我国公路桥梁大部分为建国后所建,由于年代的变迁,随着改革开放的深入及经济的快速发展,通过这些桥梁的交通量及行车荷载已日益加大,设计标准也在不断提高。20世纪70年代前后为汽车-10级、汽车-15级;70～80年代末至2004年在一些重要的干道上部分桥梁设计标准提高到汽车-超20级[1]。2004年后,公路桥梁设计标准为公路I级,公路II级。目前一些桥梁在其服役期经常超标准承受车辆荷载,且由于设计时存在一些构造上的缺陷,以及施工中的质量问题,不可避免地产生病害,降低了桥梁的承载能力。
　　某在役公路桥梁,桥梁上部结构为3孔16m钢筋混凝土简支梁,全桥长为48 m , 老桥每孔7片T梁由5道横隔板横向铰结成孔，原设计荷载汽-15级，下部结构采用双柱式钻孔灌注桩。由于该桥设计标准偏低、桥梁年久失修,桥梁现状难以满足目前一级公路荷载的交通运输需要,致使汽车车辆过桥时引起结构的激烈振动,严重影响行车的平顺与安全和结构的正常使用。
1桥梁检查
　　1)桥面系。桥面铺装层为水泥混凝土结构加沥青混凝土铺装,基本平整,无严重开裂与破损现象,桥面净宽和排水横坡与设计基本相符。排水管数量基本满足使用要求,但排水管大部分已经堵塞,不能有效排水,导致水从主梁部位流下,加速了主梁的风化侵蚀。伸缩缝因年久失修,破损较严重,主梁正常伸缩受阻。
　　2)主梁。经检查,主梁的梁高、间距等基本与设计相符;桥面板开裂和破损现象较为严重。主梁混凝土有不同程度的开裂现象,而各主梁混凝土在跨中附近大约10 m范围内的开裂较严重。
　　3)支座。检查发现,该桥钢板支座已被尘埃堆积掩盖,钢板锈蚀,上、下座板的滑移与转动受阻,车辆行驶在支座位置处时,震动较大,桥梁支座不能保持正常工作状态。
　　4)墩台。盖梁顶负弯矩受拉区存在不同程度的开裂和破损现象,个别位置较为严重，柱式墩身存在开裂等破损现象。
　　根据桥梁细部检查结果,按交通部标准JTG H10-2009《公路养护技术规范》的有关规定,以上部承重构件为桥梁技术状况的主要评定指标，其中有一项不符合指标者,按降一类处理的规定,针对该桥主梁混凝土裂缝的最大宽度已达0.30 mm,超过有关规定的限值0.25 mm[2];结合桥梁其他各部位的技术状况,该桥的技术状况综合评定为三类桥梁,并应对该桥梁采取大、中修或加固措施以改善桥梁的现状。
　　通过桥梁检查与综合分析,认为现有桥梁的养护重点应是主梁，除及时封闭主梁既有裂缝外,还应采取有效的补强加固措施来增强主梁混凝土的抗裂性,防止混凝土开裂的发展与恶化,因此,应该对T型梁进行加固处理。
2桥梁结构评价
　　通过静载试验的模拟加载,可以直接了解与掌握结构的实际工作状态与结构性能,为桥梁的综合评估提供试验依据。
2.1试验内容
　　根据该桥的设计荷载（汽车-15）选择试验荷载,沿桥纵向、横向作最不利位置加载,按下列内容进行检测与试验分析。
　　1)主梁控制截面主梁下缘主钢筋最大应力。2)主梁控制截面的最大挠度与结构的相对挠度。3)现有桥梁的承载能力效应与主梁的使用承载能力。
2.2结构评价
　　通过静载试验资料的分析,在影响结构性能与工作状况的几个主要方面对结构进行评价。
　　1)桥梁上部主梁抗弯承载能力刚好满足汽车-15级荷载标准,在此荷载标准下主梁的验算挠度满足要求。
　　2)受拉钢筋的拉应变已经达到了理论值,加载后挠度的变化值也达到了理论计算值,加载后的裂缝扩张情况也较为明显,应在适当的时候对该桥进行加固,以便延长该桥的使用寿命。
　　3)3号梁的残余应变很大,已经达到30%,基本丧失了安全储备,并且主梁弯曲裂缝开展较多,建议加固前在桥头建立限重标志牌。
　　4)根据现有主梁的承载能力不能满足一级公路最低荷载标准要求的实际情况,建议对该桥进行加固。
　　5) 由于该桥梁交通流量大且梁片数较多，加之年代久远，若采用粘贴钢板方案美观性较差，日后养护等较繁琐。从安全性上，由于上部主梁片数较多，粘贴钢板加大了上部重量，增加了下部构造的负担。经计算比较，最后确定选用碳纤维复合材料进行补强加固。碳纤维布的极限抗拉强度高于普通钢筋的10倍以上，而弹性模量也与钢筋相近，较适合于钢筋砼结构的补强、加固工程。另外施工简便，适用于要求施工周期短的加固工程。
3.1主梁加固及施工
