淺談舊橋加固

邱俊青

中圖分類號：TB1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320074－01

目前，我省公路建設(shè)事業(yè)蒸蒸日上，不少新建公路已建成投入運營中，還有不少正在建設(shè)的公路也即將建成投入運營。但是，由于施工質(zhì)量和橋梁設(shè)計等方面的原因，使得橋梁的檢測和加固成為必要，更因為建國以來所修建的不少舊橋，由于受到當(dāng)時的設(shè)計、材料、施工等方面的影響和局限，先天不足，加上不能適應(yīng)目前交通量的迅猛增長，使得舊橋的檢測和加固技術(shù)顯得非常迫切。近年來，舊橋加固工程越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的公路危橋約有4000余座，但至今未看到專門的橋梁加固規(guī)范。作為公路養(yǎng)護(hù)部門，我們對現(xiàn)有的養(yǎng)護(hù)段內(nèi)的舊橋都制定了詳細(xì)監(jiān)控措施，現(xiàn)在就對舊橋的加固簡要談?wù)勎业囊恍┛捶ā?/p>

一、舊橋加固的意義

舊梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性。加固橋梁不是新建項目，由于橋梁使用壽命要比路基路面長，在路基改建過程中，勢必要保留一些原有橋梁，這樣對原有橋梁做必要的加固才可以保證整個道路的安全運營。特別是對于我們養(yǎng)護(hù)部門，這是一個長期的任務(wù)。

二、舊梁加固的任務(wù)和形勢

（一）橋梁加固的原因

1．隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、交通量增大，載重等級發(fā)生變化；2．早年設(shè)計的指導(dǎo)思想注重于材料的節(jié)省，安全度低。一般來說造成斷面單薄、安全儲備低，其中最典型的就是雙曲拱；3．橋梁耐久性差和年久老化，如磚拱橋等；4．近年修建的橋梁，因設(shè)計失當(dāng)或者施工質(zhì)量差，也存在著加固的問題。

（二）橋梁加固的難度大

1．已通車的橋梁，有現(xiàn)實的交通需要，因為要在不中斷交通的情況下進(jìn)行加固，所以加固時有交通干擾；2．結(jié)構(gòu)形式的限制：加固的原則一般必須利用原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行，只能在原有結(jié)構(gòu)上做文章，所以受到局限；3. 新老結(jié)構(gòu)的結(jié)合是一個難題：這里包含新老結(jié)構(gòu)體系的變化和過渡，還包括新老橋體的結(jié)合面；4．風(fēng)險大：因為凡是要加固的橋梁，多半是危橋，結(jié)構(gòu)已處在不利狀態(tài)，有的還岌岌可危。對舊橋有的缺乏原有的設(shè)計資料和施工記錄，結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況不詳；現(xiàn)有的受力情況不一樣，很難確定其結(jié)構(gòu)極限，這給舊橋的加固帶來了風(fēng)險。

（三）加固的技術(shù)要求高

1．通常我們更愿意廢棄舊橋另修新橋，除非必要時才利用舊橋而采用加固措施；2．由于舊橋加固方案的設(shè)計，工作量大，收費低，所以一般大的設(shè)計單位不愿意承擔(dān)這樣的設(shè)計任務(wù)；3．加固設(shè)計需要良好的橋梁理論水平和力學(xué)基礎(chǔ)知識。確定加固方案時要能正確分析和判斷舊橋的安危程度，即其結(jié)構(gòu)狀態(tài)和內(nèi)力大小程度。這就需要一定的力學(xué)試驗以作結(jié)構(gòu)分析的支撐；4．加固方案實施中存在復(fù)雜性。加固方案和處理方法要有一定施工經(jīng)驗的專業(yè)隊伍。

三、加固方法探討

（一）加固的思路

1．加固和維修養(yǎng)護(hù)所起的作用是不同的，維修養(yǎng)護(hù)是橋梁保持正常運營狀態(tài)的保護(hù)性和預(yù)防性的工作，而加固卻是從承載受力的角度來處理的；2．第一類加固需求，橋梁不能承受原設(shè)計荷重要求，應(yīng)該通過加固恢復(fù)其原有的承載力；3．原設(shè)計的荷載標(biāo)準(zhǔn)不能滿足現(xiàn)在的交通要求，要求提高到一個新的標(biāo)準(zhǔn)；4．橋梁要通過一次性的特重荷載，要求采用臨時性措施通過特重荷載而不使原結(jié)構(gòu)受到破壞，過后恢復(fù)正常。

