淺析舊橋加固改造技術(shù)
2011-12-08 來(lái)源：作者：林彥軍 劉鵬 來(lái)源：中國(guó)鳴網(wǎng)
近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)公路交通運(yùn)輸?shù)男枨笤絹?lái)越大。在公路事業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，已運(yùn)營(yíng)30年左右的各類橋梁由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)較低，且長(zhǎng)期經(jīng)受著交通量、荷載等級(jí)的不斷提高及自然環(huán)境的腐蝕，大部分的病害及缺陷日益嚴(yán)重，影響制約著公路順暢及交通運(yùn)輸?shù)男枰?。因此，危、舊橋的加固這種技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的舉措對(duì)我省公路的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。
通過(guò)大量的實(shí)踐與理論研究，廣大橋梁工程技術(shù)人員已經(jīng)總結(jié)出許多行之有效的加固改造技術(shù)，如能對(duì)其加以正確應(yīng)用，不但可以提高舊橋的承載能力、剛度和耐久性，相對(duì)于重建新橋還可以節(jié)約大量的建設(shè)資金。因此，舊橋加固的關(guān)鍵就是根據(jù)其不同的缺陷與病害，采取不同的加固技術(shù)，對(duì)癥下藥．達(dá)到事半功倍之效。
1、公路舊橋檢測(cè)的內(nèi)容
1.1、舊橋檢查
橋梁檢查的目的在于通過(guò)對(duì)橋梁的技術(shù)狀況、缺陷和損傷進(jìn)行全面、細(xì)致、深入的現(xiàn)場(chǎng)檢查，查明缺陷或潛在缺陷的損傷的性質(zhì)、所在部位、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)，弄清產(chǎn)生缺陷、損傷的原因，以便正確評(píng)價(jià)橋梁質(zhì)量及其承載能力，為橋梁加固和改造設(shè)計(jì)提供具體技術(shù)資料。
1.2、荷載試驗(yàn)評(píng)定
荷載試驗(yàn)評(píng)定是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物進(jìn)行直接加載測(cè)試的一項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)工作，可直接了解橋梁在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際工作狀態(tài)及一些理論上難以計(jì)算部位的受力狀態(tài)，判別橋梁結(jié)構(gòu)的安全承載能力和使用條件；也可以確定理論上無(wú)法考慮的因素，如使用材料的勻質(zhì)性、不同齡期的不同力學(xué)特性和修建質(zhì)量等對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響。此外，荷載試驗(yàn)還常常有助于發(fā)現(xiàn)在一般性橋梁檢查中難以發(fā)現(xiàn)的隱蔽病害。試驗(yàn)部位的選擇，應(yīng)在能夠較全面反映橋梁縱橫向性能的部位，以便于能通過(guò)試驗(yàn)獲得符合實(shí)際的、需要的數(shù)據(jù)。
2、舊橋加固改造的途徑
對(duì)舊病危橋的加固維修，首先是判斷和鑒定原橋目前的受力情況，然后是結(jié)合加固方案對(duì)加固之后的承載能力進(jìn)行計(jì)算和分析，具體可采取以下幾種途徑：
2.1、改變結(jié)構(gòu)圖式
如變簡(jiǎn)支梁為連續(xù)梁，變簡(jiǎn)支梁為撐架、剛架，變懸臂梁為連續(xù)梁等，這樣可使控制彎矩降低。
2.2、外力減荷
施加與荷載效應(yīng)相反的外力，如采用體外預(yù)應(yīng)力。
2.3、內(nèi)力調(diào)節(jié)
在外荷載不變情況下，通過(guò)結(jié)構(gòu)措施使每一受力單元（如每塊板，每片梁）的分布內(nèi)力減小。如增強(qiáng)橫向聯(lián)系而減小橫向分配系數(shù)，降低荷載分布內(nèi)力。
2.4、增大斷面
增大斷面增加了原結(jié)構(gòu)的承載能力，同時(shí)也會(huì)因此而加大了自重，自重加大產(chǎn)生的內(nèi)力增量會(huì)抵消結(jié)構(gòu)承載能力的提高。此外，增大斷面還需克服一個(gè)障礙，即新增結(jié)構(gòu)面積與原有結(jié)構(gòu)的界面能否良好結(jié)合，確保新老兩部分面積是否能很好協(xié)同受力。因此這種方案的有效程度較低，但由于它直觀，容易被接受。
3、舊橋加固改造的技術(shù)方法與措施
3.1、下部結(jié)構(gòu)加固改造方法與措施
3.1.1、擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法
適用于基礎(chǔ)埋置太淺或承載力不足，且墩臺(tái)是磚石或混凝土剛性實(shí)體基礎(chǔ)時(shí)的情況。當(dāng)構(gòu)造物基礎(chǔ)具有較大的不均勻沉降，且地基土質(zhì)比較堅(jiān)實(shí)時(shí)，可采用此法進(jìn)行加固。當(dāng)基礎(chǔ)擴(kuò)大部分底部的地基承載力不足時(shí)，可采取在基礎(chǔ)擴(kuò)大部分下打入一定數(shù)量的樁以提高地基承載力。擴(kuò)大基礎(chǔ)加固時(shí)，要采取適當(dāng)措施以確保新舊基礎(chǔ)的整體連接。
3.1.2、增補(bǔ)樁基加固法
適用于墩臺(tái)樁基礎(chǔ)深度不足，或由于水流沖刷使樁基礎(chǔ)發(fā)生傾斜的情況。
3.1.3、鋼筋砼套箍或護(hù)套加固法
適用于橋梁墩臺(tái)由于基礎(chǔ)埋深不夠，或因施丁質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因?qū)е露张_(tái)開(kāi)裂破損，如出現(xiàn)貫通裂縫等，可采用鋼筋混凝i圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。如墩臺(tái)損壞嚴(yán)重，存在嚴(yán)重裂縫及大面積表面破損、風(fēng)化和剝落等病害時(shí)，則可采用圍繞整個(gè)墩臺(tái)設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)套的方法進(jìn)行加固。
