常见的道路桥梁结构病害与加固方案分析

文/江苏省交通工程集团有限公司 徐庆林

本文通过分析道路桥梁常见的结构病害，总结出加固道路桥梁的方案，以期对道路桥梁工程以及城市基础设施建设提供借鉴。

常见的结构病害

桥梁建设必须具有足够的强度和刚度保证工程的质量，同时还应该具有足够的抗压能力来支撑重量，保证桥梁工程的延展性和稳定性。一些常见的道路桥梁病害主要有以下几类：

主拱圈裂缝病害

主拱圈是极容易产生病害的结构之一。通过调查发现，很多道路桥梁的主拱圈的波顶在不同程度上产生了裂缝，无论是拱肋裂缝、U形裂缝，还是纵向裂缝、横向裂缝，都经常会出现在桥梁拱顶10m左右的地方。

钢筋腐蚀生锈

我国桥梁结构多采用钢筋混凝土的建筑模式。由于钢筋本身的特点和时间的久远，钢筋腐蚀生锈成为桥梁结构的病害之一。随着钢筋的腐蚀，腐蚀部分的体积就会膨胀，进而挤压混凝土，久而久之，混凝土就会出现裂缝。钢筋受到腐蚀之后，抗弯能力也会下降，这两种因素导致整个道路桥梁结构的承载力下降。

不均匀的地基沉降

桥梁的地基沉降会导致整个大桥的受力不均匀，使桥面产生裂纹，道路桥梁的安全性降低。对施工周围的水文、地质条件没有进行合理利用，没有按照行业的标准和规定进行规范的操作，没有科学计算混合料配比，没有进行严格筛选材料等，都会导致施工质量不过关，产生沉降现象。

墩台基础受损

随着时间的久远和承载力的日益增加，墩台基础会受到多重承载力的作用，产生损坏。虽然桥梁墩台基础在科技进步的推动下在不断进步，但是车辆多来越多，长期的荷载会导致桥梁墩台基础出现破损。

主梁裂缝与变形

大量的重型卡车对桥梁的受拉区伤害极大，由于负重太大，极容易开裂。开裂后，遭受雨水的冲刷，雨水沿着裂缝渗透到内部，会使钢筋腐蚀生锈，进而导致混凝土强度下降，产生安全隐患。

路桥铺装层裂缝

在施工建设的过程中，自然因素产生的温湿变化导致路桥铺装层出现不同程度的裂缝。以我国北方为例，较大的温差变化使路面强度受到极大的影响。随着通行量和通行频率的增多，路桥会承受巨大的压力，久而久之就会产生裂缝。在施工的过程中，混合材料的配比不合理、配置时间和温度控制不当，进而使混合材料的强度达不到路桥建设的标准，导致道路和桥梁的路面出现裂缝。

桥梁两端的破损

由于桥梁两端处于复杂的地质环境和水文条件中，极容易产生能源的消耗，引起多种化学反应，进而产生局部的腐化。桥梁两端产生局部腐化会导致内部受到腐蚀，桥梁的各种性能下降，严重危害桥梁的安全性能。

道路桥梁病害产生的原因

道路桥梁是城市建设中重要而特殊的一项结构工程，只有具备了足够的强度才能够承受桥梁上产生的重力，才不会因为超重的负载产生扭曲和变形。因此，道路桥梁需要充足的刚度，较高的强度和较好的耐力，只有三者符合要求，才能保证道路桥梁的安全性。

但是，道路桥梁总会不可避免地出现多种多样的病害，这主要是因为道路桥梁在建筑的过程中，由于施工前中后出现的不合理操作、违规施工，或者在使用的过程中产生多种负载和高频率的荷载。道路桥梁的施工质量是产生病害的主要原因，后期的荷载也是产生病害的原因之一。

道路桥梁施工前存在设计缺陷，施工过程不规范，施工后期不注意维护。

实际调查发现，大多数桥梁出现病害主要是因为在施工前期不注意施工现场的勘察，进而导致设计出现多种缺陷，如桥梁地形和水文条件与桥型结构不当之类的现象。在道路桥梁的具体施工过程中，相关施工人员的施工操作并不规范，更有甚者偷工减料，这给道路桥梁的稳定性和安全性都带来了极大的危害，很容易引发道路桥梁病害。桥梁完工后，人们就理所当然地认为这已经大功告成了，而忽视了对道路桥梁的后期养护，导致道路桥梁的结构病害。

