淺析橋梁加固關鍵技術研究
2015-06-01
舊橋加固技術是一門新的課題。目前，我國交通事業(yè)蒸蒸日上，不少橋梁已建成投入運營中，還有不少正在建設的橋梁也即將建成投入運營。但是，由于施工質量和橋梁設計等方面的原因，使得橋梁的檢測和加固成為必要，更因為建國以來所修建的不少舊橋，由于受到當時的設計、材料、施工等方面的影響和局限，先天不足，加上不能適應目前交通量的迅猛增長，使得舊橋的檢測和加固技術顯得非常迫切。
一、橋梁加固的現狀
1、難度大
橋梁加固，不論哪種需要，都使改造工程處在一種材料、空間都受到局限的被動的技術狀態(tài)之下。
首先，已通車的橋梁，有現實的交通需要，因為要在不中斷交通的情況下進行加固，所以加固時有交通干擾。
其次是結構形式的限制。因為加固的原則一般必須利用原有結構進行，只能在原有結構上做文章，所以受到局限。
再次是新老結構結合的難題。這里包含新老結構體系的變化和過渡，還包括新老橋體的結合面。
最后，橋梁結構形式多樣，地形、地質變化差別很大，跨徑大小不同，建筑方法各異等因素，使橋梁加固成為廣泛存在而又變化多端、及其復雜的學問。
2、風險大：因為凡是要加固的橋梁，多半是危橋，結構已處在不利狀態(tài)，有的還岌岌可危。對舊橋有的缺乏原有的設計資料和施工記錄，結構內部情況不詳；現有的受力情況不一樣，很難確定其結構極限，這給舊橋的加固帶來了風險。
3、技術要求高
一方面，通常業(yè)主單位更愿意廢棄舊橋另修新橋，除非必要時菜利用舊橋采用加固措施。另一方面，由于舊橋加固方案的設計工作量大，收費低，所以一般的的設計單位不愿意承擔這樣的設計任務。
而加固設計需要良好的橋梁理論水平和力學基礎知識。確定加固方案時要能正確分析和判斷舊橋的危險程度，即其機構狀態(tài)和內力大小程度。這就需要一定的力學實驗以作結構分析的支撐。同時，加固方案實施中存在復雜性，加固方案的組織實施需要有一定施工經驗的專業(yè)隊伍。
二、加固思路
加固主要是從橋梁承載受力的角度來處理的。
首先，加固和維修養(yǎng)護所起的作用是不同的，維修養(yǎng)護是橋梁保持正常運營狀態(tài)的保護性和預防性的工作，而加固卻是從承載受力的角度來處理的。
其次，橋梁不能承受原設計載重要求，應該通過加固恢復其原有的承載力。
再次，原設計的荷載標準不能滿足現在的交通要求，要求提高到一個新的標準。
最后，橋梁要通過一次性的特重荷載，要求采用臨時性加固措施，使原結構不受破壞，過后恢復正常。
一般來說加固方案可以考慮減少內力或增大斷面，也可以應用加固新材料。
三、加固原則
隨著我國國民經濟的日益發(fā)展，交通運輸量的迅速增長，橋梁加固就是通過對橋梁結構物的補強加固及拓寬等工作，改善結構性能，恢復和提高橋梁結構的安全度，提高其承載力和通過能力，以延長橋梁的使用壽命，滿足并適應發(fā)展了的交通運輸的要求。橋梁的加固技術隨著先進的科技手段在不斷地更新。作為一種后處理的技術，橋梁的維護和檢測評估也受到了專業(yè)人士的不斷關注并且取得了一定了成果。但是我們不能因為有了先進的加固技術而忽略了橋梁的設計、施工和維護質量，橋梁工作者應該從橋梁損壞的源頭來避免破壞的發(fā)生，當我們的先進橋梁加固技術無用武之地時，才能說明我們的橋梁質量是完好的，這才是橋梁工作者的最終目的。若將其拆除重建，不僅要耗費人力財力，而且工期也較長；若能有計劃、有步驟的對現有舊橋進行加固改造，橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性，帶來較大的經濟和社會效益。因此，加固設計必須本著“牢固可靠、簡便耐用、經濟適用”的基本原則。
四、加固方法
加固，簡單來說，就是通過一定的措施使構件乃至整個結構的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。目前加固方法有：
1.拱腳、拱頂加固法
在拱橋加固中，適當降低橋面標高，對上下部構造而言，一般是有利的。降低橋面標高之后，相當于減去了一層均布恒載，自重減輕了，顯然對下部構造有利。
拱腳、拱頂加固法對拱頂截面也是有利的。彎矩影響線的正面積均大于影響線的負面積，減去的均布恒載在拱頂和拱腳都是產生負彎矩，故有利于拱頂（拱頂截面為正彎矩控制設計）。鑒于拱腳負彎矩較大時，在拱背混凝土中多配點鋼筋即可解決問題，而拱頂正彎矩較大時，不便增加受拉鋼筋，因而在加固拱橋時，用增大拱腳負彎矩的辦法來減小拱頂正彎矩，通常是有利的。
