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道路桥梁病害分析及其加固设计研究郭玉婷

发表时间：2020/9/8 来源：《基层建设》2020年第14期作者：郭玉婷

[导读] 摘要：改革开放以来，随着经济的快速发展和社会的飞跃进步，城市化建设逐渐推进完善，相关土建工程行业得到了极大的发展。

        天津中交鸿达道桥技术开发有限责任公司天津市 300122
        摘要：改革开放以来，随着经济的快速发展和社会的飞跃进步，城市化建设逐渐推进完善，相关土建工程行业得到了极大的发展。在此基础之上，道路与桥梁作为当前人们日常生产与生活的重要基础设施，其质量和安全性在很大程度上直接影响了人们的生命财产安全，道路桥梁的质量也在一定程度上表现出城市发展的进度和城市经济的水平。因此，如何从技术设计的角度出发，对道路桥梁进行病害分析与加固设计，强化道路桥梁的质量，是当前城市发展所面临的直接问题。现从当下道路桥梁的实际情况出发，结合道路桥梁的相关特点与设计原则，进一步的探究在道路桥梁中加固设计施工的方式和途径，旨在促进该领域的水平提升。
        关键词：道路桥梁病害；加固设计
        引言
        道路桥梁是我国交通基础设施重要的组成部分，在长期使用过程中，随着不断的荷载作用及时间积累有时会导致其结构遭到损坏。在早期的工程建设过程中，由于技术受限、材料性能不足，而且一些工程在出现问题后没有及时进行维修与养护处理，同时又受到自然环境的影响，导致其出现了不同程度的损坏。这些工程存在着较严重的安全隐患，所以要积极采取必要的加固处理措施，以满足其正常使用的需要。通过对道路桥梁进行有效的加固处理，可使其正常投入使用。桥梁的加固处理一般是在不拆除原有结构的基础上进行加固与改造，从而降低整体维修的成本，同时还能缩短工期，提升桥梁的综合性能。道路经过加固处理之后，其使用周期得到有效延长，对促进当地的经济发展有积极的作用。
        1开展道路桥梁加固设计的基本原则
        在对道路进行改造的过程中，应该让加固设计和线路设计更加合理的融合起来，对各种工作统筹兼顾。在正式开展桥梁加固工程设计之前，就应该对现场的信息进行进一步的确认，深入对各种施工资料进行分析，然后对加固方案进行合理设计，保证方案和现实的匹配程度，最大程度保证加固的效果。此外，还应该认真做好桥梁施工的监督工作，保证各种施工必须按照设计规划开展。在开展桥梁工程加固的过程中，就必须首先要保证桥梁的承载能力不得低于原来的设计能力。如果需要对桥梁结构进行扩宽，就需要认真做好其承载能力的控制，避免其内部出现过大的应力。
        2道路桥梁病害分析
        2.1混凝土碳化
        对于混凝土碳化，它指的是混凝土当中的碱与进入到混凝土内的酸性气体产生反应而在混凝土表面出现的病害。通常而言，混凝土为碱性，钢筋表面可形成一层碱性薄膜，避免钢筋被碱性物质侵蚀，以此发挥出钝化的作用。而碳化就是混凝土从碱性变成中性，钝化膜被破坏，受水分与其他类型有害物质侵入后，钢筋产生锈蚀。
        2.2碱骨料反应
        对于碱骨料反应，它指的是水泥中含有的碱与骨料含有的活性硅产生化学反应，反应后生成大量凝胶物质，由于反应过程吸水，所以会产生很大的膨胀压力，导致混凝土结构开裂。这一反应会导致混凝土结构被直接破坏，且发展速度很快，后果十分严重。如果这项反应产生，则很难进行控制，通常情况下2年就会导致结构表面明显开裂。这一破坏的主要特征为表面开裂，对于裂缝的形态，主要和钢筋形态有关。由碱骨料反应产生的裂缝和由其他原因造成的裂缝存在以下区别：①在碱骨料反应发生后，混凝土将产生局部膨胀现象，此时裂缝两边缘将不平，这也是碱骨料反应产生的裂缝的主要特征之一。②混凝土的碱骨料反应和环境相对湿度关系密切，比如在同一桥梁中，湿度较大的部位更容易产生裂缝，而干燥处没有明显裂缝。③根据裂缝产生时间可知，由碱骨料反应产生的裂缝，产生时间相对较晚，大多于施工完成后5-10年产生，但对收缩裂缝而言，产生时间一般很早，在施工完成后几日就有可能出现。
        3道路桥梁病害的加固设计研究
        3.1道路病害加固设计
        ①浅层加固处理。在道路工程进行施工的过程中，软土地基深度少于 3m时，则浅层处理为代表性处理方式。常用换填垫层法、抛石挤淤法等。在对路基深挖要求较低的道路工程施工时，该技术可以达到较为理想的预期效果，假如施工地点下挖土层大于 2.8m，这种施工方式就无法得到较好效果。通常情况下，施工方式的选择要根据实际施工土地的土质情况。

