公路橋梁加固及提載技術(shù)的應用

李江平

（新疆交通職業(yè)技術(shù)學院 ，新疆 烏魯木齊 831401）

0 引言

目前，我國很多公路橋梁的修建時間都比較久遠，在年代的變遷中，公路橋梁中出現(xiàn)了大批質(zhì)量低、病害比較嚴重的舊橋，如果不加以維修，就面臨無法繼續(xù)使用的狀況。在這種情況下，公路舊橋的加固、提載、拓寬等技術(shù)的合理運用，可以有效提升和恢復舊橋的承載能力，因此，這些技術(shù)在舊橋加固領(lǐng)域的應用是非常重要的。作為運輸事業(yè)發(fā)展的重要樞紐，新疆地區(qū)的公路橋梁所發(fā)揮的作用是不可替代的。但是，在不斷的使用過程中，公路橋梁中出現(xiàn)了很多的問題，例如，裂縫、坑槽、高低不平、露筋、銹蝕、梁板斷裂及下沉等。這些危害嚴重影響著新疆地區(qū)的發(fā)展。加固、提載、拓寬等技術(shù)作為維修舊橋的重要技術(shù)手段，目前已經(jīng)在舊橋的修復中得到了有效的實施，并且取得了重要的成果。

1 加大斷面及粘貼鋼板法加固與提載

加大斷面加固與提載法是在原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上再澆筑具有一定厚度的鋼筋混凝土，在實際應用中主要有兩種方法，一種是加大橋梁的寬度和高度，另一種是加厚橋面板。加大斷面加固與提載法是舊橋加固中一種比較常用的改造修復技術(shù)，施工工藝比較簡單，同時適應能力較強，工藝技術(shù)相對成熟。很多舊橋在實施此項技術(shù)后，其承載能力和橋梁剛度都得到了明顯提高，但值得注意的是，此項技術(shù)施工的濕作業(yè)時間比較長，加固后橋梁的凈空會在一定程度上有所減少，對生活和生產(chǎn)產(chǎn)生一定的影響。

粘貼鋼板加固與提載技術(shù)所使用的原料是混凝土和樹脂粘結(jié)鋼板，此項技術(shù)施工的速度比較快，同時在施工現(xiàn)場沒有濕作業(yè)，灰塵含量和對生產(chǎn)與生活所造成的影響也比較小，在加固和提載技術(shù)實施后，對原有的凈空和原結(jié)構(gòu)外觀所產(chǎn)生的影響是比較顯著的。粘貼鋼板加固法實質(zhì)是一種體外配筋，它是通過建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼到鋼筋混凝土構(gòu)件外部適當位置來提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力，從而提高橋的承載能力，達到橋梁正常使用的目的。因此該方法通常適用于承受靜力作用下一般受彎、斜截面受剪、受壓和受拉構(gòu)件的加固。另一方面，這種技術(shù)在實施后，其加固與提載的效果在很大程度上還取決于粘結(jié)劑的質(zhì)量和耐久性以及施工工藝的操作水平，所以該方法在使用環(huán)境溫度不超過60℃、相對濕度不大于70%及無化學腐蝕的地區(qū)使用，其加固效果是最好的。

2 體外預應力加固與提載

體外預應力的加固機理，首先是將被加固的梁體錨固和通過梁體外所布置的撐桿和拉桿進行聯(lián)結(jié)，然后在此基礎(chǔ)之上施加一定的預應力，通過強迫性的對撐桿和拉桿施加預壓應力來將原結(jié)構(gòu)內(nèi)部所具有的內(nèi)力分布進行改變，這樣就可以在提高總承載能力的基礎(chǔ)上降低原有的應力水平，同時還可以使舊橋原有裂縫的寬度達到一種閉合或變小的情況，從而減小結(jié)構(gòu)變形，提高舊橋的承載能力。

