目前混凝土結(jié)構(gòu)的病害表現(xiàn)形式多種多樣，引起病害的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，從引起病害的原因來(lái)分析，可以將其劃分為兩大類：第一類為由環(huán)境作用引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷與破壞。第二類為由荷載作用或設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)造成的混凝土結(jié)構(gòu)損傷
　　1 環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞
　　1．1 混凝土的碳化
　　混凝土的碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進(jìn)混凝土中的二氧化碳或其它酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。碳化的實(shí)質(zhì)是混凝土的中性化，使混凝土的堿性降低，鈍化膜破壞，在水分和其它有害介質(zhì)侵入的情況下，鋼筋就會(huì)發(fā)生銹蝕。
　　1.2 氯離子的侵蝕
　　氯離子對(duì)混凝土的侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化的混凝土造成的。氯離子對(duì)混凝土的侵蝕屬于化學(xué)侵蝕，對(duì)結(jié)構(gòu)的危害是多方面的，但最終表現(xiàn)為鋼筋的銹蝕。
　　1.3 堿—骨料反應(yīng)
　　堿—骨料反應(yīng)一般指水泥中的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿—硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，造成混凝土開(kāi)裂。堿—骨料反應(yīng)引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞程度，比其他耐久性破壞發(fā)展更快，后果更為嚴(yán)重。
　　1.4 凍融循環(huán)破壞
　　滲入混凝土中的水在低溫下結(jié)冰膨脹，從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。經(jīng)多次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，強(qiáng)度降低。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)凍融引起的混凝土剝落，必需密切注意剝落的發(fā)展情況，及時(shí)采取修補(bǔ)措施。
　　1.5 鋼筋銹蝕
　　混凝土中鋼筋腐蝕的首要條件是鈍化膜壞，混凝土的碳化及氯離子侵蝕都會(huì)造成覆蓋鋼筋表面的堿性鈍化膜的破壞，加之有水分和氧的侵入，就可能引起鋼筋的腐蝕。鋼筋腐蝕伴有體積膨脹，使混凝土出現(xiàn)沿鋼筋的縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力破壞，鋼筋截面面積減少，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力降低，變形和裂縫增大等一系列不良后果，并隨著時(shí)間的推移，腐蝕會(huì)逐漸惡化，最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完全破壞。
　　2 混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析
　　實(shí)踐表明，混凝土結(jié)構(gòu)的任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現(xiàn)裂縫，裂縫是反映混凝土結(jié)構(gòu)病害的晴雨表。所以，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)，首先應(yīng)從對(duì)結(jié)構(gòu)的裂縫調(diào)查、檢測(cè)與分析入手。
　　2.1結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫）
　　眾所周知，混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，抗拉極限應(yīng)變大約為。換句話說(shuō)，混凝土即將開(kāi)裂的瞬間，鋼筋的應(yīng)力只有 。事實(shí)上，在正常使用階段鋼筋的應(yīng)力遠(yuǎn)大于此值，所以說(shuō)在正常使用階段鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是避不可免的。因而，習(xí)慣上又將這種裂縫稱為正常裂縫。為確保安全，允許裂縫寬度還應(yīng)小一些。新頒布的<公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范>JTG D62-2004（以下簡(jiǎn)稱<橋規(guī)JTG D62>）規(guī)定：鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算的特征裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)下列規(guī)定的限值：
　　Ⅰ類及Ⅱ類環(huán)境 0.2mm
　?、箢惣阿纛惌h(huán)境 0.15mm
　　圖1-1所示為鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的典型結(jié)構(gòu)性裂縫分布示意圖。
　　
　　圖1-1 鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)裂縫
　　圖1-1中①所示的跨中截面附近下緣受拉區(qū)的豎向裂縫，是最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)性裂縫。在正常設(shè)計(jì)和使用情況下，裂縫寬度不大，間距較密，分布均勻。若豎直裂縫寬度過(guò)大，預(yù)示結(jié)構(gòu)正截面承載力不足；圖1-1中②所示為支點(diǎn)（或腹板寬度變化處）附近截面由主拉應(yīng)力引起的斜裂縫。在正常設(shè)計(jì)和使用情況下很少出現(xiàn)斜裂縫，即使出現(xiàn)裂縫寬度也很小。若斜裂縫寬度過(guò)大，預(yù)示結(jié)構(gòu)的斜截面承載力不足，存在發(fā)生斜截面脆性破壞的潛在危險(xiǎn)，應(yīng)引起足夠的重視。
　　2.2非結(jié)構(gòu)性裂縫
　　混凝土的非結(jié)構(gòu)性裂縫根據(jù)其形成的時(shí)間可分為：混凝土硬化前裂縫、硬化過(guò)程裂縫和完全硬化后裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生受混凝土材料組成、澆筑方法，養(yǎng)護(hù)條件和使用環(huán)境等等多種因素影響。
　　2．2.1收縮裂縫