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加固层作为软土地基加固中一种操作较为便利的加固方式，在短时间内便可以获取理想的施工效果。一般在某些施工技术要求不高的道路工程中，加固层是可以采用的施工方式。
        ②混合材料桩处理方式。作为复合型施工方式的一种，混合材料桩的使用通常会出现碎石、灰尘等物质。将此类物质进行充分搅拌，随着黏结性的提高，建筑施工底部和混合材料桩之间，会形成一种稳固的连接。使用这种方式进行强化可以提高地基的坚固程度。并且在浇筑混凝土的作用下，施工模式得到简化，可以明显提高软土地基的硬度，提升道路路基结构的可靠性，增强了稳定性，并且增加了缓冲层，使得工程施工较为环保。但是该技术在使用中，会存在一些较为显著的弊端，比如可能会导致浇筑管道堵塞，或是在泥浆混凝土的灌注过程中，灌注压力较大时会导致出现的爆管现象。混凝土无法快速排出，混合材料提高效率不强是导致该现象出现的主要原因，再加上泵送软管的面积较小，导致混凝土和易性的降低，引发堵塞管道，影响混凝土流通。
        3.2桥梁病害加固设计
        对桥梁加固设计措施可通过上部结构与下部结构两种途径进行处理。
        上部结构处理主要方法有：
        ①预应力加固法。在预应力基础上，提升桥梁承载能力，可以提升其内部构件的强度，改善其中应力的情况，有效提升桥梁的承载能力。
        ②粘贴加固法。用高分子粘合剂或者碳纤维将桥梁有效粘合在一起，从而起到加固桥梁的作用。但效果往往比较有限，不能单纯依靠该方法来提升桥梁的承载能力。
        ③增设纵梁法。该方法主要用于桥梁自身承载能力较强的情况，让主梁和新增设的桥梁有效结合在一起，从而形成共同受力的效果。
        ④增加悬臂挑梁法。通过增加钢筋混凝土悬臂挑梁的方式来加固桥梁。如果旧桥的条件容许，则可以对其承载结构进行相关的改造，并进行相应加固的措施，通过对桥梁横梁横向系数进行有效的调整。在一些新增的人行道或者车行道上，可以增设相关的悬臂梁，拆除陈旧的设施，同时把原有的桥面铺装进行拆除，然后重新对桥梁进行浇筑混凝土，把新旧桥梁有效的连接起来，从而使得桥梁病害问题得到很好的解决。这种方法还可以应用到梁式桥梁的建设中，主要通过增加混凝土悬臂便可以很好的起到桥梁的加固作用，不需要再对桥墩进行改造。这种桥梁的改造方法工作量相对较小，在对桥梁进行改造时，可以在保持道路畅通的情况下进行，避免将道路断交对周边路网通行造成拥堵。
        下部结构处理主要方法有：
        ①扩大基础法。这种加固方式适用于桥梁承载能力较低时，例如墩台采用的是混凝土结构，通过合理选择加固机制，做好对地基的验算工作，最大程度保证加固的效果和整体加固水平。
        ②有效桩基增补法。如果在桥梁施工的过程中，出现了墩台沉陷的问题，就应该及时增补桩基，有效提升桩基承载能力。
        ③套箍加固法。针对墩台整体基础埋深过大，而导致结构不足的情况，就应该及时采取措施来保证其稳定性。在这个过程中，如果桥梁结构出现了贯穿的裂缝，通过钢筋混凝土套箍加固机制，能够进一步提升桥梁结构的稳定性，缓解各种载荷问题所带来的病害。
        结语
        综上所述，随着城市化的不断发展与完善，对于城市道路交通有了越来越高的要求，有些基础工程项目在运行期间出现不同程度的病害，如不及时对其进行处理修复，会对国民生活造成影响。为此选取合理的道路桥梁加固方式，可以在原有结构设计的基础上，有效修复病害，从而提升道路桥梁的安全性。
        参考文献：
        [1]洪晓征.市政桥梁常见病害分析及相应的加固设计要点探讨[J].福建建材，2017，3：81-82，97.
        [2]刘家龙.公路桥梁加固设计及其施工建议探析[J].建筑工程技术与设计，2015（7）：929.
        [3]李昊.市政道路桥梁结构设计加固的原则及方法分析[J].建筑工程技术与设计，2015（16）：1161.