體外預應力加固法和傳統(tǒng)的梁底增焊的方法相比較，其優(yōu)點是：a）不需要對混凝土的保護層進行清掃；b）在實施的過程中，對原橋梁結(jié)構(gòu)的損傷程度比較小，不影響橋下凈空；c）在加固的施工過程中，可不中斷交通或短時間限制交通，對橋上交通通行影響??；d）可以很好地恢復與提高橋梁的荷載等級，經(jīng)濟效果也比較明顯，但是對于梁體外的預應力和有關(guān)的結(jié)構(gòu)，需要實施必要的、嚴格的保護措施，因為在沒有保護的情況下，在溫度、腐蝕等外界條件的作用下，很容易造成預應力鋼筋斷裂的情況，從而影響加固效果。

3 粘貼碳纖維布加固法與提載

黏貼碳纖維布加固法與提載是采用碳纖維作為復合型的材料，它是將碳素纖維這種具有高性能的纖維材料應用到公路舊橋的加固提載之中，通過樹脂類的材料將碳纖維黏貼到混泥土結(jié)構(gòu)受拉的表面，形成一種復合型的材料體CFRP，在構(gòu)件和結(jié)構(gòu)相互協(xié)調(diào)的作用下，達到對舊橋的修復，提高舊橋的固定性和強度。由于碳纖維的抗拉強度比建筑鋼材的強度要大上十多倍，在彈性上的模量和鋼材相比較也十分類似，同時施工的性能和耐久性非常的良好，在舊橋的加固與提載中是一種非常好的修復材料，在公路加固與提載中得到了廣泛的應用[4]。

4 新疆烏恰縣克孜河八村橋加固與提載應用

4.1 新疆烏恰縣八村橋概況

烏恰縣克孜河八村橋最早修筑于20世紀80年代中期，橋梁全長160.4m，上部采用6孔16.0m＋1孔13.0m＋3孔16.0m鋼筋混凝土工字梁少筋微彎板，橋梁上部主要承重構(gòu)件由三片工型梁組成。下部構(gòu)造采用雙柱式墩臺，灌注樁基礎(chǔ)；橋梁設(shè)計荷載標準為汽車－15級，掛車－80，橋面寬度凈4.5m＋2×0.25m。該橋的修建對當?shù)氐慕?jīng)濟建設(shè)作出了巨大的貢獻，但是，受河道拓寬的影響，在20世紀90年代進行了一定的加長。目前受各種不利因素的影響，橋梁發(fā)生了很嚴重的病害：工型梁的梁體普遍出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，跨中梁體豎向裂縫密集，在活載作用下主梁撓度偏大；在橋墩的表面也有裂縫的出現(xiàn)，混凝土的骨料出露；橋面排水設(shè)施破損程度非常嚴重，橋面鋪裝與舊橋面脫落的程度比較嚴重；微彎板表面的縱向裂縫有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。

4.2 加固設(shè)計方案的選擇

經(jīng)現(xiàn)場檢測及結(jié)構(gòu)驗算，現(xiàn)階段的梁體承載能力己不能滿足要求，因梁體修建時所用混凝土標號偏低，原結(jié)構(gòu)并非預應力體系，故加固方案中不考慮采用體外預應力加固法。檢測過程中發(fā)現(xiàn)橋梁下部結(jié)構(gòu)墩柱經(jīng)長期沖刷及侵蝕，已受到了不同程度的損壞，不宜在上部增添過多的永久荷載，且此橋年代已久，新加混凝土恐難與原構(gòu)件混凝土變形協(xié)調(diào)，所以增大截面加固法也不適用于該橋。根據(jù)加固設(shè)計規(guī)范及以往經(jīng)驗，加固方案采用在梁底粘貼碳纖維布，在梁側(cè)粘貼錨固鋼板的方法對工型梁進行加固。粘貼碳纖維布可明顯提高梁體抗彎能力，但提高梁體剛度的效果不顯著，在梁體兩端的梁側(cè)粘貼錨固鋼板，一方面可顯著提高梁體剛度，另一方面可大幅提高工型梁的抗剪能力。

