橋梁增大截面加固法綜述

孫緒法

摘?要：增大截面加固法是橋梁加固中一種常用且有效的加固方法，與其它加固方法相比，具有施工便捷且施工質(zhì)量容易保證等特點，近年來，已經(jīng)逐漸被人們所認(rèn)識并應(yīng)用于現(xiàn)役橋梁的維修加固中。本文比較系統(tǒng)、全面地闡述了增大截面加固法的基本概念、原理、及其具有與其它加固法不同的特點和適用條件，特別是在設(shè)計和施工中注意該法所固有的構(gòu)造要求，總結(jié)了該法的施工要點，即加固前的卸荷處理，連接處的表面處理，新增混凝土層的施工。

關(guān)鍵詞：增大截面加固法;橋梁;新老混凝土

0引言

最近，橋梁事業(yè)迅速發(fā)展，橋梁作為公路和城市道路交通的重要建筑物，其重要性也與日俱增。目前，維修與加固在役橋梁成為橋梁界普遍關(guān)注的問題。根據(jù)國內(nèi)外己有的經(jīng)驗，舊橋加固技術(shù)基本上有三種類型：加強薄弱構(gòu)件，增加或更換橋梁構(gòu)件，改變結(jié)構(gòu)受力體系等。在工程應(yīng)用中最常用的加固方法有：增大截面加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法及增加構(gòu)件加固法等。

1.緒論

1.1橋梁加固發(fā)展概況

20世紀(jì)70年代以來，為適應(yīng)我國公路橋梁養(yǎng)護與技術(shù)改造要求，我國各省公路養(yǎng)護部門陸陸續(xù)續(xù)地進行了舊橋加固技術(shù)的試驗研究和工程實踐的嘗試。近三十年來，國內(nèi)外出現(xiàn)了許多橋梁加固及加固工程實例，在橋梁補強加固方面，積累了大量的實踐經(jīng)驗，取得了豐碩成果。

1.2橋梁加固的目的與意義

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，由于車流量的增加，軸重和載重的增大，社會對其提出了更高的服務(wù)水平要求。然而，對于出現(xiàn)了許多病害的早期建設(shè)的橋梁來說，其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計承載力與現(xiàn)今的交通不相適應(yīng)，尤其是在目前交通壓力的情況下，嚴(yán)重影響了公路交通的暢通和安全。所以，對公路橋梁進行合理有效的改造研究是非常有必要的。

1.3增大截面加固法研究、應(yīng)用現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)初期開始，各國研究人員就開始對增大截面法這一加固形式展開研究，并成功將這種加固方法運用到工程實例中，促進了橋梁加固事業(yè)的發(fā)展。Sergio M.等人通過經(jīng)過預(yù)處理受損的增大截面加固梁進行試驗，研究分析在地震荷載下該鋼筋混凝土梁的動力性能。

2.橋梁增大截面加固法力學(xué)特點

2.1增大截面加固法的概念及原理

增大截面加固后的構(gòu)件與未加固的普通構(gòu)件的受力性能相比，二者存在巨大的不同。其中，最大的區(qū)別是加固后的構(gòu)件改變了受力方式，加固部分變?yōu)榱硕问芰M合結(jié)構(gòu)，相對于未加固構(gòu)件應(yīng)變滯后。需要加固的構(gòu)件往往在加固前就已經(jīng)受載產(chǎn)生了應(yīng)變，且在加固構(gòu)件的時候其應(yīng)力和應(yīng)變很大。加固部分并不承擔(dān)已有的應(yīng)力和應(yīng)變（即第一次的加載），而用來是承受新的荷載（即第二次的加載），所以己加固構(gòu)件的新增部分在施加第二次加載的過程中承受的應(yīng)力、應(yīng)變總是滯后于原構(gòu)件的總應(yīng)力、應(yīng)變。

2.2新舊混凝土結(jié)合

新舊混凝土的粘結(jié)性能是影響結(jié)構(gòu)加固質(zhì)量的關(guān)鍵因素，同時也是影響加固后混凝土構(gòu)件協(xié)同工作性能的主要因素。

由于舊混凝土粘結(jié)面上附著有灰塵、骨料、油脂等雜質(zhì)雜物，因此在對混凝土結(jié)構(gòu)加固前，必須進行舊混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)面的處理，并保證一定的粗糙度，使粘結(jié)面上堅固的部分骨料露出來。同時，在澆筑新混凝土前要保證粘結(jié)面的潮濕、潔凈。

