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摘要：本文将从高速公路混凝土桥梁钢筋砼桥梁结构病害处理的实际需要出发，依据高速公路混凝土桥梁钢筋砼桥梁结构的损伤分析，综合运用多种科学知识，结合碳纤维加固钢筋砼桥梁的理论与试验分析碳纤维加固钢筋砼桥梁的耐久性提高的原理，对如何合理选择处理对策进行了研究，希望能推广我国高速公路事业的可持续发展。
关键词：高速公路；钢筋砼桥梁；处理；加固
众所周知，高速公路是公路网格的骨架，对于促进国家经济社会发展，正日益显示出无可替代的作用。近年来，我国高速公路交通得到了大力发展，随着4万亿资金的投入，我国将在很多地区修建了大量高等级高速公路。但是随着高速公路通车里程的增加，高速公路的处理防治维修显得越来越重要。近些年国内外已经加强了钢筋砼桥梁损伤研究，取得了不少有益的成果，许多理论已经开始用于工程上。但是面对着数量庞大的已经出现钢筋砼桥梁损伤问题，找到一种施工方便，价格低廉并极大限度的延长钢筋砼桥梁损伤寿命的方法， 显得非常重要。
1高速公路钢筋砼桥梁的损伤分析
造成高速公路钢筋砼桥梁损坏的原因很多，也很复杂。但归结起来，不外乎钢筋砼桥梁结构设计、材料设计、施工质量、通车后使用及处理防治管理等方面存在问题。如钢筋砼桥梁结构的设计方面，目前高速公路钢筋砼桥梁的结构设计行同虚设，各设计单位照抄，几乎是千篇一律地采用半刚性基层混凝土钢筋砼桥梁。采用强基薄面的思想来设计钢筋砼桥梁。在如今交通量急剧增长、车辆轴载越来越大的情形下，钢筋砼桥梁难免会发生过早的损坏。此外，在钢筋砼桥梁结构施工时，没有考虑排水结构的施工，也是造成钢筋砼桥梁出现大范围水损坏的原因。在材料的设计及选择方面没有充分考虑工程所在地的自然环境因素，使设计出来的混合料性能不稳定，受气候环境影响很大。
2高速公路钢筋砼桥梁损伤的加固处理一碳纤维加固
2．1碳纤维加固钢筋砼桥梁的工作原理
碳纤维一般用专业的结构胶贴在钢筋砼桥梁的表面以补强构件的承载力和延性，通过结构胶传递剪力而达到共同工作的目的。碳纤维加固钢筋砼桥梁时，碳纤维并非立即参与协同工作，只是当临界裂缝出现或临界裂缝有开展的趋势时才会逐渐发挥功效，被动的参与抗剪。现有试验研究表明，粘贴碳纤维布将大大提高钢筋混凝土柱斜截面的承载力，其抗剪作用主要表现在以下几个方面：与斜裂缝相交的碳纤维直接参加抗剪，承受部分剪力。碳纤维抑制斜裂缝开展，一方面保证斜裂缝顶端混凝土剪压区的有效高度，另一方面，维持斜截面上的骨料咬合力，从而提高柱的抗剪能力。碳纤维压条可以从纵向限制某些斜裂缝的发育，起到了承担部分剪力的作用，位于柱侧底部的碳纤维压条，对提高混凝土柱的刚度也能起到一定作用。
2．2碳纤维加同钢筋砼橋梁的试验分析
1钢筋砼桥梁的腐蚀
由于受条件和时间限制，试验按照国内外的研究惯例，拟定对试验构件进行加速腐蚀。电源采用恒压为12v的直流电源对构件进行加速腐蚀。直流电源的阳极通过电源线将钢筋钢筋砼桥梁的钢砼柱串联起来，钢砼柱事先与导线用电螺铁焊接好，并用浸透环氧树脂的薄棉布条将焊点包裹好。电源的阴极与外簧于钢筋混凝土柱侧面的布锈钢片连接，在氯盐环境下形成电化学回路，加速钢砼柱腐蚀。
2加载方式
由于加固试验的特殊性，加固试验所需要的时间比较长，因此通过QF50—20K液压千斤顶和反力架进行加载。试验对混凝土构件施加极限承载力的70％的恒载。其中确定试验柱极限承载力所用的参数均为实测参数。
3试验措施
由于加固试验持续的时间长，环境相对恶劣，为了确保试验测得结果尽量反应实际情况，尽量避免其它因素的干扰，试验做了如下两个方面的措施：由此次试验主要是得到由于钢砼柱腐蚀导致构件破坏及碳纤维对其进行抗剪加固的效果。在试验过程中为了加强不锈钢阴极片与混凝土表面的接触，在加固试验柱的碳纤维布条间隔区与不锈钢阴极片间塞了薄的棉布。
