试论桥梁上部结构常见病害及可选加固问题
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摘要：旧桥加固的关键就是根据其不同的缺陷与病害，明确加固目的和预期达到的加固效果，才能有针对性的选取合适的加固方法。
1 引言
近年来，随着经济的发展，引起的公路桥梁问题也大大增加，同时长期在自然环境(大气腐蚀、温度、湿度变化等)和使用环境(荷载作用频率的增加、材料与结构的疲劳等)的作用下，许多桥梁已渐渐不能适应现代交通的要求，直接威胁着人民生命财产的安全。因此，对桥梁结构的维修、加固和修复等方面的研究和工程应用，已经引起了广泛的关注[1,2]。
我院通过理论研究和大量的旧桥加固实例，技术人员已经总结出许多行之有效的加固改造方法。如能对其加以正确应用，不但可以提高旧桥的承载能力、刚度和耐久性，相对于重建新桥还可以节约大量的建设资金。因此，旧桥加固的关键就是根据其不同的缺陷与病害，明确加固目的和预期达到的加固效果，才能有针对性的选取合适的加固方法。
2.1 预应力混凝土简支板桥
简支板桥是小跨径桥梁常用的结构形式，钢筋混凝土板桥的跨径常为5—13m，有空心板和实心板，施工方法有预制装配和整体现浇。预应力板桥的跨径常为10～20m，一般为空心板，预制装配的较多。
（1）常见病害
1)装配式简支板可能在桥面铰接缝处出现纵向裂缝，这主要是由于铰接缝施工质量差，造成各板块的整体性连接差。
2)产生支座脱空现象，由于每块板的两端各有两个支座，每跨桥都有较多支座，如果施工时支座垫石标高有误差，或预制安装时板有翘曲，或墩台有不均匀沉降都会导致部分支座脱空。
3)板底出现纵向裂缝，预应力混凝土装配式简支板桥大多采用先张法施工，如果由于施工原因造成底板过薄，使得预应力筋周围混凝土局部应力过大，或者由于混凝土中的氯盐添加剂或者混凝土碳化造成钢筋锈蚀，均可能产生板底纵向裂缝。
4)若桥梁采用单块板宽大于l m的空心板，即相当于小箱梁，腹板厚度不大时，有可能出现剪切斜裂缝。
1)对板底产生的纵、横向裂缝，当缝宽超过规范的限值时，均可采用粘贴钢板法或粘贴碳纤维复合材料加固法，但该方法对解决跨中下挠的效果不好。
2)预应力加固法，在板底锚固多根平行的预应力细钢丝，张拉后覆盖特制混凝土，或者设转向托架后折线形钢束张拉，预应力钢索穿过两端板中斜孔锚固于铺装层下。
3)改变结构体系法，如简支板桥变连续板桥，小跨径板桥可在跨中或跨中附近增设桥墩或斜撑，但应注意在中支点负弯矩区，应结合桥面改造，增设足够的受拉钢筋，以上两种方法对解决跨中下挠效果较好。
4)锚喷混凝土加固法，在板底锚固钢筋网后，喷射混凝土覆盖，其实质是增加板底配筋。
5)对桥面铰缝处的纵向裂缝，只有通过桥面改造来解决，如增加桥面横向钢筋位置，加厚铺装层等。
6)对板桥支座脱空现象，可采用更换、加钢垫板、楔筋等方法解决。
2.2 预应力混凝土连续板桥
预应力混凝土连续板桥一般采用实心板截面或空心板截面，大多采用现浇施工，预应力混凝土连续板桥一般采用后张法，有等高度和变高度截面形式。城市桥梁中的跨线桥、人行桥用的多一些。
（1） 常见病害
1)板桥各跨中附近板底由下而上的多条竖向裂缝，横向有可能贯通，竖向弯曲裂缝，表明抗弯能力不足。
2)墩顶处桥面开裂，桥下渗水，一般会横向贯通，裂缝可能有一条到多条，可能由活荷载引起，也可能由墩台不均匀沉降引起，说明负弯矩较大，支点截面抗弯能力不足。
