淺論橋梁加固技術(shù)
2011-06-24 來(lái)源：中國(guó)論文下載中心
橋梁是公路交通的咽喉,其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通,既有公路中由于受到當(dāng)時(shí)局限的設(shè)計(jì)、材料、施工加固等各方面的影響，嚴(yán)重制約了公路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展,加上不能適應(yīng)現(xiàn)在交通量飛速增長(zhǎng)，使得舊橋檢測(cè)和舊橋加固技術(shù)顯得非常迫切。
1. 加固目的
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，交通運(yùn)輸量的迅速增長(zhǎng)，截止至2000年，我國(guó)危橋總長(zhǎng)已達(dá)2萬(wàn)余延米。若將其拆除重建，不僅要耗費(fèi)大量資金，而且工期也較長(zhǎng)；若有計(jì)劃、有步驟的對(duì)現(xiàn)有舊橋進(jìn)行加固改造，橋梁加固后，可以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性,為國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此,加固設(shè)計(jì)必須本著“牢固可靠、簡(jiǎn)便耐用、經(jīng)濟(jì)適用”的基本原則。
2. 加固方法
加固，簡(jiǎn)單來(lái)說，就是通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。舊橋加固方法可綜合為以下幾類。
2.1 結(jié)構(gòu)性加固
體外預(yù)應(yīng)力加固法。體外預(yù)應(yīng)力法的加固原理是在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料，通過張拉對(duì)梁體產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，在此偏心壓力作用下，使梁體發(fā)生上拱，抵消部分自重應(yīng)力，減小了結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度、改善了結(jié)構(gòu)受力，能夠較大幅度的提高結(jié)構(gòu)承載力。目前常用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法和外部預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法兩種。
在合理安排施工流程的情況下，該方法可最大限度地減少對(duì)橋上交通的影響，甚至可以在有限開放交通的情況下組織施工，因此近年來(lái)國(guó)內(nèi)工程實(shí)例較多。如301國(guó)道盤錦立交主線橋和盤錦立交WH匝道橋的加固。但加固后體外預(yù)應(yīng)力筋的防腐問題一定程度上增加了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，因此，一般不是公路部門的首選加固方法。
粘貼鋼板或碳纖維（CFRP）加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其它薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載能力的目的。該方法具有基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的尺寸、施工簡(jiǎn)單、技術(shù)可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)在鋼筋混凝土橋梁的加固維修中為公路部門廣泛采納，是近幾年應(yīng)用最多的加固方法。如廣州東圃大橋加固。
碳纖維加固技術(shù)是近幾年內(nèi)才由國(guó)外引進(jìn)的一種新技術(shù)，因其強(qiáng)度高，耐腐蝕，且施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。如廣深高速公路福田互通立交橋加固、107國(guó)道（深圳段）洋涌河大橋加固。然而，由于碳纖維本身的一些缺陷，如脆性、耐火性不好等使得這種材料的應(yīng)用受到限制。
增大截面與配筋加固法。增大截面與配筋加固法一般采用在梁底面或側(cè)面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，從而達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。然而，由于增大截面法在施工過程中全部的作業(yè)需在梁底進(jìn)行，施工難度較大且施工質(zhì)量難以控制，因此，盡管在某些情況下費(fèi)用并不太大，但以上因素制約了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一般用于T型截面梁的加固維修。如河南南陽(yáng)桐柏淮河大橋加固。
改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法。改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)整體承載能力的目的，是一種變被動(dòng)為主動(dòng)的加固方法。這種技術(shù)具有提高結(jié)構(gòu)承載力，增大結(jié)構(gòu)剛度，減小撓度等優(yōu)點(diǎn)。但該加固方法施工改造時(shí)一般要涉及到橋面鋪裝的再處理，增加了改造費(fèi)用且加固效果受負(fù)彎矩區(qū)施工質(zhì)量的影響較大，目前極少單獨(dú)采用。如2003年湖北鄂州涂家咀連續(xù)拱橋（L0=70m）加固、2005年福建蔣樂積善連續(xù)拱橋（L0=30m）加固。
