混凝土梁拱病害整治

　　混凝土梁拱病害整治（damagerepairofconcretebeanandarchbridge）保证列车运行安全，对发生病害的梁拱应该及时整治。混凝土梁拱的主要病害是：梁拱裂纹、蜂窝、麻面、内部空洞，钢筋保护层剥落掉块、钢筋锈蚀，混凝土强度不足、梁体稳定性差、承载能力不够（含圬工拱桥砌块及砌缝裂损、风化），梁拱排水设备及防水层损坏等。

　　混凝土梁拱裂纹整治

　　裂纹及混凝土强度的检查裂纹：发现裂纹后应做好标记及记录，标注并计量裂缝的编号、起点、终点、部位、走向、宽度、长度、分布情况及特征。可采用在裂纹中注射酚酞溶液，或用超声仪来测量裂缝的深度，视裂纹发展情况作定期检查。混凝土强度检查方法：①回谈仪评定法。要使用经过校验的回弹仪，测点布置及测试面要符合规定，对已碳化的混凝土表面，应做碳化深度测量。回弹仪法不适用于评定遭受化学腐蚀、火灾、硬化期间受冻害、内部与表层质量有明显差异及内部存在明显缺陷的混凝土。②超声-回弹综合评定法。适用于龄期为7～730d，强度5～50MPa，一般混凝土结构及构件。③拔出仪试验评定法。是用拔出仪实地测量老混凝土结构强度的新方法，精度较高。根据拔拉力值，对照标准立方强度关系曲线，查出相应的标准立方强度。参见钢筋混凝土无损检测。

　　裂纹产生的原因①水泥用量多，水灰比大，养生不良，混凝土收缩大，会产生网状裂纹。②碎石集料含污量大，级配不良，混凝土振捣密实性差，会造成混凝土蜂窝麻面或空洞、钢筋外露，影响混凝土强度，导致裂纹产生。③钢筋含硫过多，接头不牢，骨架绑扎不合要求，钢筋腐蚀严重、表面不洁等，均使受力与设计不符,除低钢筋与混凝土黏着力而产生裂纹。④混凝土施工中掺用了（或渗入）氯化钙，又水分渗入钢筋发生电化学锈蚀作用。保护层过薄混凝土顺主筋方向被胀裂。⑤梁身早期受载或运送架设中吊点与设计不符，活动支座不灵，道碴厚度不足或过厚，线路中心与桥梁中心不吻合以致偏载、扭转等，使梁上下翼缘或横隔板产生裂纹。⑥气候环境影响，梁的外侧受温度、湿度的影响大，裂纹就显著。⑦预应力混凝土简支梁产生沿梁端钢丝束裂纹（后张法多由于端部集中应力所致）；腹板竖向裂纹（与施工质量有关），对梁体结构性能影响不大，但梁底通裂的梁，当裂纹是位于跨中附近时，则由于丧失下翼缘混凝土本身的抗拉强度，将导致梁体挠曲抗裂性显著降低；下翼缘的纵向裂纹，早期生产的预应力梁沿管道的裂纹相当普遍，系下翼缘受过高的纵向预应力所致，是目前预应力梁中裂纹最严重的一种。⑧连续梁、拱桥墩台基础不均匀沉陷导致梁、拱受力情况改变而产生裂纹。

　　普通钢筋混凝土梁裂纹的处理①裂纹宽度限值：主筋附近竖向裂纹宽度不得超过0.25mm；斜裂纹不得超过0.3mm，且不得有伸入中性轴的对裂；腹板上裂纹不得超过0.3mm；顺主筋纵向水平裂纹不容许存在。②裂纹处理：钢筋混凝土梁产生顺主筋方向的纵向水平长大裂纹对梁结构受力危害极大，它破坏钢筋和混凝土的黏着力，可使钢筋应力骤增，以致突然破坏，必须予以加固或更换；裂纹宽度达到或超过①项所述容许值，只要已趋稳定，不继续恶化，可用环氧树脂胶修补；裂纹深入圬工内部但已稳定，或圬工内部有空隙，采用压力灌浆、压注环氧树脂浆液等；裂纹较多、裂纹宽度较大的梁，其钢度相应降低，同时引起钢筋锈蚀，会降低结构物使用年限，当裂纹不断发展时，必须加强监视；梁的挠度大小可以作为间接粗略估计结构物状态的完好与否的根据，运营线上一般钢筋混凝土梁的实测资料表明，实测挠度与理论计算之比为0.55～0.65，若Lp/4000（普通钢筋混凝土梁）和Lp/1900（低高度钢筋混凝土梁）。

