橋梁加固技術(shù)探究
2015-04-03
自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的交通設(shè)施建設(shè)進(jìn)入了快速發(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(lái)，在經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，我國(guó)的公路運(yùn)輸量呈不斷增加的趨勢(shì)。隨著運(yùn)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(jì)、施工等多方面的影響下，已無(wú)法滿足不斷增加的負(fù)荷的要求，橋梁長(zhǎng)時(shí)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(chē)輛超載情況越來(lái)越嚴(yán)重；交通運(yùn)輸量不斷的增加；橋梁各構(gòu)件及材料在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中出現(xiàn)老化；自然環(huán)境侵蝕及地質(zhì)災(zāi)害等都會(huì)不同程度的造成橋梁沉陷、裂縫等，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸?shù)陌踩詫?duì)這部分破損的橋梁進(jìn)行加固是必然的趨勢(shì)。
1 橋梁加固概述
我國(guó)目前公路上存在的橋梁很大一部分都是處于上個(gè)世紀(jì)末期修建的，當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)、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(gè)水平，在交通量少，運(yùn)行的初期通常還不會(huì)有較大的問(wèn)題出現(xiàn)。但經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了運(yùn)輸量的激增，這時(shí)橋梁的各方面功能就無(wú)法滿足當(dāng)前交通運(yùn)輸?shù)男枨蟆Ｄ壳拔覈?guó)的橋梁中危橋占有一定的比例，這些橋梁較窄，無(wú)法滿足通車(chē)的凈空及通行能力的需求，由于在設(shè)計(jì)和施工時(shí)由于存在著不完善的地方，所以長(zhǎng)年在自然環(huán)境的侵蝕及洪水的沖涮下沉降、拱起、開(kāi)裂情況嚴(yán)重，再加之超載車(chē)輛的增多，使橋梁的安全性無(wú)法保證，近幾年來(lái)，橋梁坍塌所造成的群眾生命和財(cái)產(chǎn)受到損害的事故頻繁發(fā)生，使人們對(duì)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(jìn)行重建，不僅需要耗費(fèi)大量的資金，同時(shí)也影響交通的正常運(yùn)行。所以從經(jīng)濟(jì)和保證交通運(yùn)行的角度上對(duì)破損的橋梁進(jìn)行加固改造，使其具有更高的承載力，延長(zhǎng)其使用壽命，這對(duì)現(xiàn)代的交通運(yùn)輸將起到極其重要的作用，同時(shí)又節(jié)約了大量的重建資金，所以橋梁加固所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益將是十分顯著的。
2 橋梁加固的原則
2.1 不改變?cè)ㄖY(jié)構(gòu)原則
橋梁加固是在原有的橋梁基礎(chǔ)上，對(duì)其構(gòu)件及配件進(jìn)行更換，從而增加橋梁的承載能力和通行能力。但也有特殊的情況下，需要對(duì)原有橋梁進(jìn)行重建或是改建時(shí)則需要對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)。這多數(shù)是由于原有橋梁進(jìn)行加固后也無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前交通需求時(shí)，則要進(jìn)行重建，這時(shí)則需要充分考慮到中長(zhǎng)期交通運(yùn)輸?shù)男枰诮ㄔO(shè)時(shí)也要按照現(xiàn)代橋梁的建設(shè)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。
2.2 靈活處理原則
?。?）改變?cè)械臉蛄航Y(jié)構(gòu)，用新的結(jié)構(gòu)替代原有的承載能力有限的結(jié)構(gòu)；（2）將原有結(jié)構(gòu)的構(gòu)件橫截面積增加或者擴(kuò)大，用以增加橋梁原結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度；（3）將原有的受力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，減少原結(jié)構(gòu)的受力大小；（4）加固時(shí)若用增加或擴(kuò)大橋梁截面的方式，須注重新增加部分和原來(lái)的部分的結(jié)合，讓二者能夠組成一個(gè)整體發(fā)揮加固效能；（5）對(duì)原有的結(jié)構(gòu)新增外應(yīng)力，改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的受力層次，將提高橋梁的剛度和強(qiáng)度；（6）無(wú)論使用哪一種加固方法，在施工時(shí)都應(yīng)考慮功效快、投資低、不影響交通、技術(shù)上具有可操作性、能夠持久耐用的施工要求。