2.3增大截面加固法的構(gòu)造要求

新舊部分的整體性工作和共同受力是增大截面加固法在設(shè)計構(gòu)造方面的關(guān)鍵點，必須解決好。眾多試驗研究結(jié)果顯示，當(dāng)受力時，拉、壓、彎、剪等復(fù)雜應(yīng)力會不同程度地在加固結(jié)構(gòu)結(jié)合面出現(xiàn)，其拉力和剪力是關(guān)鍵。以下是一些注意事項：

（1）增大截面法加固混凝土構(gòu)件時，對現(xiàn)澆混凝土層的厚度不宜過大，為了防止加劇原構(gòu)件的截面受拉鋼筋“應(yīng)力超前”的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）在受拉區(qū)增設(shè)混凝土加固的受彎構(gòu)件，如果新增縱向鋼筋需截斷時，應(yīng)從計算截斷點外至少增加一個錨固長度。

（3）梁的縱向加固受力鋼筋的兩端應(yīng)可靠錨固。

（4）加固設(shè)計時要對原構(gòu)件的表面處理提出要求，在新老混凝土結(jié)合面處，原構(gòu)件的表面應(yīng)鑿成凹凸差不小于6 mm的粗糙面。

2.4增大截面加固法加固受彎構(gòu)件設(shè)計計算步驟

（1）根據(jù)原構(gòu)件的受力情況、病害情況、尺寸及配筋、現(xiàn)場條件，結(jié)合設(shè)計及施工經(jīng)驗，初步確定需要增加的截面尺寸，新增鋼筋量。

（2）第一階段計算，即新增混凝土凝固前，構(gòu)件各種自重作用下截面內(nèi)各材料的應(yīng)力強度計算。

（3）第二階段計算，即新、舊混凝土形成整體共同承受后荷載作用下截面強度計算。

（4）驗算以上加固后截面強度、剛度和抗裂性，若不符合要求或富余太多，應(yīng)調(diào)整截面增大的尺寸及配筋，同時避免自重或加固費用增加較多。

（5）按上述最終確定的尺寸和配筋進行持久狀況承載力極限狀態(tài)正截面承載力計算和斜截面抗剪承載力計算。加固后，結(jié)構(gòu)的各項性能均需符合規(guī)范要求。

3.特點及適用條件

3.1增大截面加固法的特點

增大截面加固法廣泛應(yīng)用于梁（板）橋及拱橋拱肋的加固。該加固方法有以下幾個特點：

（1）受力明確，計算簡單方便，加固后主梁的承載力、剛度、穩(wěn)定性得到明顯提高，加固效果較好。

（2）施工簡便，經(jīng)濟有效。橋面施工活動全部在橋面進行，操作便利，易于控制工程的質(zhì)量。與其它加固方法相比，增大截面加固法可獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

（3）加大構(gòu)件截面，會使上部結(jié)構(gòu)恒載有所增加，對原結(jié)構(gòu)橋梁的下部結(jié)構(gòu)有一定影響，沉降值會增大。

（4）現(xiàn)場有著濕作業(yè)工作量大的特點，養(yǎng)護周期長，加固期間需適當(dāng)中斷交通。

（5）如果對梁底增大尺寸，則會使橋下凈空有所減小，對通航受到影響。

3.2增大截面加固法的適用條件

采用增大截面法加固構(gòu)件時，對受彎構(gòu)件而言抗彎剛度的增加有著很好的效果，但是尺寸的增加畢竟受到了限制;對偏心受壓構(gòu)件而言，強度和剛度的增加以及穩(wěn)定性的提高有著很好的效果，但是新增加混凝土?xí)o原構(gòu)件帶來負(fù)擔(dān)，且澆筑不方便、養(yǎng)護時間和工期較長的缺點。增大截面加固法主要適用于下列情行：

（1）原受彎構(gòu)件的抗彎承載力或者抗剪承載能力不足，或構(gòu)件剛度不足時，采用增大截面加固法效果較佳。

（2）受壓構(gòu)件承載力、剛度、穩(wěn)定性不滿足現(xiàn)在通行要求，需對其加固。

（3）墩柱的主鋼筋外露、銹蝕、混凝土空洞或破碎、墩柱傾斜時，需對其加固補強。

（4）在施工拱圈時由于質(zhì)量原因所造成的主筋外露、混凝土空洞和破碎現(xiàn)象的發(fā)生以及承載能力和抗裂度不足等缺陷，需對其加固補強。

4結(jié)語

增大截面加固法目前應(yīng)用廣泛，已經(jīng)滲透到橋梁的各方各面，所以，我們還需要進一步完善，因為增大截面是一項分廠艱巨的任務(wù)，我們的路還很長。