3碳纤维加固钢筋砼桥梁的试验结果
3．1试验柱的表象分析
试验是在长期恒定荷载条件下进行的，部分试验柱的剪弯区在加载完成后出现了不同程度的裂缝。未经加固的柱出现与纵轴成45度左右的斜裂缝，而L3、L5加载完成出现的裂缝一般为碳纤维“u”形间的斜裂缝。由于L2和L5加固的效果较好，加载完成后未发现剪弯区未有肉眼能见斜裂缝。在试验过程中发现L1、L3和L5均出现了混凝土保护层剥离现象。从锈蚀物渗出的时间来看，经过加固处理后的试验柱的特性要好于未加固的试验柱。由此可见碳纤维加固混凝土柱在氯离子腐蚀下的抗剪耐久性是可行的，不同的加固方式提高的程度也不一样。
3．2试验柱挠度分析
所有混凝土柱在试验过程中跨中的挠度都表现为随时间的推移而逐渐增大，但挠度的增加速率变化不大。考虑到混凝土柱徐变变形随时间的增加而逐渐变缓，可见因钢筋锈蚀而导致混凝土柱的挠度增加的速率是随时间的增加而增加的，且后期要明显大于前期。试验柱后期因钢筋锈蚀导致挠度增加的原因是随着试验的进行，氯离子通过裂缝向混凝土柱内部迁移，混凝土内部的钢筋锈蚀速率增加，构件的的承载力下降的速率也随之增加，导致构件的裂缝宽度变大，从而形成了裂缝——锈蚀——承载力互相牵扯的恶性循环。
4高速公路钢筋砼桥梁损伤的加固处理一其他方法
4．1粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固大型砼技术是一项新型的结构加固技术，该技术基本不改变原结构的尺寸，施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点，具有很好的推广价值。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于大型砼结构受拉面或其他薄弱部位，使钢板与加固大型砼结构形成整体，以提高构件的抗弯、抗剪能力，提高原结构的刚度，限制裂缝的开展，改善钢筋与大型砼的应力状态。当粘贴钢板拟提高梁的抗弯强度时，钢板粘贴在梁的底面。此时将钢板和大型砼作为整体考虑，对钢板与大型砼的局部剪切强度进行控制设计；当拟提高梁的抗剪强度时，钢板可粘贴在构件侧面，并与原构件内抗剪钢筋方向一致。粘贴钢板补强加固的合理设计应控制在钢板发生屈服之前，以保证大型砼不出现剪切破坏。
4．2增加体外预应力法
体外预应力是后张无粘结预应力体系的分支之一。将预应力钢筋布置于大型砼截面之外的技术已在工程中得到了应用，并成为加同既有桥梁的有效方法之一。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成。体外预应力技术能大大缩短施工工期，能降低被加固构件的应力水平，使结构整体承载力显著提高，但加固后对原结构外观有一定影响。适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的大型砼构件的加固。但在无防护的情况下，不能用于温度在60℃以上环境中，也不宜用于大型砼收缩徐变大的结构，另外，本法对体外索的防锈、防腐要求较高。
高速公路钢筋砼桥梁损伤出力与加固方法是有着很密切的关系的，还需要我们继续研究探讨。
参考文献：
【1】任慧韬．纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究[D]．大连：大连理工大学，2003．
【2】杨勇新，王敬，张小东．碳纤维布加固混凝土结构耐久性初步研究[J]港工技术，2002，6(2)：25—27．
【3】任慧韬，胡安妮，赵国藩．纤维增强塑料与混凝土粘结抗冻融性能研究[J]大连理工大学学报，2003，43(4)：495—499．
【4】左宏斌．海水腐蚀下碳纤维增强钢筋混凝土柱柱试验研究与分析[D]．天津：天津大学，2002．