3 橋梁加固設(shè)計(jì)方法
3.1 體外預(yù)應(yīng)力的加固法
這一加固方法的原理在于在橋梁下緣的受拉區(qū)域增設(shè)預(yù)應(yīng)力材料，在張拉的作用下使橋梁產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，梁體會(huì)產(chǎn)生上拱效應(yīng)，抵消了橋梁的部分自重應(yīng)力，降低殼體結(jié)構(gòu)變形速度以及裂縫的寬度，改變結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)，很大程度上將橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力提高。所以這一方法是使用最廣泛的加固方法之一，其缺點(diǎn)在于體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的防腐問(wèn)題會(huì)相應(yīng)增加橋梁的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，通常不是公路部門(mén)的首先方法。
3.2 改變結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)的加固法
這一方法主要是在改變橋梁結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)提高橋梁的承載力。具體操作如將簡(jiǎn)支梁和簡(jiǎn)支梁進(jìn)行縱向的連接，從而將簡(jiǎn)支梁變成連續(xù)梁，或者在橋梁的下方架設(shè)橋墩或者支架，又或者在梁下設(shè)置類(lèi)似鋼桁架的疊合梁及加勁梁來(lái)降低梁的外應(yīng)力，增加橋梁的承載能力。改變橋梁的結(jié)構(gòu)體系有很多的方式，不過(guò)都需要在橋下進(jìn)行施工操作或者增設(shè)永久性設(shè)施。這一方法減少了橋下的空間，在施工中會(huì)對(duì)交通造成影響，如此，在施工設(shè)計(jì)時(shí)就必須綜合考慮橋梁的通行能力和泄洪能力，另外，若使用了臨時(shí)支架進(jìn)行加固，會(huì)對(duì)原有的簡(jiǎn)支梁的受力結(jié)構(gòu)造成影響，支點(diǎn)會(huì)發(fā)生彎矩，所以在施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行受力的驗(yàn)算。
3.3 橋面補(bǔ)強(qiáng)層的加固法
即在梁的頂部鋪設(shè)一層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工時(shí)，通常先將舊橋面鑿除，這樣可以是主梁與加強(qiáng)層形成一個(gè)整體，以此來(lái)增加主梁的厚度，改變橋面的橫截面負(fù)荷分布，加強(qiáng)主梁的抗壓能力，從而提高橋梁的整體承載能力。
3.4 增加配筋及截面的加固法
當(dāng)橋梁出現(xiàn)剛度、強(qiáng)度、抗震能力及穩(wěn)定性能問(wèn)題情況時(shí)，通常采用的加固方法為增加橋梁配筋、增加橋體的構(gòu)建截面等，這種加固法主要是通過(guò)使橋體側(cè)面和梁底的面積以及增加主筋的數(shù)量，用以提高梁的有效高度及抗彎能力，以此增加橋梁的承載力，這一方法被廣泛應(yīng)用于拱橋以及梁橋的加固設(shè)計(jì)。
3.5 碳纖維或鋼板粘貼的加固法
碳纖維加固方法是新引進(jìn)國(guó)內(nèi)的一種技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)在于耐腐蝕、強(qiáng)度高，當(dāng)前正在推廣應(yīng)用，鋼板粘貼加固法主要是采用錨栓和粘結(jié)劑把鋼板粘貼錨在混凝土受拉或者其他薄弱位置固定，將加固混凝土與鋼板連成一個(gè)整體，最終提高橋梁的承載力，這一方法的優(yōu)勢(shì)在于不改變?cè)袠蛄航Y(jié)構(gòu)且施工簡(jiǎn)單，技術(shù)可靠，工藝較為成熟，近幾年得到了廣泛應(yīng)用。
結(jié)語(yǔ)
目前在發(fā)達(dá)國(guó)家已把新建橋梁放在了次要的位置，更著力于對(duì)橋梁加固的研究，橋梁加固問(wèn)題已成為全世界共同關(guān)注的重要課題。在我國(guó)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(duì)中小橋梁進(jìn)行加固改造已成為當(dāng)前特別需要關(guān)注的重要問(wèn)題，隨著我國(guó)橋梁技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，不斷的加大對(duì)現(xiàn)有破損的橋梁進(jìn)行加固改造研究力度，從而提高對(duì)橋梁維護(hù)和加固的水平對(duì)我國(guó)的交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是具有極其重要意義的。
參考文獻(xiàn)
[1]韋榮強(qiáng).橋梁加固技術(shù)探析[J].科技信息，2011.