2.粘鋼加固法
結構粘鋼加固是一種建筑結構工程的加固新技術。用特制的結構膠粘劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構的表面，能達到加固和增強原結構強度和剛度的目的。結構粘鋼加固方法，與其他的加固方法比較，有許多獨特的優(yōu)點和先進性。
?。?）堅固耐用:經過多年來的工程實踐，已經證明完全能保證加固工程的質量，結構的強度和剛度都能滿足設計的要求。膠粘劑老化試驗耐久性能滿足要求。粘鋼加固后的結構試驗，也證明強度和剛度的設計方法是正確的和可靠的。
?。?）施工快速:在保證粘鋼加固結構質量的前提下，快速完成施工任務，并能根據業(yè)務要求，在不停產不影響使用的情況下完成施工。
3.橋墩加固法
橋梁下部結構加固的主要目的是提高橋墩的整體承載能力。如橋墩發(fā)生了結構性損傷，可以用外包混凝土、粘貼鋼板或碳纖維的方法進行加固。但是對于實體橋墩等橫向剛度比較大的結構，其狀態(tài)變化主要是由地基所引起，此時可重點從回填硬土或者對地基進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。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，針對不同的部位、不同的構件、不同的改造原因同時采用了幾種不同的方法。如宜賓馬鳴溪金沙江大橋的加固，采用了增加構件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補強加固法；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、橋面層補強加固法；紹興斗門大橋的加固，采用了增加構件加固法、橋面層補強加固法等等。
4.噴射混凝土加固法
噴射混凝土是借助噴射機械，利用壓縮空氣或其他動力，將按一定比例配合的拌和料，通過管道運送并高速噴射到受噴面上凝結硬化而成的一種混凝土，它不是以振動來搗實混凝土，而是在噴射時，由水泥與集料的反復連續(xù)撞擊而使混凝土壓實，同時又可采用較小的水灰比，因而它具有較高的力學強度和良好的耐久性。目前比較流行的是噴射合成纖維混凝土，也就是在噴射混凝土中摻入三維分布的合成纖維來改善混凝土性能。噴射合成纖維混凝土具有被噴射混凝土抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、粘結強度高的優(yōu)點。
5.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面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，從而達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)需在梁底進行，施工難度較大且施工質量難以控制，因此，盡管在某些情況下費用并不太大，但以上因素制約了該技術的廣泛應用，一般用于T型截面梁的加固維修。
6.碳纖維加固法
碳纖維加固技術是近幾年內才由國外引進的一種新技術，因其強度高，耐腐蝕，且施工簡便等優(yōu)點，目前已廣泛應用于實際工程中。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用受到限制。
五、加固方案的選擇
確定加固方案?？紤]的主要因素有：橋梁結構型式；橋位地形、水文、自然狀況；橋梁現狀分析研究結論；施工技術水平；能否封閉交通；預期加固效果；資金投入量等。
結束語：橋梁加固應在不斷總結經驗和技術進步的基礎上形成專門規(guī)范，同時要重視對加固后的橋梁進行檢測和觀察，以確定加固的效果。橋梁加固后的上部結構通常是用靜載或動載試驗，將試驗結果與加固設計的計算結果進行對比，來判斷橋梁加固成功與否。但對下部結構而言，不方便進行荷載試驗，通過其頻率變化來定量評估加固效果。橋梁的加固技術是新技術，為指導加固技術的應用，需提出一整套完整的實用性橋梁檢測、評定與加固成套的技術規(guī)范，為我國危舊橋的改造提供技術支持，確保危舊橋的改造工作科學合理，使橋梁加固做到“有章可循”、“有法可依”。