　　为确保主梁抗弯钢筋与加固碳纤维能够同步工作，应该尽量缩短原主梁钢筋与碳纤维的应力应变的差值。主梁加固时需考虑卸载措施，这样可推迟将原主梁结构的钢筋受力转给碳纤维的时间，积极地改善主梁结构，并使得破坏时原钢筋和碳纤维各自进入极限状态，主梁的总体强度显著得到提高。主梁加固时卸载措施：拆除上部桥面铺装→碳纤维布粘贴加固→新铺筑桥面铺装。
3.1.1施工方法
　　1)胶粘剂的配置。将原材料按不同配合比称量准确,分别配置底涂胶料、整平胶料及粘贴胶料。先将稀释剂加入聚合物主料内搅拌均匀,再将填料加入继续搅拌至均匀,最后加入固化剂,充分搅拌后即可使用。
　　2)基底处理。混凝土表面出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位予以剔除,对较大面积的劣质层,在剔除后用聚合物水泥砂浆进行修复。裂缝部位,先进行封闭处理。用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具,去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质,构件基面的混凝土需打磨平整,尤其是表面的凸出部位要磨平,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R=20 mm）。用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥,用脱脂棉沾丙酮擦试表面。
　　3)涂底胶。按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中,用搅拌器搅拌均匀,根据实际气温决定用量,并严格控制使用时间。用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面,厚度不超过0.4 mm,并不得漏刷或有流淌、气泡,等胶固化后,再进行下一道工序。
　　4)用整平胶料找平。混凝土表面凹陷部位用刮刀嵌

刮整平、胶料修补填平,模板接头等出现高度差的部位用整平胶料填补,尽量减少高差。转角处用整平胶料将其修补为光滑的圆弧,半径不小于20 mm。整平胶料固化后,方可进行下一道工序。
　　5)粘贴碳纤维布。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布,配置、搅拌粘胶料,然后用滚筒刷均匀涂抹于粘贴部位,在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布外表面,以去除气泡,使碳纤维布充分浸润胶料。多层粘贴应重复以上步骤,待纤维表面指触感干燥为宜,方可进行下一层碳纤维布的粘贴。在最外一层碳纤维布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。当平行粘贴多层纤维布时其间距须大于5mm，粘贴两层纤维布时应连续粘贴，如不能立即粘贴，需要在粘贴前应该对底层纤维布作好清洁工作。粘贴碳纤维后需要对粘贴层进行防火处理。
　　6）碳纤维布与混凝土之间的粘贴质量必须保证其有效粘贴面积大于95%，施工质量满足《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》。粘贴质量不符合要求需割除修补时，应沿空鼓边沿将空鼓部分的碳纤维割除，以每边向外缘扩展100mm大小之同样碳纤维材料，用同样粘结剂补贴在原处，搭接长度应不小100mm。
4结束语
　　综上所述,通过对桥梁的检查和静载试验,可以掌握其使用性能,并针对性地提出加固方案。实践表明,该桥T型梁的碳纤维加固,不但提高了主梁的承载力,而且提高了梁的整体受力性能及抗裂性。 碳纤维布重量轻,施工时不用任何重型设备，其又很薄不需要较大的空间，尤其是在该工程加固空间紧张的情况下更能显示这一优越性。加固钢筋砼结构采用粘贴强度高和高弹性模量的碳纤维的办法可能取得类似于钢板的同样加固效果,但其结构重量未增加,外表也轻巧美观。该加固施工方法对其他钢筋混凝土简支梁桥加固具有一定的借鉴和指导作用。

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文章来源： 永年加固公司
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