橋梁加固技術(shù)的應(yīng)用與研究

呂思豪 楊翔飛

摘 要：橋梁加固成為一個(gè)日益迫切的需求，但在國(guó)內(nèi)尚缺乏針對(duì)橋梁加固的技術(shù)規(guī)范。本文通過應(yīng)用實(shí)例，總結(jié)橋梁加固技術(shù)的一些經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)相關(guān)規(guī)范在橋梁加固上的應(yīng)用提出一些建議。

關(guān)鍵詞：橋梁加固；裂縫；應(yīng)用；研究

1 橋梁加固的意義

舊橋加固改造技術(shù)，是針對(duì)正在使用的舊橋進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)價(jià)、維修、加固或改造等技術(shù)的總稱。隨著交通建設(shè)的發(fā)展，交通運(yùn)輸量大幅度提高，行車密度及車輛載重越來越大，跨河橋梁和高架橋梁在交通工程中的重要性與日俱增?，F(xiàn)役橋梁中有相當(dāng)一部分已不能滿足使用上的要求，這是世界各國(guó)所面臨的嚴(yán)峻問題。特別是建造年代久遠(yuǎn)、病害嚴(yán)重的在役橋梁，受人為損壞和自然災(zāi)害的頻繁影響，橋梁老化情況嚴(yán)重，已不能維持正常使用，不得不采取限重、限速等通行措施，有時(shí)甚至不得不關(guān)閉舊危橋梁。對(duì)有缺陷的橋梁進(jìn)行安全評(píng)估和加固補(bǔ)強(qiáng)，使其恢復(fù)正常運(yùn)行，是交通工程中的重要課題。在我國(guó)，20世紀(jì)60年代～70年代修建的橋梁，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)較低，施工工藝和施工方法較為落后，導(dǎo)致相當(dāng)一部分橋梁成為危橋，加固和維修的任務(wù)十分繁重。全部重建的思想既不現(xiàn)實(shí)，也不科學(xué)。實(shí)踐證明，采用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)，對(duì)恢復(fù)和提高舊橋的承載能力和通行能力，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，是可行的。很多資料顯示，當(dāng)前有些交通發(fā)達(dá)的國(guó)家，橋梁建設(shè)重點(diǎn)放在舊橋加固與改造方面，而新建橋梁已降至次要地位。

2 橋梁加固技術(shù)

2.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

橋梁上部結(jié)構(gòu)的常用加固方法有以下幾種：

1）加大截面加固法，也稱為外包混凝土加固法，是用增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋進(jìn)行加固的一種方法。這種加固方法要求被加固的橋梁下部結(jié)構(gòu)能夠承受更多的自重，能夠提供更高的承載力。通常情況下，以加厚橋面板或者加大主梁的梁肋寬度為主。該法施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，適用于較小跨徑的T梁橋或者板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高，承載能力也取得較好的效果。但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作用時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

2）預(yù)應(yīng)力加固法，是采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法，預(yù)應(yīng)力技術(shù)能大大縮短施工工期，能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響。適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后所占用空間小的橋梁。

3）改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法，此法是改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系，達(dá)到提高橋梁承載能力得目的。如：在簡(jiǎn)支梁下增設(shè)支架或橋墩，或把簡(jiǎn)支梁與簡(jiǎn)支梁縱向加以連接，由簡(jiǎn)支變連續(xù)梁，或在梁下增設(shè)鋼析架等加勁或結(jié)合梁等，以減小梁內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到提高梁的承載力的目的。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，因而減小橋下凈空，或施工時(shí)會(huì)影響通航，所以必須考慮通航及橋梁排洪能力。但是，該法由于加固效果較好，目前也是常用來作解決臨時(shí)通行超重車輛的一種加固措施。重車通過后，臨時(shí)支撐可以隨后拆除。

