大跨径预应力混凝土桥梁病害与加固方法分析

汪炜强

摘 要：预应力混凝土基于高强度、高刚性和抗裂性，被广泛用于大跨度桥梁的施工。作为悬臂梁浇筑施工技术等现代化施工工艺和方法的不断应用，如大跨度桥梁无支护施工技术不断优化，使大跨度预应力混凝土桥梁施工质量得到很好的改善。穿过中间腹板和底板的裂缝是混凝土桥梁施工的常见病害。技术人员需要结合项目实际情况，采取合理的解決方案和加强方法，提高桥梁施工质量。本文详细讨论了预应力混凝土桥梁的损伤和加固方法。

关键词：大跨径；预应力；混凝土桥梁；病害；加固方法

随着公路交通建设的快速发展，预应力混凝土梁桥技术因其成本低、机械结构优良、施工工艺成熟等特点，在桥梁施工中得到了广泛的应用。由于设计，施工和环境影响等各种原因，从预应力混凝土箱梁桥建成使用中发现，常见桥梁部分梁体易产生裂缝，跨中范围有较大下挠等问题。混凝土桥梁的开裂和跨中的下挠，不仅影响桥梁美观，而且影响桥梁结构的安全和耐久性，随着裂缝和挠度的不断发展，可能会导致桥梁结构的破坏，甚至威胁行人和车辆造成生命和财产安全的桥梁倒塌。随着桥梁裂缝的出现和延伸，桥梁结构的刚度和变形阻力大大降低，有效预应力减小，梁体徐变逐渐放大。特别是桥梁投入使用后，出现较多的裂缝会使结构刚度降低，由此扭转程度越来越深，越过连续的翘曲和加剧梁的裂缝进一步扩大，两者都促使从而形成恶性循环，因此大跨度预应力混凝土桥梁跨中下挠的发展成为研究的热点和难点。

1裂缝分析

由于混凝土的徐变，其结构的形状将长期发生变化。最后，预应力结构部件损坏。技术人员通过大量的调查和分析，发现使用更多的徐变预测模型和不同位置的徐变试验参数直接成比例关系，应用标准和规格以及实际测量值，所以，真正在工程实际中，只是按照规范进行工程建设，也不能准确计算徐变的计算模型，往往导致形变量被低估。许多设计师没有意识到徐变会造成的严重后果，也没有意识到问题的长期性和重要性。

对于较大跨度的桥梁由于顶板和腹板、底板的厚度存在差异，所以不同部位的收缩趋势不同，箱梁截面的不均匀收缩现象比较明显，导致整体结构在收缩的同时，还可能产生弯曲，引发跨中下挠。目前，对混凝土截面形状的重要性和结构的不均匀性的认识仍然不足。

混凝土的徐变对桥梁的稳定和整体结构的影响还没有最终确定，同时桥梁的几何非线性在运行过程中和徐变挠度一起产生影响，所以预弯曲应该是在理论计算与经验值结合后综合考虑。预先确认后，按曲线进行整体分配。为了解决上述问题，需要设置预拱值以解决收缩徐变，预应力损失和活载变形的问题。在施工控制过程中，应结合桥梁在预应力损失过程中的徐变和收缩以及活载的变形特性，在施工控制过程中，需要考虑施工荷载线，合理外倾的影响。在整个结构自重过程中，对预应力变量进行综合考虑，实现系统间的合理交换，设置严格的外倾角，恒定的载荷和温度、压缩量。

为了缩短施工时间，施工单位通常会在混凝土中添加一定量的添加剂以优化其性能。如混凝土早期弹性模量增大（速度明显变慢，所以加入一剂早强剂，尽管混凝土能满足施工要求，但其弹性模量会明显降低，最大才可以达到设计值70%，早期加载混凝土会导致其蠕变增加，如果施工管理不严格，也会对预应力造成更大的损失和破坏。结果表明，如果管道注浆质量不合格，会导致预应力的有效性与计算值存在较大差异，使预应力不足，挠度增大。