3)各跨中附近板底出现纵向裂缝，可能是混凝土保护层太薄，预应力筋周围混凝土局部应力过大，或是混凝土中的添加剂等原因使钢筋生锈，导致沿钢筋产生裂缝。
4)跨中下挠，可能是由于施加的预应力不足，或是跨中钢筋混凝土板底竖向裂缝过多、过宽导致刚度降低，挠度增大。
（2）可选加固方法
1)对板底裂缝，当缝宽超过规范要求时，可采用粘贴钢板或粘贴碳纤维复合材料加固法。
2)对墩顶处桥面开裂，可采用在负弯矩区的混凝土铺装层内增设受拉普通钢筋或局部预应力筋，提高支点截面抗弯能力。
3)预应力加固法，在板底设转向托架，按折线形布束张拉，此法对各种原因受力产生的病害均有利。
4)改变结构体系法，如在跨中或跨中附近增设斜支撑，解决跨中下挠过大，或预应力不足，但应增强支撑面负弯矩区的受拉钢筋。
2.3 预应力混凝土简支梁桥
预应力混凝土简支梁是所有运营中桥梁数量最多的梁桥，其断面形式常有T形、I字形、箱形和各种形式的组合。预应力混凝土简支梁跨径一般在16～50m，少量有更大的跨径。施工方式大多采用预制装配，少量采用现浇施工。由于呈肋板形截面，自重轻、抗弯能力及跨径比板桥大，病害种类也较多。
（1）常见病害
预应力混凝土B类构件允许出现裂缝，A类构件正常使用条件下不允许出现裂缝，常发生的病害有：①跨中附近梁底由下而上的竖向弯曲裂缝，数量随跨径增大而增多，恒载裂缝宽度有可能超过规范限制值，有的还伴有跨中下挠过大。②两支撑段附近腹板上的斜向裂缝系主拉应力过大或腹板抗剪不足等引起的剪切病害。③梁腹板上的竖向裂缝，多位于薄腹板的中部，中间宽两头细，多为混凝土养护差、或温度变化、或腹板上的水平筋太少等原因所致的收缩裂缝，主要影响结构的耐久性。④桥面上沿翼缘板接缝处的纵向裂缝，较多发生在预制装配T梁桥翼缘采用铰接或横向联系受损较大的装配式简支梁桥中。此种病害会造成恶性循环，加重单片梁的其他病害程度。⑤张拉锚具的锚下纵向裂缝，长度一般不超过梁高，主要为锚下局部应力集中产生的劈裂拉力所致。⑥沿预应力钢束的纵向裂缝，主要为预应力钢束保护层过薄，钢束处局部应力过大产生劈裂或混凝土保护层碳化后预应力筋生锈所致。⑦跨中下挠过大，超过规范容许值，跨中截面不一定开裂。主要为施加预应力不足或预应力损失过大所致。
（2）可选加固方法
1)对梁底弯曲裂缝和沿预应力筋的纵向裂缝，可采用粘贴钢板、粘贴纤维复合材料的方法加固，也可采用增大截面法加固。增加铺装层厚度，加大截面受压区面积对提高抗弯强度和刚度有利，但增加高度有限，同时也增加自重，如果增加梁底截面高度，实际上增加配筋。
2)对于腹板上的斜裂缝，可在与裂缝反向并近似于水平线成450，即大致正交于斜裂缝的方向粘贴钢板或纤维复合材料；对梁高度矮，钢板或纤维锚固长度不足时，可粘贴成u形箍和加压条的形式。
3)对于腹板上的收缩裂缝和锚固区的裂缝，视缝宽大小采用环氧封闭或灌缝处理。
4)对桥面纵向裂缝，可结合铺装层改造增加厚度和横向配筋，或者增加、加大横隔板。
5)对病害较多、较重的某一单片梁，条件许可时，可割开横向联系更换增大刚度后的新梁，同时减少其他梁的荷载分布。多数情况下边梁病害较重。
3 结语
由于现役桥梁中引起病害的原因多种多样，我们应根据实际桥梁的病害原因，并结合加固前后检测结果，采用最优的加固方法，使加固后的承载能力满足设计要求，并加强桥梁的后期养护与管理，保证桥梁的长期安全、正常运营。
参考文献
[1]梁峰,沈小平. 下塘大桥上部构造的裂缝成因与加固[J]. 公路与汽运, 2008,(5)
[2]张鹏. 桥梁上部构造的养护、维修与加固[J]. 黑龙江交通科技, 2009,32(4)