淺談舊橋加固的原則和方法
2013-06-27 來源：中國橋梁網(wǎng)
1、舊橋加固的意義
改革開放以來，特別是在進(jìn)入二十一世紀(jì)后，我國的公路，橋梁建設(shè)取得了爆炸式的發(fā)展。但在高速發(fā)展的同時(shí)，也出現(xiàn)了很多問題。橋梁在營運(yùn)使用過程中，由于超載等原因產(chǎn)生較大的損壞，承載力，強(qiáng)度降低，或由于交通運(yùn)輸?shù)娜找娣泵?，橋梁承載能力和通過能力不官 滿足要求就是這其中最為突出的問題之一。解決舊橋承載能力和通過能力不足的問題。通常由兩種方案可供選擇：—是拆除舊橋后重建新橋，或者采取加固措施。相對(duì)而言，前者施工費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，而且造價(jià)較高，后者所需費(fèi)用節(jié)約很多，—般僅為新建橋梁的1/10至3/10。
相比較而言，采用維修加固，提高橋梁的承載能力和通過能力，是提高現(xiàn)有橋梁經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省投資和減少人力，物力的重要途徑。
2、舊橋加固的原則
2．1需要加固的狀況
隨著橋梁的投入運(yùn)營，相繼會(huì)出現(xiàn)一些問題，那么，出現(xiàn)什么問題后需要加固呢?筆者認(rèn)為在出現(xiàn)以下幾種情況后需要對(duì)舊橋作加固處理。
2．1．1橋梁的承載能力不足。按照現(xiàn)行需要通行的車輛進(jìn)行驗(yàn)算不能滿足強(qiáng)度要求，或者由于重型車輛的增加，導(dǎo)致原有橋梁因承載能力不夠而發(fā)生的損壞現(xiàn)象。
2．1．2在荷載的長期作用下，或由于其他原因造成的橋梁局部破損，如表面混凝土脫落，裂縫等。對(duì)橋梁的損壞程度直作出評(píng)估，若出現(xiàn)混凝土大面積脫落，鋼筋外漏，混凝土大范圍裂縫，或者裂縫寬度超過規(guī)范許可的范圍等較為嚴(yán)重的損壞時(shí)，影響了車輛的正常通行，不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，則必須對(duì)破壞部位，桿件進(jìn)行加固，若損壞程度較輕，則進(jìn)行修補(bǔ)即可，無需加固。
2．1．3由于道路改建，擴(kuò)建，或者交通量增大等原則，原有橋梁的寬度不足，影響了車輛通過能力時(shí)，應(yīng)對(duì)舊橋進(jìn)行拓寬加固處理。
2．1．4橋梁的整體或者局部的剛度不足。已影響正常使用時(shí)，為提高其剛度，需對(duì)原有舊橋進(jìn)行加固。
2．2經(jīng)濟(jì)性。適用性原則。
在舊橋加固時(shí)，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，綜合考慮各種加固方法的費(fèi)用，效益．材料和施工的因素，選擇適用，經(jīng)濟(jì)的舊橋加固方法。
2．3整體性原則
無論采取哪種方法加固，都應(yīng)特男Ⅱ注意舊橋新加部分與原有部分韻結(jié)合部位，要采取措施，使這兩部分密實(shí)，牢固的結(jié)合在一起，使其成為—個(gè)整體，共同承受外身∈荷載。
3、橋梁加固的主要方法
3．1加大截面的加固法
加大截面法，也稱為外包混凝土加固法，是用增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面積和配筋進(jìn)行加固的一種方法。這種加固方法要求被加固的橋梁下部結(jié)構(gòu)能承受更多的自重，能夠提供更高的的承載力。通常情況下，以增加橋面板，或者加大主梁的梁肋寬度為主。
3．2鋼板粘貼或增設(shè)其他鋼梁，形成組合粱的一種加固法
用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑，將鋼板戚槽鋼），粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部分，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板代替鋼筋作用，以提高梁的承載能力，增大延性，目4度和滿足正常使用要求的加固方法。這種方法有如下的優(yōu)點(diǎn)：
3．2．1不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu)物。
3．2．2加固過程幾乎不增大原結(jié)構(gòu)的尺寸。
3．2．3盡管工程質(zhì)量要求高，但施工時(shí)并不要求高級(jí)的專門技術(shù)人員操作。
3．2．4能在短期內(nèi)完成加固工程。
3．3預(yù)應(yīng)力加固法
預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法，適用于要求提高承載力，剛度和抗裂性以及加固后所占用空間小的橋梁，可分為預(yù)應(yīng)力拉桿加固和預(yù)應(yīng)力撐桿加固，其中預(yù)應(yīng)力拉桿加固主要用于受彎構(gòu)件，以梁身為錨固體，通過預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)梁的受拉區(qū)域施加外力，以抵消結(jié)構(gòu)本身的自重，減少車輛荷載作用下的應(yīng)力，能夠減少梁體出現(xiàn)過多的裂縫，減小裂縫寬度。預(yù)應(yīng)力撐桿加固主要用于橋梁下部結(jié)構(gòu)的軸心受壓墩柱，但實(shí)際中應(yīng)用較少。
