橋梁維修與加固方法研究綜述
2015-07-29
近年來(lái)，隨著我國(guó)公路，鐵路交通事業(yè)蒸蒸日上，營(yíng)運(yùn)要求的不斷提高，高速公路，高速鐵路以及客運(yùn)專線鐵路已經(jīng)成為建設(shè)的主流，但是，隨著我國(guó)目前交通量的迅猛增長(zhǎng)和行車速度標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，使得由于早期施工條件，橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及等方面的原因制約的我國(guó)存在的不少舊橋，故其結(jié)構(gòu)裂縫加固已經(jīng)成為迫切的需要。
一、 舊橋使用的現(xiàn)狀以及加固的意義和社會(huì)價(jià)值
據(jù)近年來(lái)的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)約有危橋4000余座，總長(zhǎng)度達(dá)13萬(wàn)延米，嚴(yán)重影響了交通安全，同時(shí)，舊橋存在巨大的社會(huì)財(cái)富，與拆除重新建橋相比，橋梁加固的費(fèi)用僅相當(dāng)于其1/8-1/7，有些交通發(fā)達(dá)國(guó)家，其橋梁建設(shè)的重點(diǎn)已放在舊橋技術(shù)改造方面，而新建橋降為次要地位。
二、 對(duì)公路舊橋的評(píng)定
公路舊橋的評(píng)定，具體地講，應(yīng)該包括評(píng)定中采用的方法和相應(yīng)采用的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定中采用的方法亦指對(duì)橋梁評(píng)定時(shí)采用的手段及其適用的范圍和條件。其內(nèi)容也包括方法使用的過(guò)程和評(píng)定結(jié)果的表達(dá)。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)所有采用的評(píng)定方法根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，試驗(yàn)結(jié)果和工程技術(shù)人員成熟的經(jīng)驗(yàn)所制定的分類等級(jí)，在工程上，習(xí)慣把評(píng)定中采用的方法和評(píng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱為評(píng)定方法。
對(duì)舊橋進(jìn)行評(píng)定的工作遠(yuǎn)比新橋設(shè)計(jì)復(fù)雜得多。多年來(lái)，國(guó) 內(nèi)外的橋梁工作者們一直致力于解決這個(gè)問(wèn)題，他們?cè)诟髯缘墓こ虒?shí)踐和研究中提出了各種舊橋評(píng)定的方法，這些方法大致歸納為（1）根據(jù)外觀調(diào)查進(jìn)行評(píng)定的方法。（2）采用以分析計(jì)算為主的評(píng)定方法。（3）荷載試驗(yàn)的評(píng)定方法。（4）專家系統(tǒng)的評(píng)定方法。
三、公路舊橋的檢測(cè)工作
?。ㄒ唬┡f橋破損荷度。對(duì)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)，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。
?。ǘ┖奢d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?？芍苯恿私鈽蛄涸谠囼?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)，差別橋梁結(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。
（三）舊橋加固方案的選擇。加固方案與諸多因素有關(guān)，?？紤]的主要因素：橋梁結(jié)構(gòu)型式，橋位地形，水文，自然狀況，橋梁現(xiàn)狀分析研究結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)水平，能否封閉交通，預(yù)期加固效果，資金投入量等。合理的加固方案是將上述加固方法優(yōu)化組合，體現(xiàn)出加固效果及經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：不同的加固方法有對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，加固后的橋梁結(jié)構(gòu)承載能力提高幅度受原結(jié)構(gòu)的制約，如原結(jié)構(gòu)配筋率，截面尺寸等，不可能無(wú)限制地提高承載能力。
四、加固方法
?。ㄒ唬┙Y(jié)構(gòu)性加固。（1）體外預(yù)應(yīng)力加固法。體外預(yù)應(yīng)力法的加固原理是在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料，通過(guò)張拉對(duì)梁體產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，在此偏心壓力作用下，使梁體發(fā)生上拱，抵消部分自重應(yīng)力，減小了結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度，改善了結(jié)構(gòu)受力，能夠較大幅度提高結(jié)構(gòu)承載力，目前常用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法和外部預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法兩種。（2）粘貼鋼板或碳纖維（CFRP）加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載能力的目的。