淺談橋梁加固的主要方法和技術(shù)
2015-06-09
前 言：
我國正處在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高峰時期，交通部門的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展尤為迅速，橋梁工程在鐵路建設(shè)中占有非常重要的地位，橋梁在鐵路設(shè)計中所占的比重越來越大。但是由于在橋梁設(shè)計和施工中不可避免地存在這樣那樣的問題，使得橋梁檢測和橋梁加固成為必要，所以對舊橋加固的研究也顯得非常迫切。
橋梁需要加固的原因
1、建設(shè)期的規(guī)劃失誤，已不能承受現(xiàn)代運輸壓力。
2、由于設(shè)計及施工的缺陷以及各種不利環(huán)境使得橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土及鋼筋腐蝕嚴重。
橋梁耐久性差和年久老化。我國在20世紀60-70年代修建的橋梁，大部分仍在服役，由于年久失修、失養(yǎng)，已不適應交通量日益增長的需要。
4、外界不利荷載的影響使得橋梁結(jié)構(gòu)安全性下降。在我國，造成此種情況的最大原因是在公路上行駛的貨車大多數(shù)超載、超限行駛，致使20％以上的橋
梁出現(xiàn)安全隱患。
5、設(shè)計和施工失誤造成的橋梁工程質(zhì)量事故，無法滿足使用要求以及新橋的使用功能發(fā)生變化，也是橋梁需要加固的重要原因。
橋梁加固的原則及重要意義
橋梁加固的方法有多種，對于具體的工程如何選用，應依照以下的原則：
1、采用加固方案之前，須先考慮耗費少、功效快，不中斷交通、技術(shù)上可行，有較好耐久性等方面的要求。
2、補強加固是通過加大或修復橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力的措施。因此橋梁加固工作一般以不更改原結(jié)構(gòu)形式為原則，在兼顧經(jīng)濟性的前提下，只有在較復雜的情況下，才可考慮更改結(jié)構(gòu)形式。如果采用補強加固的方式仍不能達到交通運輸要求，則必須考慮進行重建橋梁的部分或全部。
3、選擇橋梁加固方式時，必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，最好參考已經(jīng)成功完成補強加固的橋梁的施工。
三、橋梁加固的主要方法及技術(shù)
1、結(jié)構(gòu)性加固
?。?）體外預應力加固法
體外預應力法的加固原理是在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預應力材料。通過張拉對梁體產(chǎn)生偏心預應力，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，能夠較大幅度的提高結(jié)構(gòu)承載力。目前常用下?lián)问筋A應力拉桿加固法和外部預應力鋼絲束加固法兩種。
在合理安排施工流程的情況下。該方法可最大限度地減少對橋上交通的影響，甚至可以在有限開放交通的情況下組織施工，因此近年來國內(nèi)工程實例較多。如301國道盤錦立交主線橋和盤錦立交WH匝道橋的加固。但加固后體外預應力筋的防腐問題一定程度上增加了后期養(yǎng)護費用，因此。一般不是公路部門的首選固方法。
（2）表面粘貼加固法粘貼加固方法
即采用化學粘結(jié)劑將補強材料直接粘貼在混凝土構(gòu)件表面，使之與構(gòu)件形成受力整體，以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種方法。具有施工簡便快速，不增加結(jié)構(gòu)自重以及適應范圍大對環(huán)境干擾少等優(yōu)點。以樹脂粘接鋼板與混凝土的結(jié)構(gòu)加固法，被用于建筑、工廠、橋梁等土木工程中。該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。隨著粘貼加固技術(shù)的不斷研究和發(fā)展，一種粘貼纖維增強復合材料的出、現(xiàn)避免了以上問題，我國主要是研究應用粘貼片材加卵技術(shù)。與傳統(tǒng)的粘鋼加固技術(shù)相比，粘貼纖維增強復合材料的優(yōu)勢為高強高效，可設(shè)計性強，適用范圍廣，基本不改變原結(jié)構(gòu)外觀運輸、儲存、施工更方便，化學結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐候性、耐腐蝕性較好。不足為:防火性能差、材料各向異性、抗剪強度低、施工要求嚴等。
?。?）碳纖維增強塑料加固法
