淺談橋梁加固技術(shù)的研究
2016-04-18
自改革開放以來，我國的交通設(shè)施建設(shè)進人了快速發(fā)展階段。橋梁作為交通干線的重要組成部分，是交通暢通的重要保證，所以，保證橋梁的使用性能是具有極其重要意義的。近年來，在經(jīng)濟的快速發(fā)展下，我國的公路運輸量呈不斷增加的趨勢。隨著運輸量的不斷增加，很大一部分橋梁由于在建設(shè)之初在材料、設(shè)計、施工等多方面的影響下，已無法滿足不斷增加的負(fù)荷的要求，橋梁長時間的處于超負(fù)荷承力狀態(tài)，破損情況嚴(yán)重。導(dǎo)致橋梁破損的情況是多方面的，如止前車輛超載情況越來越嚴(yán)重；交通運輸量不斷的增加；橋梁各構(gòu)件及材料在長時間的使用過程中出現(xiàn)老化；自然環(huán)境侵蝕及地質(zhì)災(zāi)害等都會不同程度的造成橋梁沉陷、裂縫等，嚴(yán)重影響交通運輸?shù)陌踩?，所以對這部分破損的橋梁進行加固是必然的趨勢。
1.橋梁加固概述
我國目前公路上存在的橋梁很大一部分都是處于上個世紀(jì)末期修建的，當(dāng)時的設(shè)計、施工標(biāo)準(zhǔn)及材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都處于較低的一個水平，在交通量少，運行的初期通常還不會有較大的問題出現(xiàn)。但經(jīng)濟的發(fā)展帶動了運輸量的激增，這時橋梁的各方面功能就無法滿足當(dāng)前交通運輸?shù)男枨?。目前我國的橋梁中危橋占有一定的比例，這些橋梁較窄，無法滿足通車的凈空及通行能力的需求，由于在設(shè)計和施工時由于存在著不完善的地方，所以長年在自然環(huán)境的侵蝕及洪水的沖涮下沉降、拱起、開裂情況嚴(yán)重，再加之超載車輛的增多，使橋梁的安全性無法保證，近幾年來，橋梁坍塌所造成的群眾生命和財產(chǎn)受到損害的事故頻繁發(fā)生，使人們對橋梁的安全性提出了更高的要求。
由于很大一部分橋梁都有不同程度的破損情況，但橋梁的整體還較為完好，如果盲目的把所有破損的橋梁都推倒進行重建，不僅需要耗費大量的資金，同時也影響交通的正常運行。所以從經(jīng)濟和保證交通運行的角度上對破損的橋梁進行加固改造，使其具有更高的承載力，延長其使用壽命，這對現(xiàn)代的交通運輸將起到極其重要的作用，同時又節(jié)約了大量的重建資金，所以橋梁加固所帶來的經(jīng)濟效益將是十分顯著的。
2.橋梁加固技術(shù)的研究現(xiàn)狀
所謂橋梁加固技術(shù)就是通過一些有效的技術(shù)措施，使受損橋梁結(jié)構(gòu)恢復(fù)其原有的技術(shù)功能，或通過改變結(jié)構(gòu)的傳力途徑而減少構(gòu)件的荷載效應(yīng)，或在已有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提高結(jié)構(gòu)的承載能力，以滿足新的承載條件和使用功能的要求。橋梁加固技術(shù)還可用于新橋梁的建設(shè)上，用于加強橋梁穩(wěn)固屬性，減少橋梁維修費用，盡量使其滿足若干年后的使用性能。隨著我國交通網(wǎng)絡(luò)的日益完善，面臨數(shù)量龐大的舊橋、危橋改造工程，只有找到快速、有效、可靠、科學(xué)的加固技術(shù)才能使交通更加滿足于現(xiàn)代化經(jīng)濟對橋梁的承載力要求。隨著科技的進步以及人們對橋梁加固技術(shù)的研究不斷前行，橋梁的結(jié)構(gòu)性加固和非結(jié)構(gòu)性加固以及U型高橋臺加固、橋墩加固都得到長足的發(fā)展。結(jié)構(gòu)性加固法包括體外預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維（CFRP）加固法、增大截面和配筋加固法、轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)加固法、增設(shè)主梁加固法、錨噴混凝土加固法以及增長橫向接洽加固法等等；非結(jié)構(gòu)性加固法包括鋼纖維混凝土修復(fù)法、伸縮縫法等；U型高橋臺加固法有預(yù)應(yīng)力錨索框架法、錨桿配合鋼筋混凝土抱箍法等；橋墩加固法有外包混凝土、粘貼鋼板或碳纖維法、回填硬土法、地基注漿法、抬樁法、鋼筋混凝土套箍法等。同一座橋梁，由于需要加固的部位不同，采用的加固方法也不同，因此，許多加固方法都是配合著使用，達(dá)到對橋梁整體性能的加固目的。橋梁加固技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)處于技術(shù)成熟的階段，對眾多的橋梁改造工程起著非常重要的作用。
3.橋梁加固技術(shù)的必要性