车流量增加，导致道路桥梁的荷载降低。

私家车的增多给道路交通带来了不小的压力。原来的道路桥梁设计和施工并不能适应当前道路交通的发展，偏低的荷载能力承受不了越来越大的车流量。道路桥梁无法荷载日益增加的车流量，进而产生多种结构病害。

地质条件和水文条件的影响较大，承受自然灾害较多。

如果施工人员在施工之前不注意勘察施工环境，道路桥梁位于地质环境比较差的地理位置中，就很容易产生软基、滑坡等多种危险的现象，这些现象会导致道路桥梁病害的产生。道路桥梁在大自然的环境中，遭受的自然灾害更是数不胜数。在洪水和冰雪的等自然灾害的洗礼中，道路桥梁会产生巨大的破损。自然灾害对道路桥梁的伤害极大，会加剧道路桥梁结构病害的出现频率。

早期的道路桥梁建设在设计施工理念以及具体施工过程中都具有一定的局限性，其钢筋直径偏小、配筋较小等问题，都导致在当前使用的过程中极容易遭受大气腐蚀、气温变化和交通压力等因素的影响。这些因素会导致桥梁的使用寿命、安全质量严重降低，进而产生多种安全隐患和结构病害。通过对道路桥梁病害进行改造和加固，可以不同程度地消除桥梁的病害，进而取消其存在的安全隐患，不断提高桥梁自身的通过能力、延长道路桥梁的使用寿命。对道路桥梁采用加固技术，可以满足不断扩大的道路交通需求，节省重建桥梁的巨额费用，同时促进了道路桥梁建设事业的发展。

道路桥梁加固的原则以及方案设计

由于道路桥梁是一个十分复杂的结构，道路桥梁加固只是针对一部分进行施工操作，进而影响整个结构之间的相互作用。为了能够减轻单一组件影响其他结构性能的作用，对道路桥梁进行加固的时候，应该重视整个桥梁的协调性。

在加固的过程中，应该对桥梁的总体进行综合分析，以总体效应的原则保证道路桥梁的整体性。在进行道路桥梁加固之前，应该对已有的结构进行全面的检查和分析，在掌握已有结构性能、病害的基础之上对其进行加固方案的确定。以谋定后动的原则确定加固方案，保证设计方案的最优化。桥梁加固的过程中，应该考虑整个工程的综合经济指标，按照其周围环境的特点以及桥型结构，选择加固方案。在道路桥梁加固的时候，通常采用直接加固、间接加固和辅助结构件加固法对道路桥梁进行加固。

直接加固法

利用增加截面加固法可以增加承压区域的截面积和高度、整座桥梁的刚度和抗压能力、抗剪能力。用混凝土进行承压区域的浇筑加固，操作步骤十分简单、施工技术已经成熟、适应性比较强，因此在道路桥梁加固中多采用这种方法。

利用混凝土置换加固能够对桥梁的承压区域，尤其是质量上存在缺陷、强度比较低的承重构件进行加固，能够保证对建筑物的其他区域不构成影响。但是，使用此法施工作业需较长的工时。

间接加固法

利用预应力水平拉杆加固法是对混凝土的受弯构件进行加固，在多种荷载力的作用下，构件会产生偏心压力。通过这一方法进行加固，能够增强构件的整体性能，控制并且缓解混凝土的裂缝发育。加固钢筋混凝土后，能够抵消部分载荷的作用，不断提高被加固构件的整体承载性能。

利用增加支撑点加固法，可以减小构件的跨度，降低被加固构件中的载荷作用，进而提升道路桥梁的整体承载性能。此加固方法施工简单，但却对道路桥梁原有的结构造成一定的破坏。

辅助结构件加固法

利用辅助构件可以承载部分的加固结构所承受的作用力。采用这种方式加固道路桥梁之后，加固附近的截面积会不断增加，整体承载性能也会得到改善。