孙 光,张 莹

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司)

1 常见桥梁病害分类

(1)桥梁两端处路面开裂,新旧桥连接处路面沿纵向开裂。

(2)由于施工工艺和施工质量有问题底板预应力钢丝混凝土保护层厚度偏薄,预应力钢丝(多为中丝)外露锈蚀,梁底外观不光滑;普通钢筋混凝土板部分桥梁梁底裂缝渗水;存在纵向裂缝、腹板斜裂缝和横向裂缝,甚至腹板斜裂缝已裂通腹板。

(3)连续梁桥跨中附近存在横向裂缝并贯穿梁底,漏水。

(4)由于基础沉降引起旧桥墩台部分有竖向裂缝,但如果裂缝形态较陈旧,发展已经稳定,对桥梁运营影响已不大。

(5)由于桥梁边梁梁底被过往车辆撞伤,伴随有梁间接缝填料剥落,混凝土脱落;预应力钢丝断丝并锈蚀,预应力钢绞线裸露锈蚀,横向光面钢筋外露;光面箍筋外露锈蚀;梁底有划痕等现象。

通过以上病害的表现形式及事例分析并结合静载试验、桥梁受力分析、道路运营状况及偶然事件的发生判定病害主要为以下六类。

(1)正常使用状态问题:梁体主要受拉区在荷载作用下开裂或原有裂缝有扩展,钢筋应力较大,结构使用状态出现问题;但梁体本身受压区未破损,受拉筋未损失,结构的极限强度并未减少。

(2)极限状态问题:梁体主要受力区在荷载作用下,截面应变符合平截面假定,截面应力较小,梁体在荷载作用下没有开裂或原有裂缝稳定,没有新的扩展,结构的使用状态没有问题;但梁体由于被撞而造成钢筋或预应力钢丝断裂,使梁体现有配筋与原设计相比减少,结构的极限强度降低。

(3)梁体底板混凝土保护层厚度过薄、露筋。

(4)车辆撞伤及部分桥梁设施丢失。

(5)结构出现裂缝。

(6)新旧桥面出现通长的纵向裂缝。

2 加固设计原则

加固设计是以实测数据为依据,以现行规范为标准,对现有结构进行补强设计,使现有结构在补强后能满足原设计的要求或满足规范和正常安全运营的要求。

3 加固方法的分析与比选

(1)结构正常使用状态问题。

当结构处于正常使用状态时,结构变形是完全符合弹性理论的,截面应变沿梁高呈线性分布。在活载作用下,钢筋拉应力过大的问题,加固对全预应力梁可以加体外预应力使结构恢复到原设计标准,也可以在满足安全使用要求的情况下,是通过增加钢筋的面积来减小钢筋在活载作用下的应力以满足规范部分预应力混凝土B类的要求。根据试验结果可知,结构的关键截面的挠度满足要求,说明结构的整体刚度没有问题。根据经济、实用、有效的原则,只将其加固到部分预应力混凝土B类即可。通常此类加固方法普遍采用的有粘贴钢板和粘贴碳纤维布两种,在结构正常使用状态下,粘贴钢板的加固方法更为合理有效。

(2)结构极限状态问题。

当结构处于极限状态时,结构已进入塑性阶段,根据极限状态理论,截面混凝土达到极限强度,应力分布呈矩形分布,当混凝土受压区足够时,钢筋也将达到其极限强度。当梁体被撞后,受拉钢筋或预应力钢丝损失、面积减少,加固是通过弥补损失钢材的面积和强度来达到加固结构极限强度的目的。通常此类加固方法普遍采用的有粘贴钢板和粘贴碳纤维布两种,其各自特点分析如下。

此项工程在结构极限状态下,粘贴钢板的加固方法由于结构构造原因无法实施,因此推荐粘贴碳纤维布法。另此病害多为梁底被超高车撞击造成,设立限高架能避免梁体被撞。

(3)梁体底板混凝土保护层厚度过薄、露筋问题混凝土保护层的作用使保护钢筋,保证结构的耐久性。混凝土保护层过薄、碳化或露筋,则使其失去或减弱保护钢筋的作用,造成碳化、钢筋锈蚀、混凝土开裂等多种病害。针对此病害,目前比较成熟的处理方法是对混凝土进行表面涂装。

(4)部分梁支座丢失。

丢失支座旧桥解决方法有以下两种:①恢复原设计,将空心板梁吊起或用千斤顶顶起,将丢失的支座补回。②考虑如果板梁间的联系并未因支座缺少而造成破坏,同时到目前为止也未对行车舒适和安全造成影响。可以考虑简单处理,即将板式橡胶支座的厚度改变,将其用胶粘回缺支座处梁底,再用带胶薄钢板将其垫实楔死。这样,可使补加的支座在活载作用下与其他支座共同工作,结构在活载作用下的受力状态得到改善。

以上两个方案应充分考虑施工的难易程度和对安全运营的实际影响程度而进行综合分析比较。

(5)结构出现裂缝。

裂缝的出现会加速混凝土的碳化和钢筋的锈蚀,影响结构的使用耐久性。对裂缝的修补可以延长结构的使用寿命。通常的做法是,对于大过 0.2mm的裂缝进行灌缝处理,对于小于 0.2mm的裂缝进行封闭处理。对于渗水的裂缝,应先钻孔将水排出,然后再进行修补。