淺談混凝土橋梁加固方法
2016-01-25
近些年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)無論從規(guī)模上講還是從建設(shè)標準上講都有了一個大跨度、超常規(guī)的發(fā)展。橋梁作為交通干線道路的一部分，隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和公路交通量的增大，橋梁荷載呈現(xiàn)以下特點：交通量不斷增大；重型車輛和超載現(xiàn)象嚴重；超限運輸?shù)脑黾?。由于橋梁的承載能力有限，許多橋梁都會因為不堪重負出現(xiàn)了裂紋，沉陷等各種破壞。若拆除服役橋后重建新橋或換下全部服役橋主梁，架設(shè)荷載等級高的新梁，施工費時、費力，并且造價較高，因此，橋梁的加固與維修具有非常明顯的現(xiàn)實價值。
１．橋梁加固的工作內(nèi)容及步驟
橋梁加固是一種借加大或修復(fù)橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力或通過能力的措施。橋梁加固與改建工作的主要內(nèi)容包括：對服役橋上部構(gòu)件進行加固；對服役橋下部構(gòu)進行加固；拓寬橋梁的行車道或人行道；升高橋梁部構(gòu)造的高度；更換橋梁行車道路面或引橋路面結(jié)構(gòu)。橋梁的加固與改建工作應(yīng)充分利用原有部件，凡能加固的，則不宜改建。橋梁加固的工作程序一般為：檢查橋梁現(xiàn)狀及損壞情況；調(diào)查橋梁歷史技術(shù)資料及現(xiàn)有交通狀況；提出維修加固或改建方案并進行分析比；確定方案并付諸實施，即進行維修加固或施工。
2.橋梁加固常用方法
我國對橋梁加固技術(shù)探討的起步比較晚，但是隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，加固理論日益完善，在充分應(yīng)用力學(xué)效應(yīng)和新材料特性的基礎(chǔ)上形成了富有成效的橋梁加固方法。
2.1增大混凝土截面加固法
增大混凝土截面一般采用加厚橋面板和加大主梁肋的高度和寬度兩種方式。加厚橋面板，即在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土，一般先鑿除舊橋面，使加強層與原有主梁形成整體，增大主梁有效高度，提高抗壓截面強度，改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達到提高橋梁承載力的目的。加大主梁肋的高度和寬度，即當梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時，通常采用增大構(gòu)件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法，這種方法是增大梁底面或側(cè)面的尺寸，增配主筋，提高粱的有效高度和抗彎強度，從而提高梁的承載力。
2.2錨噴混凝土加固法
借助高速噴射機械，將新混凝土混合材料連續(xù)地噴射到已錨鋼筋網(wǎng)的受噴面上，凝結(jié)硬化而形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力截面，增加補強鋼筋，加強結(jié)構(gòu)的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。采用錨噴混凝土加固技術(shù)具有較高的力學(xué)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。
2.3粘貼鋼板加固法
當交通量增加，主梁出現(xiàn)承載力不足，或縱向主筋出現(xiàn)嚴重腐蝕的情況時，梁板橋的主梁會出現(xiàn)嚴重的橫向裂縫，采用粘結(jié)劑及錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以提高構(gòu)件的抗彎、抗剪能力，提高原結(jié)構(gòu)的剛度，限制裂縫的開展，改善鋼筋與混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，達到提高梁的承載能力的目的。這種加固的方法的特點是：不需要改變被加固的原結(jié)構(gòu)的尺寸；施工工藝簡單，施工質(zhì)量較容易控制。
2.4改變結(jié)構(gòu)體系加固法
通過改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系，達到提高橋梁承載能力的目的。在簡支梁下增設(shè)支架或橋墩，或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接，由簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁，或在梁下增設(shè)鋼桁架等加勁梁或疊合粱，以減小梁的內(nèi)應(yīng)力，達到提高橋梁的承載力的目的。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，減小了橋下凈空。用臨時支架加固時，改變了原簡支梁的受力體系，支點處將產(chǎn)生彎矩，故必須進行受力驗算。
2.5粘貼碳纖維加固法
粘貼碳纖維加固技術(shù)是一種新型的橋梁加固改造技術(shù)。碳纖維是一種高新材料，它有著優(yōu)異的力學(xué)性，是在幾千度的高溫下經(jīng)特殊工藝制造出的一種科技產(chǎn)品。用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑，將炭纖維粘貼固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以炭纖維布代替鋼筋作用，提高梁的承能力。使用粘貼碳纖維加固法施工工序簡單，且碳材料有著優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，材料本身質(zhì)輕高強，可以不增加結(jié)構(gòu)體積和改變結(jié)構(gòu)外形。
3.橋梁加固效果的檢測與評估
橋梁加固技術(shù)難度較大，對于施工工藝有比較高的要求。加固后需要對橋梁進行檢測和觀察，以確定加固的效果。常規(guī)的檢測方法是利用靜載試驗和動載試驗，將試驗結(jié)果與加固設(shè)計的計算結(jié)果進行對比，來判斷橋梁加固成功與否。
3.1橋梁靜載試驗。
靜載試驗通過測試橋梁結(jié)構(gòu)在試驗荷載作用下控制截面的應(yīng)變、位移或裂縫分析來判定橋梁的承載能力。荷載工作狀況選擇應(yīng)反映橋梁設(shè)計的最不利受力狀態(tài)，同時為了確保加載安全和了解結(jié)構(gòu)應(yīng)變和變位隨試驗荷載增加的變化關(guān)系，對橋梁試驗加載應(yīng)分級進行。加載設(shè)備常采用可行式車輛，測點的布置不宜過多，但要保證質(zhì)量，一般情況下，主要測點布設(shè)應(yīng)為能控制結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力和最大撓度。
3.2橋梁動載試驗
動載試驗通過測試橋梁在動載作用下的響應(yīng)，分析橋梁的頻率、阻力和振型等動力特性，根據(jù)動力響應(yīng)和動力特性進行橋梁承載力評定。橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性只與結(jié)構(gòu)本身的固有性質(zhì)有關(guān)，而與荷載等其它條件無關(guān)。橋梁在實際動荷載作用下，根據(jù)結(jié)構(gòu)各控制部位的動力響應(yīng)，如振幅、頻率、速度和加速度以及反映結(jié)構(gòu)整體動力作用的沖擊系數(shù)等，來分析結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的受力狀態(tài)。
4.結(jié)束語
任何一座“新”建的橋梁經(jīng)過若干年大自然的侵蝕和使用，終將成為一座“舊”橋。橋梁的加固維修問題已經(jīng)成為世界普遍關(guān)注的課題。我國新建橋梁技術(shù)發(fā)展較快，但橋梁養(yǎng)護維修加固技術(shù)的發(fā)展相對滯后。舊橋加固、維修將是一個永久性的技術(shù)課題，因此需要我們在舊橋檢測、評定、加固和改造工作中，創(chuàng)造和總結(jié)出多種多樣的、切實可行的技術(shù)和方法。