4）粘貼F即加固法，是采用高強(qiáng)度或高彈性模量的纖維復(fù)合材料，用專門配置的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件表面，使之與原構(gòu)件形成整體共同受力的加固方法。目前，結(jié)構(gòu)工程中常用的FRP材料有玻璃纖維（GF即）、碳纖維（CFRP）和芳綸纖維（AFRP）3種，其中以碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CF即）應(yīng)用更多。該方法的主要特點(diǎn)是：.高強(qiáng)高效，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)外觀，不會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成損害；運(yùn)輸、儲(chǔ)存、施工更方便、快捷，容易保證施工質(zhì)量而且后期維護(hù)費(fèi)用低；幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸，不改變凈空高度，對(duì)原結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)造成新的損傷；具有高的強(qiáng)度重量比和剛度重量比率、良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能、熱膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)；根據(jù)受力分析可進(jìn)行多層粘貼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，其方向性也可以靈活控制。當(dāng)被加固的橋梁結(jié)構(gòu)處于特殊環(huán)境時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況選用其他防護(hù)材料。粘貼碳纖維布加固方法往往輔以裂縫灌漿、封閉等方法。該方法的缺點(diǎn)是彈性模量與強(qiáng)度比值過低；環(huán)氧樹脂在溫度大于60oC時(shí)會(huì)呈現(xiàn)軟化現(xiàn)象，因此只能用于陰涼通風(fēng)處的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

5）噴混凝土加固法，該法是在原有結(jié)構(gòu)上噴涂一層高品質(zhì)的混凝土，以恢復(fù)對(duì)鋼筋的保護(hù)，提高己剝離或變質(zhì)的混凝土的強(qiáng)度，提供美觀表面的功能，是目前常用的維修加固方法，但只能用于結(jié)構(gòu)破壞非常輕微的橋梁構(gòu)件中。

6）置換混凝土加固法，該法的優(yōu)點(diǎn)與加大截面法相近，且加固后不影響建筑的凈空，但同樣存在施工的濕作用時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

2.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

橋梁下部結(jié)構(gòu)的常用加固方法有以下幾種：

1）擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法，即擴(kuò)大橋梁基礎(chǔ)底面積。此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋深太淺，而墩臺(tái)又是磚石或混凝土剛性實(shí)體式基礎(chǔ)時(shí)的情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強(qiáng)度檢算確定。當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度滿足要求而缺陷僅僅表現(xiàn)為不均勻沉降變形過大時(shí)，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的加固，主要由地基變形計(jì)算加以選定。

2）增補(bǔ)樁基加固法，即在樁式基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁，或打入鋼筋混凝土預(yù)制樁，擴(kuò)大原承臺(tái)，以此提供基礎(chǔ)的承載力，增強(qiáng)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，主要用于當(dāng)橋梁墩臺(tái)基底下有軟臥層，或墩臺(tái)基礎(chǔ)未下至堅(jiān)硬層時(shí)，墩臺(tái)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。

3）鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固法。當(dāng)橋梁墩臺(tái)由于基礎(chǔ)埋置深度不夠，或因施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因，導(dǎo)致墩臺(tái)開裂破損時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。加固時(shí)一般在墩身上、中、下分設(shè)三道圍帶，其間距應(yīng)大致相當(dāng)于橋墩側(cè)面的寬度。

4）橋臺(tái)新建輔助擋土墻加固法。由于橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力過大，引起橋臺(tái)傾斜，應(yīng)設(shè)法采取平衡橋臺(tái)壁的土壓力處理，在臺(tái)背之后加建一擋土墻，以抵抗過大的壓力。

3 建議和要求

在役橋梁的補(bǔ)強(qiáng)加固是橋梁工程中的重要組成部分。對(duì)于大量存在質(zhì)量安全隱患的橋梁，如果拆除重建，不但資金耗費(fèi)巨大，而且造成長(zhǎng)時(shí)間中斷交通。如能采取有效的加固維修措施，恢復(fù)和提高它們的承載能力，消除質(zhì)量隱患，使其能夠繼續(xù)服役，將會(huì)帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。舊橋的補(bǔ)強(qiáng)加固比新建橋梁難度更大，需要技術(shù)人員通過對(duì)舊橋的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估。因此，應(yīng)高度重視公路舊橋的管理工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態(tài)，確保公路運(yùn)輸安全。經(jīng)驗(yàn)表明，在役橋梁加固所用的資金僅是新建橋梁的10%左右，所以橋梁安全評(píng)估和加固補(bǔ)強(qiáng)必將成為橋梁工程中的一門新興學(xué)科，推動(dòng)橋梁工程向前發(fā)展。

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