橋梁修建之后，經(jīng)過若干年的使用之后，就會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)老化、承載能力下降，或者由于修建初標(biāo)準(zhǔn)低，不能滿足新交通發(fā)展對橋梁荷載的要求，另外，有的橋梁修建時設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)合理，使用一定時段后，結(jié)構(gòu)基本完好，但橋梁遇到某種特殊情況需要臨時加強的，這些橋梁在我國橋梁總數(shù)中占有較大的比例，如果不及時對其進行加固，勢必影響到我國交通運輸業(yè)的發(fā)展，近而影響到我國區(qū)域經(jīng)濟及整個國民經(jīng)濟的發(fā)展。其次，由于橋梁在修建時，施工單位為了追求跟前利益而偷工減料，不按圖紙施工，使得橋梁在建成后就存在安全隱患，這種橋梁也必須通過對相應(yīng)部位的加固才能保證橋梁的正常使用。在市場經(jīng)濟的作用下，所有的企業(yè)及個人都在把發(fā)展的目標(biāo)定位在經(jīng)濟增長上，因此帶來的運輸車輛超載問題同樣加大了橋梁的破壞范圍，使得橋梁的加固迫在眉睫。加固橋梁是增加橋梁的穩(wěn)固性能，加強橋梁的荷載能力，避免橋梁的坍塌的有效手段，是減少交通事故和經(jīng)濟損失的必要途徑。
4.橋梁加固技術(shù)的適應(yīng)性
橋梁加固技術(shù)方法很多，每種方法都有自己的適用范陶，應(yīng)根據(jù)橋梁相應(yīng)部位的損壞情況選擇適應(yīng)的加固技術(shù)，有效保證橋梁的加固成功。
4.1碳纖維加固法適應(yīng)性。碳纖維加固技術(shù)采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)，來達(dá)到與原橋體共同承受荷載，對原鋼筋應(yīng)力起到加固和補充作用。這種加固方法具有較強的耐腐蝕性、持久性以及可操作性，適應(yīng)于結(jié)構(gòu)梁、板抗彎、抗剪加固，能夠有效加強原構(gòu)件的荷載，提高穩(wěn)固性能。
4.2粘貼鋼板加固適應(yīng)性。粘貼鋼板加固混凝土技術(shù)目前已經(jīng)很成熟，這種加固技術(shù)不改變原結(jié)構(gòu)的尺寸、施工簡略、技巧可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點，在鋼筋混凝土橋梁的加固維修中為公路部門廣泛采用。這種加固方法適用于補充原結(jié)構(gòu)鋼筋量的不足，增強構(gòu)件的抗性，對所加固構(gòu)件的剛度提高也具有一定的效果。在混凝土構(gòu)件表面粘貼鋼板時，增加抗剪螺栓效果更好。
4.3化學(xué)植筋加固技術(shù)適應(yīng)性。化學(xué)植筋加固技術(shù)以其高承載力、密封性好及無膨脹力，操作簡單方便環(huán)保等優(yōu)點適用于新增構(gòu)件的鋼筋生根工作。
4.4噴射混凝土加固技術(shù)適應(yīng)性。噴射混凝土加固技術(shù)是采用壓力將預(yù)先拌好的特殊料噴射到受噴面上，受噴面上的料經(jīng)過凝結(jié)硬化形成混凝土。這種加固技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，以噴射混凝土中摻入三維纖維來提高混凝土性能。這種加固技術(shù)適用于橋臺、橋墩、梁、橋板的修復(fù)和加固。
4.5環(huán)氧樹脂低壓灌縫加固技術(shù)適應(yīng)性。環(huán)氧樹脂低壓灌縫的機械操作性強，粘合力高，具有防侵蝕、防水的優(yōu)點，而且其參透性能高，在裂縫施工中易于灌縫和涂敷。這種加固技術(shù)耐沖抗震，適應(yīng)于交通量高而頻繁的橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)（如橋臺、橋墩、梁、橋板、護欄、橋拱等）的粘接、修復(fù)和加固。
4.6增加體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的適應(yīng)性。體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，是加固橋梁的有效方法之一。體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)施工工期短，減小結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度、改善結(jié)構(gòu)受力，能夠較大幅度的提高結(jié)構(gòu)承載力，但美中不足之處是加固后的外觀差。這種加固技術(shù)適用性橋梁的主梁、墩柱的修復(fù)和加固。
5.結(jié)束語
目前在發(fā)達(dá)國家已把新建橋梁放在了次要的位置，更著力于對橋梁加固的研究，橋梁加固問題已成為全世界共同關(guān)注的重要課題。在我國現(xiàn)有的橋梁中，出現(xiàn)破損情況的橋梁多集中在中小橋梁中，所以對中小橋梁進行加固改造已成為當(dāng)前特別需要關(guān)注的重要問題，隨著我國橋梁技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，不斷的加大對現(xiàn)有破損的橋梁進行加固改造研究力度，從而提高對橋梁維護和加固的水平對我國的交通運輸和經(jīng)濟發(fā)展是具有極其重要意義的。