【5】毕永清．碳纤维增强钢筋混凝土柱、柱抗海水腐蚀的试验研究[D]．天津：天津大学，2002．
【6】王磊．碳纤维加I削钢筋砼桥梁在氯离子侵蚀环境下耐久性试验研究[D』．武汉：武汉大学，2006．
关键词：高速公路；钢筋砼桥梁；处理；加固
众所周知，高速公路是公路网格的骨架，对于促进国家经济社会发展，正日益显示出无可替代的作用。近年来，我国高速公路交通得到了大力发展，随着4万亿资金的投入，我国将在很多地区修建了大量高等级高速公路。但是随着高速公路通车里程的增加，高速公路的处理防治维修显得越来越重要。近些年国内外已经加强了钢筋砼桥梁损伤研究，取得了不少有益的成果，许多理论已经开始用于工程上。但是面对着数量庞大的已经出现钢筋砼桥梁损伤问题，找到一种施工方便，价格低廉并极大限度的延长钢筋砼桥梁损伤寿命的方法， 显得非常重要。
1高速公路钢筋砼桥梁的损伤分析
造成高速公路钢筋砼桥梁损坏的原因很多，也很复杂。但归结起来，不外乎钢筋砼桥梁结构设计、材料设计、施工质量、通车后使用及处理防治管理等方面存在问题。如钢筋砼桥梁结构的设计方面，目前高速公路钢筋砼桥梁的结构设计行同虚设，各设计单位照抄，几乎是千篇一律地采用半刚性基层混凝土钢筋砼桥梁。采用强基薄面的思想来设计钢筋砼桥梁。在如今交通量急剧增长、车辆轴载越来越大的情形下，钢筋砼桥梁难免会发生过早的损坏。此外，在钢筋砼桥梁结构施工时，没有考虑排水结构的施工，也是造成钢筋砼桥梁出现大范围水损坏的原因。在材料的设计及选择方面没有充分考虑工程所在地的自然环境因素，使设计出来的混合料性能不稳定，受气候环境影响很大。
2高速公路钢筋砼桥梁损伤的加固处理一碳纤维加固
2．1碳纤维加固钢筋砼桥梁的工作原理
碳纤维一般用专业的结构胶贴在钢筋砼桥梁的表面以补强构件的承载力和延性，通过结构胶传递剪力而达到共同工作的目的。碳纤维加固钢筋砼桥梁时，碳纤维并非立即参与协同工作，只是当临界裂缝出现或临界裂缝有开展的趋势时才会逐渐发挥功效，被动的参与抗剪。现有试验研究表明，粘贴碳纤维布将大大提高钢筋混凝土柱斜截面的承载力，其抗剪作用主要表现在以下几个方面：与斜裂缝相交的碳纤维直接参加抗剪，承受部分剪力。碳纤维抑制斜裂缝开展，一方面保证斜裂缝顶端混凝土剪压区的有效高度，另一方面，维持斜截面上的骨料咬合力，从而提高柱的抗剪能力。碳纤维压条可以从纵向限制某些斜裂缝的发育，起到了承担部分剪力的作用，位于柱侧底部的碳纤维压条，对提高混凝土柱的刚度也能起到一定作用。
2．2碳纤维加同钢筋砼橋梁的试验分析
1钢筋砼桥梁的腐蚀
由于受条件和时间限制，试验按照国内外的研究惯例，拟定对试验构件进行加速腐蚀。电源采用恒压为12v的直流电源对构件进行加速腐蚀。直流电源的阳极通过电源线将钢筋钢筋砼桥梁的钢砼柱串联起来，钢砼柱事先与导线用电螺铁焊接好，并用浸透环氧树脂的薄棉布条将焊点包裹好。电源的阴极与外簧于钢筋混凝土柱侧面的布锈钢片连接，在氯盐环境下形成电化学回路，加速钢砼柱腐蚀。
2加载方式
由于加固试验的特殊性，加固试验所需要的时间比较长，因此通过QF50—20K液压千斤顶和反力架进行加载。试验对混凝土构件施加极限承载力的70％的恒载。其中确定试验柱极限承载力所用的参数均为实测参数。
3试验措施
由于加固试验持续的时间长，环境相对恶劣，为了确保试验测得结果尽量反应实际情况，尽量避免其它因素的干扰，试验做了如下两个方面的措施：由此次试验主要是得到由于钢砼柱腐蚀导致构件破坏及碳纤维对其进行抗剪加固的效果。在试验过程中为了加强不锈钢阴极片与混凝土表面的接触，在加固试验柱的碳纤维布条间隔区与不锈钢阴极片间塞了薄的棉布。
3碳纤维加固钢筋砼桥梁的试验结果
3．1试验柱的表象分析