3.1.4、橋臺(tái)新建輔助擋土墻加固法
適用于橋臺(tái)背墻水平力太大，引起橋臺(tái)傾斜的情況。
3.1.5、人工地基加固
當(dāng)基礎(chǔ)下面的地基十松軟而不能承受很大荷載，或上層二雖好但深層土質(zhì)不良引起基礎(chǔ)沉陷時(shí)，可采用人工地基加固方法，以提高基礎(chǔ)的承載能力。
3.2、上部結(jié)構(gòu)加固改造方法與措施
3.2.1、粘貼鋼板加固
用環(huán)氧樹(shù)脂系列黏結(jié)劑將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉緣或薄弱部位，使之與原結(jié)構(gòu)物形成整體共同受力。此法可用于提高橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗彎及抗剪承載力，同時(shí)可在一定程度上提高結(jié)構(gòu)剛度，減小撓度。提高截面的抗裂度。但由于鋼板厚度有阻，一股不超過(guò)1cm，因而它對(duì)剛度的提高效果并不顯著，如果能與加大截面法聯(lián)合應(yīng)用，則加固效果犒大大提高。
3.2.2、增大載面和配筋加固法
當(dāng)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時(shí)，通常采用增大構(gòu)件載面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。這種方法是要梁底面或側(cè)面加大尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗彎強(qiáng)度，從而提高橋梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。
3.2.3、錨噴混凝土加固法
借助高速噴射機(jī)械，將新混凝土混合料連續(xù)地噴射到已錨固好鋼筋網(wǎng)受噴面上，凝結(jié)硬化而形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面和補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。尤其適用于構(gòu)件表面形狀復(fù)雜的雙曲拱橋等。
3.2.4、粘貼鋼板（碳纖維布）加固法
當(dāng)交通量增大，主梁出現(xiàn)承載力不足，或縱向主筋出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的情況時(shí)，梁板橋的主梁出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。采用粘結(jié)劑及錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，達(dá)到提高梁的承載力的目的。
3.2.5、改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法
這種加固、改造方法是通過(guò)改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系，達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。如：在簡(jiǎn)支梁下增設(shè)支架或橋墩，或把簡(jiǎn)支梁與簡(jiǎn)支梁縱向加以連接，由簡(jiǎn)支梁變連續(xù)梁，或在梁下增設(shè)鋼桁架等加勁或疊合梁等，以減小梁內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到提高梁的承載力目的。改變結(jié)構(gòu)體系的方法有多種，但往往都需要在橋下操作，或設(shè)置永久設(shè)施，因而減少橋下凈空，或施工時(shí)會(huì)影響通航，所以必須考慮通航及橋梁排洪能力。
3.2.6、體外預(yù)應(yīng)力加固法
對(duì)于鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁或板，采用對(duì)受拉區(qū)施以體外預(yù)應(yīng)力加固，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載的作用，從而能較大幅度地提高梁的承載能力。
3.2.7、增設(shè)縱梁加固法
在墩臺(tái)地基安全性能好，并具有足夠承載能力的情況下，可采用增設(shè)承載力高和剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減少，由此使加固后的橋梁承載能力和剛度得到提高。當(dāng)增設(shè)的縱梁位于主梁的一側(cè)或兩側(cè)時(shí)，則兼有加寬的作用。為保證新舊混凝土能夠共同工作，必須注意做好新舊梁之間的橫向連接。橫向連接的方法如：企口鉸接、鍵槽聯(lián)接、焊接及鋼板鉸接等，使新增主梁與舊梁牢固聯(lián)接，可提高主梁之間的橫向連接剛度，有利于荷載的橫向分布。
3.2.8、拱圈增設(shè)套拱加固法
當(dāng)拱式橋梁的主拱圈為等截面的磚、石或混凝土等實(shí)體板拱時(shí)，且下部構(gòu)造無(wú)病害，同時(shí)橋下凈空與泄水面積容許部分縮小時(shí)，可在原主拱圈腹面下增設(shè)一層新拱圈，即緊貼原拱圈底面上，澆筑或錨噴混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一個(gè)新拱圈。
實(shí)踐證明，采用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)和拓寬措施，對(duì)恢復(fù)和提高舊危病橋的承載能力及通行能力，延長(zhǎng)橋梁使用壽命以滿足現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枰强尚械?。但舊橋加固改造是一項(xiàng)繁雜和高風(fēng)險(xiǎn)的工程，應(yīng)在正確檢測(cè)評(píng)估橋梁的病害與使用功能的前提下，在充分研究病害原因與加固要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體情況通過(guò)計(jì)算慎重確定加固方案。