3．4改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法
此法是改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系，達(dá)到提高混凝土承載能力的目的。如：在簡支梁下增設(shè)支架或者橋墩，或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接，由簡
支變連續(xù)，或在梁下增設(shè)結(jié)合梁等，以減小梁內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到提高梁的承載力的目的。
改變結(jié)構(gòu)體系的方法有很多種，但往往都需要在橋下操作，或設(shè)置永久設(shè)施，因而減小橋下凈空，或施工時(shí)會(huì)影響通航，所以必須考慮通航及橋
梁的排洪能力。但是，該法由于加固效果較好，目前也是常用來作解 臨時(shí)通行超重車輛的一種加固措施。重車通過后，臨時(shí)支撐可以隨后拆除，故
對(duì)通航影響不大，不影響河道排洪能力。
當(dāng)然，用臨時(shí)支撐或支架加固時(shí)，改變了原簡支梁的受力體系，支點(diǎn)處將產(chǎn)生負(fù)彎矩，故必須進(jìn)行受力驗(yàn)算。
3．5 FPR復(fù)合材料加固橋梁技術(shù)
20世紀(jì)80年代中期，Maier指出復(fù)合材料和混凝土梁，板相結(jié)合可以極大提高梁，板強(qiáng)度。隨后，該技= 準(zhǔn)日本得到廣泛的應(yīng)用，修復(fù)了大量的舊橋。FRP復(fù)合材料加固已經(jīng)成為日本橋梁地震，抗風(fēng)加固的首選技術(shù)。
FPR（fiber reinforced p0lyTn神由纖維及網(wǎng)型樹脂兩部分構(gòu)成。纖維提供強(qiáng)度，樹脂固定纖維位置，并將荷載均勻分布到纖維上去。同時(shí)，它也能將纖維連接到結(jié)構(gòu)表面。目前經(jīng)常使用的兩種纖維形式是E一玻璃纖維以及碳纖維，雖然苯倫纖維強(qiáng)度更大，但應(yīng)用時(shí)難以加工處理，實(shí)際應(yīng)用并不多，目前還處于研究中，樹脂一般應(yīng)用環(huán)氧樹脂即可。
FRP復(fù)合材料并不承擔(dān)結(jié)構(gòu)的負(fù)載，但可以使混凝土，鋼筋更加有效的工作?；炷劣辛己玫氖軌盒阅?，但是其受拉很差。FRP復(fù)合材料的應(yīng)用可以有效的防止混凝土受拉破壞，從而大大提高結(jié)構(gòu)的承載能力。
與傳統(tǒng)的粘貼鋼板法相比，F(xiàn)PR復(fù)合材料加固法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：
3．5．1高強(qiáng)高效。由于該復(fù)合材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，可充分利用其高強(qiáng)度，高模量的特點(diǎn)來提高混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，改善其受力性能，達(dá)到高效修補(bǔ)加固的目的，這對(duì)于抗震修補(bǔ)加固補(bǔ)強(qiáng)尤其重要。
3．5．2施工便捷，工效高，施工時(shí)間短，施工人員少，不需要大型施工機(jī)具和現(xiàn)場固定設(shè)備，施工占用場地少。
3．5．3具有極佳的腐蝕性和耐久性，可抗拒各種酸，堿，鹽的腐蝕；并且FRP復(fù)合材料本身也可以對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，達(dá)到雙重修補(bǔ)加固的目的。
3．5．4適用面廣?？蛇m用各種橋梁結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)形狀，如矩形，圓形，曲面結(jié)構(gòu)等；各種橋梁構(gòu)件，如梁，板，柱，節(jié)點(diǎn)，拱，墩的修補(bǔ)和加固，且不改變形狀，不影響結(jié)構(gòu)的外觀。
3．5．5施工質(zhì)量容易保證。由于FPR材料是柔性的，即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整，也基本可以保證近100％的有效粘貼率；另外，即便是發(fā)現(xiàn)粘貼固化后表面局部有氣泡，也很容易作修補(bǔ)。
4、結(jié)語
討論了當(dāng)前舊橋加固的特點(diǎn)，主要原則和常用的幾種加固方法，并著重討論了FRP復(fù)合材料在舊橋加固中的應(yīng)用。該種方法具有優(yōu)異的力學(xué)性能，化學(xué)穩(wěn)定性，材料本身具有強(qiáng)度高，質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，雖然目前加固費(fèi)用較高，但是相信這種新材料，新技術(shù)，經(jīng)過更多的工程實(shí)踐的檢驗(yàn)和完善，—定會(huì)有更大的應(yīng)用前景。