随着经济的快速增长，汽车数量不断增加，某些桥梁的实际负荷量远远超过设计值，并且大量超重，超载车辆通过桥梁，裂缝也增加，严重影响桥梁的使用寿命。加上大桥管理人员对大桥的维修不仔细，不及时。在桥梁开裂时，不能及时维修和保养。很容易造成裂缝继续扩大，腐蚀钢筋，同时产生其他严重的质量问题。

桥梁结构参数的优化设计方法并不完善。在薄壁结构中，平面杆系理论被用来代替空间分析系统，这很容易导致较大的误差。同时，计算结构时，剪力计算不充分，导致抗剪加固不足。桥梁设计结构不合理，一些设计师在追求桥梁的美感和跨度时忽略了对箱梁细节结构的考虑。横截面越薄，宽跨比越小，宽度比越小，底板和腹板越薄，这就使得齿板的面积减小。桥梁厚度太薄，施工容易出现裂缝。如果薄的底板产生严重的横向裂纹，相邻部件也应考虑在一定范围内有开裂可能。纵向预应力钢梁布置不合理。一旦垂直预应力不到位，结构的主要拉应力将超过规范的允许值，从而使结构处于不利位置，并容易发生剪切断裂。

2应对措施

大跨度预应力混凝土梁有其自身的结构特点，设计人员需要结合实际施工中可能发生的病害和实际特点，制定相应的加固方法。为了实现桥面的线性变化，缓和跨中下挠、避免梁体裂缝的产生，从而优化桥梁的受力性能和运行功能。

目前桥梁加固方法较多，各种方法各有利弊，但其原理是一致的，就是遵循力学的基本原理，从桥梁结构的外部因素和内部条件，合理地加强加固，有效提高了承载力。从外部原因来看，加固是为了提高结构的性能，提高梁体的承载能力。常用的方法有扩大截面法，外部预应力法和黏贴钢板法等，从内部加固的角度来看，是为了使结构体系得到改善，减小内力，但与其他方法相比，这种方法存在很大的风险，不适用于大跨度桥梁的应用。

通过增加加固面积法可以有效提高梁的刚度，但恒荷载增加值较大，在受力分析的基础上分析其原因，第一阶段是恒载的作用，可以增加下弯量，这种局部加固工作效果成分的方法是显着的。粘贴钢板（或碳纤维布）法是一种被动加固方法，可用于辅助加固，良好的局部加固可以避免裂纹扩展。体外预应力技术效果良好，应力改善明显，能有效减少或抑制结构中的裂缝或变形控制，对桥梁的运行影响较小。桥梁在正常运行时，也可以进行加固措施。同时，不需要大量的资金投入，人力资源和经济方面更加合理。

3结语

综上所述，主梁的混凝土结构易发生一系列病害的影响过程中，如裂缝和挠度，技术人员需要根据施工实际情况，采取有效措施和解决方案来解决存在的问题，提高桥梁施工质量。这样，也进一步确保大跨度预应力混凝土的稳定性，使其上部结构朝着更轻、高强度的方向发展。

参考文献

[1]吴枫.大跨径预应力混凝土桥梁灾害分析及治理[J].科技通报，2017，33（06）：214-217.

[2]李高明.大跨径预应力混凝土桥梁病害与加固方法分析[J].建材与装饰，2017（17）：240-241.

[3]陈峰.预应力桥梁结构耐久性与剩余寿命研究[D].长安大学，2011.

[4]郑为，高水堂.大跨径预应力混凝土桥梁常见病害分析[J].城市道桥与防洪，2011（03）：99-101+112+163-164.

[5]金秀男.大跨径预应力混凝土桥梁病害分析及加固技术研究[D].哈尔滨工业大学，2009.

（作者单位：江苏省科佳工程设计有限公司）