4.3 加固拓寬設(shè)計要點

根據(jù)烏恰縣八村橋的受損程度及加固方案，其在加固設(shè)計中其主要從以下幾個方面實施：其一，通過加固工字梁、在梁底粘貼碳纖維、側(cè)面粘貼鋼板的方法，來提高梁體的承載力；其二，更換已經(jīng)損壞的泄水管和欄桿扶手，修復壞的耳墻，并用標志與標牌進行必要的補充；其三，封閉混凝土結(jié)構(gòu)上的裂縫；其四，更換橋面的伸縮縫，更新構(gòu)筑橋面的鋪裝，提高橋面平整度，以此來降低汽車荷載的沖擊力。

4.4 檢測與效果

在施工后所采取的兩次檢測中發(fā)現(xiàn)，在加固措施實施后，該橋前后的跨中所加載的彎矩增加的倍數(shù)為1.631，實際測量的梁底和梁撓度在受拉區(qū)鋼筋應力的倍數(shù)分別增加到了1.063和1.071。如果按照公路二級荷載力進行計算的話，人行橫道的梁撓度為L／4104，邊梁跨中撓度為L／4574，此時使用的要求已經(jīng)滿足。從對舊橋的加固改造中可以發(fā)現(xiàn)，橋梁加固技術(shù)難度較大，對施工工藝有比較高的要求。因此，加固后需要對橋梁進行檢測和觀察，以確定加固效果。常規(guī)的檢測方法是利用靜載試驗和動載試驗，將試驗結(jié)果與加固設(shè)計的計算結(jié)果進行對比，來判斷橋梁加固后的效果。從而最大程度地利用原有舊橋資源，保證使用安全，延長使用壽命。

5 實腹式石拱橋拓寬

實腹式石拱橋在新疆地區(qū)是比較常見的，在實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，很多實腹式石拱橋都屬于中、小度的跨徑，砌筑上的工藝技術(shù)良好，大多都是建筑在比較堅硬的巖石上，除了橋面寬度存在著普遍不夠的狀況外，病害的發(fā)生率也比較低。在這種情況下，實腹式石拱橋在拓寬上可以按照兩種方法來實施：一種是橋面的拓寬，這種方法比較適合于將石拱橋改造在人行道為凈7.0m＋2×1.5m的情況下，通常采用的是沿著橋在每隔2～2.5m的距離中通過加設(shè)和橋面寬度相等的混凝土來實施；另一種是對石拱橋進行拓寬，此法比較適于行人和車輛較少的公路中、小跨徑的石拱橋，通常采用的方法是將橋面的防撞欄拓寬到凈11.0m＋2×0.5m，此種拓寬方法可以有效提高石拱橋的通行能力[5]。

6 結(jié)語

綜上所述，公路舊橋由于運行時間的延長與承載能力的不斷減弱，其加固、提載和拓寬技術(shù)上的實施是一種必然。通過對新疆地區(qū)橋梁與這些技術(shù)的實施發(fā)現(xiàn)，雖然公路橋梁已經(jīng)取得了一定的成果，但是對舊橋的調(diào)查研究力度依舊不夠，這不利于技術(shù)最終效果的實現(xiàn)，因此，有關(guān)公路橋梁加固、提載和拓寬技術(shù)的研究還有待加強。

[1]孟凡強，周增國，張強.橋梁加固分階段受力抗彎承載力極限狀態(tài)分析[J].交通科技，2009，（1）：124-125.

[2]何遠航，張榮輝.碳纖維-鋼板優(yōu)化組合加固混凝土桁架拱橋[J].交通科技，2010，（1）：67.

[3]張舍.淺談公路橋梁病害的起因、檢測與加固[J].安徽建筑工業(yè)學院學報：自然科學版，2011，（1）：78-79.

[4]石銘，屈文俊.粘貼碳纖維布對框架梁端負彎矩區(qū)加固的試驗探索[J].結(jié)構(gòu)工程師，2010，（2）：68.

[5]范亮，黃曼.考慮填料“圍壓效應”的實腹式拱橋結(jié)構(gòu)分析[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2010，（3）：86.