此外，結(jié)構(gòu)性加固方法還有增設(shè)主梁加固法、錨噴混凝土加固法和增加橫向聯(lián)系加固法等。
2.2 非結(jié)構(gòu)性加固
鋼纖維混凝土修復(fù)橋面鋪裝層。對(duì)橋面鋪裝層的嚴(yán)重破損，可考慮采用鋼纖維混凝土修復(fù)。這種材料具有高強(qiáng)度、抗裂能力強(qiáng)，抗沖擊耐磨耗等性能，可延長(zhǎng)橋面的使用壽命，在不增加橋梁恒載的情況下，改善梁的結(jié)構(gòu)受力性能。
伸縮縫的更新改造。在橋梁維修中，以下幾種類型伸縮縫的使用是較成功的。ＳＦＰ“三防”型伸縮縫在大型橋梁上的應(yīng)用情況良好；仿毛肋伸縮縫在大、中型橋梁的大量使用，效果明顯；ＴＳＴ、ＦＧ系列橋梁無(wú)縫伸縮縫，在中小行橋梁上也得到廣泛使用。
2．3 Ｕ型高橋臺(tái)加固
預(yù)應(yīng)力錨索框架法。該加固法采取在Ｕ型橋臺(tái)前墻和兩側(cè)墻外加套４０厘米的鋼筋混凝土，并在兩側(cè)墻增設(shè)水平預(yù)應(yīng)力索對(duì)錨和前墻增設(shè)地錨的方案。該方案適用于不能中斷交通又無(wú)法架設(shè)便橋的高橋臺(tái)病害修復(fù)。
錨桿配合鋼筋混凝土抱箍法。該加固法采取臺(tái)腔與橋臺(tái)基礎(chǔ)持力層進(jìn)行壓漿固化，再打入錨桿與槽鋼抱箍，最后在Ｕ型橋臺(tái)前墻和兩側(cè)墻外加套２５厘米的鋼筋混凝土，新舊墻體采用錨桿連接形成整體。該方案適用于地基承載力不足，且施工處理不到位，造成橋臺(tái)前墻下沉。
2.4 橋墩加固
橋梁下部結(jié)構(gòu)加固的主要目的是提高橋墩的整體承載能力。如橋墩發(fā)生了結(jié)構(gòu)性損傷，可以用外包混凝土、粘貼鋼板或碳纖維的方法進(jìn)行加固。但是對(duì)于實(shí)體橋墩等橫向剛度比較大的結(jié)構(gòu)，其狀態(tài)變化主要是由地基所引起，此時(shí)可重點(diǎn)從回填硬土或者對(duì)地基進(jìn)行注漿等方法提高其約束橋墩的能力，提高橋墩的整體承載能力。抬樁就是通常使用的一種有效的加固方法，即在舊樁的兩側(cè)各增設(shè)一根樁，并通過植筋擴(kuò)大承臺(tái)，共同受力。另一種樁基加固方法是鋼筋混凝土套箍。由于下部樁基施工等原因，造成樁基縮徑，采用的加固方法是清除樁體虛浮物，通過植筋后，外抱箍微膨脹混凝土。
目前，在很多橋梁加固改造中，同一座橋梁，針對(duì)不同的部位、不同的構(gòu)件、不同的改造原因同時(shí)采用了幾種不同的方法。如宜賓馬鳴溪金沙江大橋的加固，采用了增加構(gòu)件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法；西藏尼木大橋的加固，采用了粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法；紹興斗門大橋的加固，采用了增加構(gòu)件加固法、橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法等等。
3 . 加固方案選擇
加固方案與諸多因素有關(guān)，?？紤]的主要因素:3.1橋梁結(jié)構(gòu)型式；3.2橋位地形、水文、自然狀況；3.3橋梁現(xiàn)狀分析研究結(jié)論；3.4施工技術(shù)水平；3.5能否封閉交通；3.6預(yù)期加固效果；3.7資金投入量等。
合理的加固方案是將上述加固方法優(yōu)化組合，體現(xiàn)出加固效果及經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：不同的加固方法有對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法；加固后的橋梁結(jié)構(gòu)承載能力提高幅度受原結(jié)構(gòu)的制約,如原結(jié)構(gòu)配筋率、截面尺寸等，不可能無(wú)限制地提高承載能力；
4. 加固效果評(píng)價(jià)
橋梁加固應(yīng)在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上形成專門規(guī)范，同時(shí)要重視對(duì)加固后的橋梁進(jìn)行檢測(cè)和觀察，以確定加固的效果。橋梁加固后的上部結(jié)構(gòu)通常是用靜載或動(dòng)載試驗(yàn),將試驗(yàn)結(jié)果與加固設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，來(lái)判斷橋梁加固成功與否。但對(duì)下部結(jié)構(gòu)而言，不方便進(jìn)行荷載試驗(yàn)，通過其頻率變化來(lái)定量評(píng)估橋墩的加固效果。
橋梁的加固維修技術(shù)是最近興起的一門新技術(shù),為了指導(dǎo)橋梁加固技術(shù)的應(yīng)用，需提出一整套完整的實(shí)用性公路橋梁檢測(cè)、評(píng)定與加固成套的技術(shù)規(guī)范，為我國(guó)公路危舊橋的改造提供技術(shù)支持，確保危舊橋的改造工作科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)安全,使得橋梁加固做到“有法可依”。
參考文獻(xiàn)
[1] 《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECS25：90）中國(guó)計(jì)劃出版社，1992.
[2]《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS146：）中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.
[3]《結(jié)構(gòu)可靠性鑒定與加固技術(shù)》中國(guó)水利水電出版社.2002.
