋的两侧固定好接线，以万用表作为主要工具，读取仪器中的电压读数，每个区域测量3次以上，对比各测量结果，各结果差异应控制在2mV以内。此外，为了保证测量结果的准确性，还应控制现场检测的环境，确保其维持在22～27℃。

2公路桥梁加固技术要点

2.1粘贴钢板

粘贴钢板具体是指在桥梁混凝土结构的外部粘贴钢板，增强结构承载力，箱梁桥的钢板通常粘贴在底面。该加固方法的优点体现在如下方面：外观基本不会受到影响，施工不会对环境造成太大影响，加固作业时间相对较短等。通过对粘贴钢板加固的工程实践调查后发现，该方法存在一定的不足，如对主梁静刚度的提升效果有限，黏结剂容易老化，对加固效果影响较大；粘贴的钢板本身刚度较大，无法满足形状要求，导致与混凝土之间的贴合不够严密；钢板自重大，外加重量多，使用时容易产生锈蚀，进而引起钢板脱落。通过有限元软件模拟粘贴钢板的加固效果，以主梁裂缝作为分析指标，当粘贴的钢板厚度为2.0mm时，出现在边跨跨中的最大裂缝宽度从加固前的0.6mm减小至0.4mm，减小幅度为33.3%；当粘贴的钢板厚度为4.0mm时，该裂缝的宽度从原本的0.6mm减小至0.31mm，减小幅度为45.8%；当粘贴的钢板厚度为6.0mm时，该裂缝的宽度从原本的0.6mm减小至0.18mm，减小幅度为70.9%。从加固后的主梁挠度看，当桥梁承受的荷载相同时，主梁下挠量减小，跨中承受1500kN的力时，不同钢板厚度下的最大挠度从加固前的3.45mm依次下降为：3.25mm（钢板厚度为2.0mm）、3.16（钢板厚度为4.0mm）、3.08mm（钢板厚度为6.0mm），三种不同厚度的钢板加固后对桥梁下挠的改善差距并不明显[6]。可见，通过粘贴钢板对桥梁加固，能够达到提高承载能力和刚度的目的，而从节省材料与减小结构自重方面看，粘贴的钢板厚度不宜过大。

2.2碳纤维粘贴

碳纤维粘贴与粘贴钢板的原理相同，就是用碳纤维材料替代钢板，具体做法是用专用胶将碳纤维粘贴到桥梁混凝土的表面上，最大限度发挥出碳纤维的抗拉强度和弹性模量，以此来实现提升桥梁承载力的目的。该加固方法的优点在于碳纤维的强度高，约为3000MPa左右，比钢筋大很多，质量较轻，仅为钢筋的1/4左右，抗疲劳、耐腐蚀。虽然碳纤维的优点较多，但也存在不足之处，如抗剪强度低、耐火性能差等。粘贴不同层数的碳纤维片，能够达到的加固效果有所差别，通过有限元模型分析后得出如下结果：在箱梁底板上分别粘贴1层、2层和3层碳纤维片，粘贴1层碳纤维片时，出现在边跨跨中的最大裂缝宽度从加固前的0.6mm减小至0.22mm，减小幅度为64%；粘贴2层碳纤维片时，出现在边跨跨中的最大裂缝宽度从加固前的0.6mm减小至0.17mm，减小幅度为71.2%；粘贴3层碳纤维片时，出现在边跨跨中的最大裂缝宽度从加固前的0.6mm减小至0.12mm，减小幅度为80.8%[8]。由桥梁状态检测结果可知，该桥目前使用状态一般，耐久性偏低，要及时提升承载力，并适当加固。

2.3灌浆工艺

桥面铺装层施工时，控制好铺装层标高。在钢筋加工场按图纸要求加工成型，调整好钢筋间距，钢筋网片绑扎成型后，按要求垫设保护层。模板支护支设好的模板应具有一定的刚度，以防浇筑时混凝土的测压力使模板变形或跑模。混凝土浇筑由施工现场的拌和系统拌制。专人养护。伸缩缝制作安装及桥面辅助设施安装;将防撞栏杆、装饰块、人行道、栏杆及照明灯柱等都属于桥面系施工范畴。桥面施工，保证预制块件质量，安装(或现浇)施工的重点是控制好线形和标高，使其协调一致。

结束语

综上所述，桥梁维修加固是一项重要工作，为确保所选的加固方法合理可行，应对桥梁进行状态检测。依据检测结果，结合有限元分析，选取最为适宜的方法对桥梁进行维修加固，提高结构承载力，从而保证桥梁的使用寿命。

参考文献：

[1]陈琨.粘贴碳纤维布加固法在高速公路桥梁维修加固中的应用[J].交通世界，2021（36）：61-62，79.

[2]迪丽萨尔·迪力夏提.箱梁现状承载能力验算及加固维修设计研究[J].西部交通科技，2021（10）：100-102，150.

[3]王志翔.G30线嘉安段、瓜星段118桥等十座桥梁维修加固及预防性养护施工技术[J].中华建设，2021（8）：148-149.