一般來說加固方案可以考慮減少內(nèi)力或增大斷面，也可以應(yīng)用加固新材料。

（二）加固方法簡介

加固，簡單來說，就是通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。這些措施包括直接針對整個結(jié)構(gòu)的，如體外預(yù)應(yīng)力，改變了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，使其回到原設(shè)計狀態(tài)或者更適應(yīng)新的要求；有些措施是針對截面的，即通過提高截面某一方面的承載力強(qiáng)度（如抗剪強(qiáng)度），從而改善整個結(jié)構(gòu)的承載力水平。

根據(jù)橋梁的加固原因、加固部位以及現(xiàn)有橋梁本身橋型方案的不同，應(yīng)采用不同的加固方法。目前，橋梁上部結(jié)構(gòu)常用的加固方法有：體外預(yù)應(yīng)力加固法、體系轉(zhuǎn)換加固法、增加構(gòu)件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補強(qiáng)加固法等；現(xiàn)將以上加固方法簡要介紹如下：

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，通過張拉對梁體產(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，能夠較大幅度的提高結(jié)構(gòu)承載力。與通常的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相比，力筋與原結(jié)構(gòu)只在錨固點與梁連接，類似于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。這種方法在自重增加很小的情況下可大幅度的改善和調(diào)整原結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，提高結(jié)構(gòu)剛度、抗裂性。此法既適用于通行重車時的臨時加固，也可作為提高橋梁承載力的永久加固措施。

2．體系轉(zhuǎn)換加固法：改變結(jié)構(gòu)體系加固舊橋通常是指增設(shè)附加構(gòu)件或進(jìn)行技術(shù)改造，使橋梁的受力體系和受力狀況發(fā)生改變，從而起到減小承重構(gòu)件的應(yīng)力，改善橋梁性能，達(dá)到提高承載能力的目的。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。常使用的方法有：拱橋轉(zhuǎn)換為梁拱式拱上建筑法；梁橋轉(zhuǎn)換為梁拱組合體系法；簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法；多跨簡支梁轉(zhuǎn)為先簡支后橋面連續(xù)體系法；增加輔助墩法等。以上加固方案形式各異，但加固實質(zhì)相同，即均是為所加固的橋梁加入新的支撐點，縮短梁的計算跨徑，從而提高結(jié)構(gòu)承載力。

3．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(qiáng)橫向聯(lián)系。當(dāng)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(jìn)行拓寬改造的則還需要對墩臺進(jìn)行拓寬。

常使用的方法根據(jù)增加構(gòu)件及新舊主梁聯(lián)合受力形式可分為：增設(shè)縱梁加固（不拓寬橋面）；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。

4．碳纖維加固法：粘貼碳纖維加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)物表面，當(dāng)結(jié)構(gòu)荷載增加時，兩者共同工作，提高構(gòu)件承載力，從而達(dá)到加固補強(qiáng)的目的。纖維復(fù)合材料的力學(xué)特點是其應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性，不存在屈服點或塑性區(qū)。由于碳纖維具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)異物理力學(xué)性能，以及施工速度快，施工工期短，粘貼質(zhì)量容易得到保證等優(yōu)點，因此是舊橋加固補強(qiáng)的理想材料。碳纖維加固法中粘結(jié)材料的性能是保證碳纖維與混凝土共同工作的關(guān)鍵，也是兩者傳力途徑的薄弱環(huán)節(jié)，因此粘結(jié)材料應(yīng)有足夠的剛度與強(qiáng)度保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時應(yīng)有足夠的韌性，不會因混凝土開裂導(dǎo)致脆性粘結(jié)破壞。與其它加固方法相比，采用碳纖維加固舊橋能最小程度的改變原有結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，保證在設(shè)計荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力。