试验是在长期恒定荷载条件下进行的，部分试验柱的剪弯区在加载完成后出现了不同程度的裂缝。未经加固的柱出现与纵轴成45度左右的斜裂缝，而L3、L5加载完成出现的裂缝一般为碳纤维“u”形间的斜裂缝。由于L2和L5加固的效果较好，加载完成后未发现剪弯区未有肉眼能见斜裂缝。在试验过程中发现L1、L3和L5均出现了混凝土保护层剥离现象。从锈蚀物渗出的时间来看，经过加固处理后的试验柱的特性要好于未加固的试验柱。由此可见碳纤维加固混凝土柱在氯离子腐蚀下的抗剪耐久性是可行的，不同的加固方式提高的程度也不一样。
3．2试验柱挠度分析
所有混凝土柱在试验过程中跨中的挠度都表现为随时间的推移而逐渐增大，但挠度的增加速率变化不大。考虑到混凝土柱徐变变形随时间的增加而逐渐变缓，可见因钢筋锈蚀而导致混凝土柱的挠度增加的速率是随时间的增加而增加的，且后期要明显大于前期。试验柱后期因钢筋锈蚀导致挠度增加的原因是随着试验的进行，氯离子通过裂缝向混凝土柱内部迁移，混凝土内部的钢筋锈蚀速率增加，构件的的承载力下降的速率也随之增加，导致构件的裂缝宽度变大，从而形成了裂缝——锈蚀——承载力互相牵扯的恶性循环。
4高速公路钢筋砼桥梁损伤的加固处理一其他方法
4．1粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固大型砼技术是一项新型的结构加固技术，该技术基本不改变原结构的尺寸，施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点，具有很好的推广价值。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于大型砼结构受拉面或其他薄弱部位，使钢板与加固大型砼结构形成整体，以提高构件的抗弯、抗剪能力，提高原结构的刚度，限制裂缝的开展，改善钢筋与大型砼的应力状态。当粘贴钢板拟提高梁的抗弯强度时，钢板粘贴在梁的底面。此时将钢板和大型砼作为整体考虑，对钢板与大型砼的局部剪切强度进行控制设计；当拟提高梁的抗剪强度时，钢板可粘贴在构件侧面，并与原构件内抗剪钢筋方向一致。粘贴钢板补强加固的合理设计应控制在钢板发生屈服之前，以保证大型砼不出现剪切破坏。
4．2增加体外预应力法
体外预应力是后张无粘结预应力体系的分支之一。将预应力钢筋布置于大型砼截面之外的技术已在工程中得到了应用，并成为加同既有桥梁的有效方法之一。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成。体外预应力技术能大大缩短施工工期，能降低被加固构件的应力水平，使结构整体承载力显著提高，但加固后对原结构外观有一定影响。适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的大型砼构件的加固。但在无防护的情况下，不能用于温度在60℃以上环境中，也不宜用于大型砼收缩徐变大的结构，另外，本法对体外索的防锈、防腐要求较高。
高速公路钢筋砼桥梁损伤出力与加固方法是有着很密切的关系的，还需要我们继续研究探讨。
参考文献：
【1】任慧韬．纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究[D]．大连：大连理工大学，2003．
【2】杨勇新，王敬，张小东．碳纤维布加固混凝土结构耐久性初步研究[J]港工技术，2002，6(2)：25—27．
【3】任慧韬，胡安妮，赵国藩．纤维增强塑料与混凝土粘结抗冻融性能研究[J]大连理工大学学报，2003，43(4)：495—499．
【4】左宏斌．海水腐蚀下碳纤维增强钢筋混凝土柱柱试验研究与分析[D]．天津：天津大学，2002．
【5】毕永清．碳纤维增强钢筋混凝土柱、柱抗海水腐蚀的试验研究[D]．天津：天津大学，2002．
【6】王磊．碳纤维加I削钢筋砼桥梁在氯离子侵蚀环境下耐久性试验研究[D』．武汉：武汉大学，2006．