粘貼碳纖維加固技術(shù)采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面時，碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應力，從而使結(jié)構(gòu)達到了加固和補強效果。粘貼碳纖維加固技術(shù)的主要特點是:幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對原結(jié)構(gòu)幾乎不會造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據(jù)受力分析可進行多層粘貼進行補強，其方向性也可以靈活掌握。此外碳纖維質(zhì)地柔軟，加固后可用混凝土砂漿涂敷，或根據(jù)要求涂裝各種顏料，修復補強不留痕跡。可在不改變結(jié)構(gòu)外型的前提下補強各種混凝土結(jié)構(gòu)物，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風、控制裂縫和撓度的擴展，增加結(jié)構(gòu)的延性。
（4）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(zhì)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(shù)的廣泛應用，一般用于T型截面梁的加固維修。
2、增加構(gòu)件加固法
增加構(gòu)件加固法主要是指增設(shè)縱梁提高承載能力或拓寬改建，增加橫隔板加強橫向聯(lián)系。當墩臺地基安全性能好，并具有承載能力，上部結(jié)構(gòu)也基本完好，但其承載能力不能滿足要求，同時要求加寬橋面時，一般采用增加承載能力高和剛度大的新縱梁使新舊梁互相聯(lián)結(jié)共同受力。對于要進行拓寬改造的則還需要對墩臺進行拓寬。常使用的方法根據(jù)增加構(gòu)件及新1日主梁聯(lián)合受力形式可分為：增設(shè)縱梁加固；增設(shè)邊梁加固；單邊拓寬技術(shù)改造；雙邊拓寬技術(shù)改造；增加輔助橫梁加固。
3、 橋梁上部加固方法
?。?）有粘結(jié)外包型鋼加固法，該法也稱濕式外包鋼加固法，特點是受力可靠，施工簡便、現(xiàn)場工作量較小，但用鋼量較大，且不宜在無防護的情況下用于60。C以上的高溫場所。適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大
幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
?。?）增設(shè)縱梁加固法，在墩臺地基安全性能好，并具有足夠承載能力的情況下，可采用增設(shè)承載力高和剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。由于荷載在新增縱梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減小，由此使加固后的橋梁承載能力和剛度得到提高。
4、橋梁下部加固方法
(1)增補樁基加固法，即在樁式基礎(chǔ)的周圍補加鉆孔樁，或打入鋼筋混凝土預制樁，擴大原承臺，以此提供基礎(chǔ)的承載力，增強基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，主要用于當橋梁墩臺基底下有軟臥層，或墩臺基礎(chǔ)未下至堅硬層時，墩臺發(fā)生沉陷以及樁的深度不足，或由于水流沖刷等原因使樁發(fā)生傾斜的情況。
?。?）鋼筋混凝土套箍或護套加固法。當橋梁墩臺由于基礎(chǔ)埋置深度不夠，或因施工質(zhì)量控制不嚴等原因，導致墩臺丌裂破損時，有時會出現(xiàn)貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圈帶或鋼箍進行加固。加固時一般在墩身上、中、下分設(shè)三道、圍帶，其間距應大致相當于橋墩側(cè)面的寬度。
?。?）橋臺新建輔助擋土墻加固法。由于橋臺臺背水平土壓力過大，引起橋臺傾斜，應設(shè)法采取平衡橋臺壁的土壓力處理，在臺背之后加建一擋土墻，以抵抗過大的壓力。
?。?）墩臺拓寬方法。利用舊橋基礎(chǔ)，靠墩臺蓋梁挑出懸臂加寬部分，以便安裝加寬的上部結(jié)構(gòu)。此種情況為只加寬墩臺上部的蓋梁，墩臺身和基礎(chǔ)則不需予以加固。采用此法加寬墩臺時，舊橋墩臺基礎(chǔ)必須完好、穩(wěn)定，且需經(jīng)過承載力驗算后才能采用。否則，應在老橋的墩臺旁，另新澆筑拓寬部分的墩臺及基礎(chǔ)。
結(jié)束語：
橋梁的加固維修問題已經(jīng)成為世界普遍關(guān)注的課題，現(xiàn)今的橋梁病害主要出現(xiàn)在低等級公路中的橋梁，目前的橋梁維修加固任務主要是這些低等級的中小橋梁，其數(shù)量雖多但加固工程規(guī)模相對較小。而且我國新建橋梁技術(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。因此，進一步加強對橋梁的養(yǎng)護維修、加固及技術(shù)改造的研究及其工程應用有其重要意義。