　　预应力钢筋混凝土梁裂纹的处理①裂纹宽度的限值：梁体不允许有竖向裂纹；纵向裂纹的宽度不超过0.2mm；横隔板裂纹宽度不得超过0.3mm。②裂纹的处理：下翼缘的纵向裂纹是目前预应力梁裂纹中最严重的一种。内外侧裂纹部位走向相应，不裂纹宽度、长度有所发展，将破坏梁的受力性能，必须加强监视，必要时进行加固或更换；其他裂纹一般不影响梁的正常使用，裂纹已趋稳定者，可用环氧树脂胶修补；根据梁的挠度大小可以估计结构物状态的完好与否，预应力混凝土梁跨中静活载挠度一般为理论计算值的0.7～0.8倍，静活载挠度的实测值一般不大于计算跨度的1/1800。

　　混凝土梁加固对混凝土梁下翼缘顺主筋方向出现纵向水平长大裂纹或其他严重裂损以及经检算承载能力不足的梁，必须进行加固或更换。

　　增大截面通过增大结构件（及连接）的截面面积，以达到加固补强的目的。①增大截面。主要是对主梁梁肋下翼缘的加宽和加高，在新增的混凝土截面中，应通过计算加设钢筋。为避免在施工中移动主梁，可仅在跨中某梁段内加大截面，而保持靠近支座的梁端部分的截面不变。为固定新增主筋的位置，可研跨度方向每隔一定距离凿露原主筋将新老主筋相连。在结构分析中，增补的钢筋只承受部分活载。对肋式主梁若裂缝较多，也可以增加下翼缘以及腹板的截面积，即用一个灌筑混凝土“套”来加固主梁。亦可用喷射混凝土来加固圬工梁拱。②增加主钢筋。对混凝土主梁抗弯钢筋不足且桥下净空又受到限制时，可采用增加主梁纵向主钢筋的方法进行加固。首先凿开保护层，露出原底层主筋；然后将增加的主筋点焊在原钢筋的下缘；最后接长箍紧，恢复混凝土保护层材料可采用钢纤维混凝土、环氧树脂小石子混凝土或膨胀混凝土等。

　　改善结构体系改变混凝土梁结构静力体系，主要是外加预应力。在梁的下翼缘受拉区位置用高强度钢丝等制成的预应力拉杆，通过张拉对梁体下缘产生偏心预应力。这样，结构刚度增大，梁体上拱，荷载挠度减小，承载能力得以提高。

　　碳纤维加固碳纤维CFRP（碳纤维加劲塑料）加固修复混凝土结构是一项新型、高效的结构加固技术，较之传统的结构加固方法，具有明显的优越性。它是利用树脂类胶结材料将碳纤维织物（布）粘贴于混凝土表面，从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。该项技术在日本、美国等已见诸应用。它具有下列优点：①高强高效。碳纤维材料具有优异的物理力学性能，抗拉强度高（为1500～1900MPa，高的可达2400～3000MPa），弹性模量为160000～230000MPa，极适合于钢筋混凝土结构的加固修补。可以有效地抑止混凝土的各种开裂（包括碱-骨料反应的缝），防止混凝土碳化、老化、钢筋锈蚀等，有效地解决了混凝土梁的防水问题。②重量轻。密度为1.6～1.8g/cm3，厚度薄，每层厚度可小于1mm。基本上不增加原结构自重及截面尺寸，这对城市立交桥及对桥下净空有限制的桥梁加固有独特的优越性。③适用面广。广泛适用于工业与民用建筑的梁、板、柱构件及桥梁、隧道等构筑物的结构补强及抗震加固，亦可用于曲面及局部节点的结构加固。对预应力梁的碱-骨料反应与其他裂损裂缝（尤其是封端处）病害整治，是很好的方案。对超重大件货物运输通过的桥梁加固也是可行的方案。④施工便捷。不须大型机具，没有湿作业，施工功效高，对铁路运输干扰小。⑤施工质量易保证。轻质柔软，易贴附，同粘钢板相比，施工质量更易保证。⑥良好的耐久性和耐腐蚀性。耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀，不须定期维护。⑦经济指标，现是较其他办法为贵。碳纤维布加固铁路桥梁1997年在宝成线K2＋261桥采用，效果良好。

　　圬工拱桥加固①增筑新拱圈（石砌或钢筋混凝土），新拱圈可设在旧拱圈的上面或下面。前者施工较困难，后者尤其适合喷射混凝土施工。②在原有拱圈两侧各加建一个拱肋，在净空高度限制时可仅将旧拱圈加宽。③用钢夹板拉杆加固石拱桥。①分段或全部更换拱圈，一般需封锁线路。