該方法具有基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的尺寸，施工簡(jiǎn)單，技術(shù)可靠，短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)，在鋼筋混凝土橋梁的加固維修中為公路部門(mén)廣泛采納，是近幾年來(lái)應(yīng)用最多的加固方法。（3）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(cè)面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，從而達(dá)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(guò)程中全部的作業(yè)需要在梁底進(jìn)地，施工難度較大且施工質(zhì)量難以控制，因此盡管在某些情況下費(fèi)用并不太大，但以上因素制約了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。一般用于T型截面梁的加固維修。（4）改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法。改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法是通過(guò)改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)整體承載能力的目的，是一種變被動(dòng)為主動(dòng)的加固方法，這種技術(shù)具有提高結(jié)構(gòu)承載力，增大結(jié)構(gòu)剛度，減小撓度等優(yōu)點(diǎn)。但該加固方法施工改造時(shí)一般要涉及到橋面鋪裝的再處理，增加了改造費(fèi)用且加固效果受負(fù)彎矩區(qū)施工質(zhì)量影響較大，目前極少單獨(dú)采用。
?。ǘ┓墙Y(jié)構(gòu)性加固。（1）鋼纖維混凝土修復(fù)橋面鋪裝層。對(duì)橋面鋪裝層的嚴(yán)重破損，可考慮采用鋼纖維混凝土復(fù)，這種材料具有高強(qiáng)度，抗裂能力強(qiáng)，抗沖擊耐磨耗等性能，可延長(zhǎng)橋面的使用壽命，在不增加橋梁恒載的情況下，改善梁的結(jié)構(gòu)受力性能。（2）伸縮縫的更新改造。在橋梁維修中，SFE三防型伸縮縫在大型橋梁上的應(yīng)用情況良好，仿毛肋伸縮縫在大，中型橋梁的大量使用，效果明顯，TST，F(xiàn)G系列橋梁無(wú)縫伸縮縫，在中小行橋梁上也得到廣泛使用。
（三）U型高橋臺(tái)加固。（1）預(yù)應(yīng)力錨索框架法。該加固法采取在U型橋臺(tái)前端和兩側(cè)墻外加套40CM的鋼筋混凝土，并在兩側(cè)墻增設(shè)水平預(yù)應(yīng)力索對(duì)錨和前墻增設(shè)地錨的方案。該方案適用于不能中斷交通又無(wú)法架設(shè)便橋的高橋臺(tái)病害修復(fù)。（2）錨桿配合鋼筋混凝土抱箍法。該加固法采取臺(tái)腔與橋臺(tái)基礎(chǔ)持力層進(jìn)行壓漿固化，再打入錨桿與槽鋼抱箍，最后在U型橋臺(tái)前墻和兩側(cè)墻外加套25CM的鋼筋混凝土，新舊墻體采用錨桿連接形成整體，該方案適用于地基承載力不足，且施工處理不到位，造成橋臺(tái)前墻下沉。
五、加強(qiáng)橋梁養(yǎng)護(hù)管理的措施
?。ㄒ唬┨岣邔?duì)橋梁養(yǎng)護(hù)的認(rèn)識(shí)。尤其是公路管理部門(mén)的基層單位這一點(diǎn)至關(guān)重要。橋梁是公路的造物的重要組成部分。
?。ǘ┏闪９懿块T(mén)。各級(jí)公路管理機(jī)構(gòu)設(shè)置專職的橋梁養(yǎng)護(hù)工程師，并保持其人員的相對(duì)穩(wěn)定。橋梁養(yǎng)護(hù)工程師需經(jīng)上級(jí)管理單位組織技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，考核，取得資格認(rèn)證，每座大中橋梁在橋梁明顯位置設(shè)置責(zé)任牌，責(zé)任牌上注明，橋梁養(yǎng)護(hù)責(zé)任人，橋梁工程師，巡查人員，予以公示。
?。ㄈ┕放f橋的管理。加強(qiáng)公路舊橋的管理并維修和加固。使其處于正常的工作狀態(tài)。充分發(fā)揮舊橋的作用，是公路管理部門(mén)的一項(xiàng)主要任務(wù)。（1）對(duì)于經(jīng)常過(guò)大件的中段，就應(yīng)該對(duì)該路段的大小橋梁進(jìn)行重點(diǎn)檢查和管理，收集原始檔案材料，掌握其動(dòng)態(tài)，針對(duì)其技術(shù)和承受能力編制相應(yīng)的加固處理方案，需要報(bào)批的及時(shí)按程序報(bào)批。（2）在施工中針對(duì)其技術(shù)要求，嚴(yán)格按照已批準(zhǔn)的加固方案進(jìn)行施工，注意抓重點(diǎn)，關(guān)鍵工程。（3）重視加固工程的原始資料的收集和整理工作，為今后的加固工作積累經(jīng)驗(yàn)。（4）充分調(diào)動(dòng)基層單位的積極性，正確處理責(zé)，權(quán)，利的關(guān)系。
?。ㄋ模┘訌?qiáng)各級(jí)各類人員的培訓(xùn)。橋梁是一種專業(yè)性，技術(shù)性較復(fù)雜的建筑物，由于目前公路養(yǎng)護(hù)管理單位在橋梁養(yǎng)護(hù)方面大多缺乏專門(mén)的技術(shù)人員和技術(shù)工人，即使有非專業(yè)管理人員，其橋梁養(yǎng)護(hù)管理方面的知識(shí)，專業(yè)技術(shù)也是比較缺乏的。
結(jié)束語(yǔ)
橋梁的加固維修技術(shù)是最近幾年興起的一門(mén)新技術(shù)，為了指導(dǎo)橋梁加固技術(shù)的應(yīng)用，需提出一整套完整的實(shí)用性公路橋梁檢測(cè)，評(píng)定與加固成套的技術(shù)規(guī)范，為我國(guó)公路危舊橋的改造提供技術(shù)支持，確保危舊橋的改造工作科學(xué)合理，經(jīng)濟(jì)安全，使得橋梁加固維修工作做得更好，相應(yīng)延長(zhǎng)使用壽命。