　　收縮裂縫發(fā)生在混凝土面層，裂縫淺而細(xì)，寬度多在0.05~0.2mm之間。對(duì)板類構(gòu)件多沿短邊方向，均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間，方向與鋼筋平行。對(duì)高度較大的鋼筋混凝土梁，由于腰部水平鋼筋間距過(guò)大，在腰部（或腹板）產(chǎn)生豎向收縮裂縫，多集中在構(gòu)件中部，中間寬兩頭細(xì)，至梁的上、下緣附近逐漸消失，梁底一般沒(méi)有裂縫。
　　2.2.2溫度裂縫
　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變形受到約束時(shí)，在混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，即會(huì)引起混凝土裂縫，這種裂縫稱為溫度裂縫。按結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)不同、溫度變形、溫度應(yīng)力不同，溫度裂縫可分為三種類型：
　?、俳孛婢鶆驕夭盍芽p
　　一般橋梁結(jié)構(gòu)為桿件體系長(zhǎng)細(xì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度變化時(shí)，構(gòu)件截面受到均勻溫差的作用，可忽略橫截面兩個(gè)方向的變形，只考慮沿梁長(zhǎng)度方向的溫度變形，當(dāng)這種變形受到約束時(shí)，在混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，出現(xiàn)裂縫。
　?、诮孛嫔?、下溫差裂縫
　　以橋梁結(jié)構(gòu)中大量采用的箱形梁為例，當(dāng)外界溫度驟然變化時(shí)，會(huì)造成箱內(nèi)外的溫度差，考慮到橋梁為長(zhǎng)細(xì)結(jié)構(gòu)，可以認(rèn)為在沿梁長(zhǎng)方向箱內(nèi)外的溫差是一致的，沿水平橫向沒(méi)有溫差。將三維熱傳導(dǎo)問(wèn)題簡(jiǎn)化為沿梁的豎向溫度梯度來(lái)確定，一般假設(shè)梁的截面高度方向、溫差呈線性變化。
　　在這種溫差作用下，梁不但有軸向變形，還伴隨產(chǎn)生彎曲變形。梁的彎曲變形在超靜定結(jié)構(gòu)中不但引起結(jié)構(gòu)的位移，而且因多余約束存在，還要產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度應(yīng)力。當(dāng)上、下溫差變形產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，混凝土就要出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱為截面上、下溫差裂縫。
　?、劢孛鎯?nèi)外溫差裂縫
　　水泥在水化過(guò)程產(chǎn)生一定的水化熱，其大部分熱量是在混凝土澆筑后3天以內(nèi)放出的。大體積混凝土產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā)，內(nèi)部溫度不斷上升，而混凝土表層散熱較快，使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差，尤其是混凝土早期強(qiáng)度比較較低，很容易造成混凝土裂縫。
預(yù)防溫度裂縫的主要措施是合理設(shè)置溫度伸縮縫，在混凝土組成材料中摻入適量的磨細(xì)粉煤灰，減少水化熱，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制升溫和降溫速度。
　　在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)分析和鑒定評(píng)估的基礎(chǔ)上，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件和使用要求，有針對(duì)性地制定加固方案。
　　3 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)的原則
　　3.1分清加固的性質(zhì)
　　根據(jù)橋梁病害檢測(cè)分析和鑒定評(píng)估結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)分為：承載力加固（強(qiáng)度加固）、使用功能加固（剛度加固）和耐久性加固等三種情況，從而采取相應(yīng)的加固設(shè)計(jì)方案。
　　3.2橋梁加固與加寬設(shè)計(jì)相結(jié)合
　　在公路改造設(shè)計(jì)中，很多情況下橋梁加固和加寬是同時(shí)進(jìn)行的。在加寬寬度不大的情況下，盡量將加寬部分與原橋連為一體，使新舊橋共同工作，利用新加寬部分，調(diào)整原橋內(nèi)力，減輕原梁負(fù)擔(dān)，間接達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。
　　3.3注意各種加固補(bǔ)強(qiáng)方法的綜合應(yīng)用
　　橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，但是基本上可以劃分為兩大類：
　　第一類為改變結(jié)構(gòu)體系，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力、減輕原梁負(fù)擔(dān)。例如：加斜撐減少梁的跨度、簡(jiǎn)支梁改為連續(xù)結(jié)構(gòu)、增加縱梁數(shù)目、調(diào)換梁位、加大新建邊梁截面尺寸，調(diào)整橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)等。
　　第二類為加大截面尺寸和配筋，加固薄弱構(gòu)件。
　　對(duì)薄弱構(gòu)件進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，從作用原理可分為兩大類：
　　①在受拉區(qū)直接增設(shè)抗拉補(bǔ)強(qiáng)材料，例如：補(bǔ)焊鋼筋，粘貼鋼板，粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維（碳纖維、芳綸纖維）等。這種加固方法，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮橋梁帶載加固分階段受力特點(diǎn)。
　?、诓捎妙A(yù)加力原理進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，例如：體外預(yù)應(yīng)力加固，韓國(guó)M.S公司的SRAP加固工藝等。由于預(yù)加力的作用，改善了原梁的應(yīng)力狀態(tài)，提高了原梁的承載能力和抗裂性能。采用預(yù)加力加固，可以充分發(fā)揮加固補(bǔ)強(qiáng)材料的力學(xué)性能，提高了材料的利用效率。
　　此外，橋梁加固設(shè)計(jì)應(yīng)注意各種加固方法的綜合利用，通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力，盡量地減輕原梁的負(fù)擔(dān)，將加固補(bǔ)強(qiáng)工作量壓縮到最少。

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