橋梁加固的基本知識(shí)及常用方法

劉家駿

橋梁加固，就是通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個(gè)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。也就是要針對(duì)橋梁所發(fā)生的不能滿足繼續(xù)使用的狀況進(jìn)行處理。加固的原因有橋梁耐久性差和年久老化、設(shè)計(jì)失當(dāng)或施工質(zhì)量差等。通過橋梁加固后，可以延長(zhǎng)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，預(yù)防和避免橋梁坍塌造成的人員和財(cái)產(chǎn)的損失。

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(jí)發(fā)生變化。

2、早年設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想注重于材料的節(jié)省，安全度低，一般來(lái)說(shuō)造成斷面單薄、安全儲(chǔ)備低，其中最典型的是雙拱橋。

3、橋梁耐久性差和年久老化，如磚拱橋。

4、修建的橋梁，因設(shè)計(jì)失當(dāng)或施工質(zhì)量差，也存在加固的問題。

施工難度大

1、已通車的橋梁，有現(xiàn)實(shí)的交通需要，因?yàn)橐诓恢袛嘟煌ǖ那闆r下加固，所以加固時(shí)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，所以受到局限。

3、新老結(jié)構(gòu)的結(jié)合是個(gè)難題，包含新老結(jié)構(gòu)體系的變化和過渡，還包括新老橋體的接合面。

4、風(fēng)險(xiǎn)大，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)，對(duì)舊橋有的缺乏原有的設(shè)計(jì)資料和施工記錄，結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況不詳，現(xiàn)有受力情況不一樣，很難確定其受力極限，給舊橋加固帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。

加固原則

首先根據(jù)橋梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況、存在病害、車輛通行的需要以及將來(lái)交通發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)加固的必要性和可行性作出分析判斷，然后對(duì)各種加固方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行比較，選擇合理的加固方案。一般應(yīng)符合下列要求：

1、比重建新橋節(jié)約60-70%以上的費(fèi)用才是可行的，有意義的。包括因加固橋梁中斷交通造成的經(jīng)濟(jì)損失。

2、橋梁經(jīng)加固后，其結(jié)構(gòu)性能、承載力和耐久性方面都能達(dá)到使用上的要求。

3、橋梁下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力，能滿足加固后的橋梁對(duì)基礎(chǔ)的要求。

4、對(duì)加固技術(shù)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性及耐久性等進(jìn)行全面綜合評(píng)價(jià)，力爭(zhēng)采用各種指標(biāo)較好的加固方案。

常用加固方法

1、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法

將原橋面鋪裝全都鑿除或鑿毛，然后加鋪一定厚度的補(bǔ)強(qiáng)層，以增大主梁有效高度及改善橋梁荷載橫向分布能力，從而提高單梁承載能力或橋梁結(jié)構(gòu)整體承載能力。

2、粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法是以樹脂粘結(jié)鋼板與混凝土的結(jié)構(gòu)加固法，其施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無(wú)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，適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。

3、加大截面加固法

加大截面法，也稱為外包混凝土加同法，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，以加厚橋而飯或加大主粱的梁肋寬度為主。

4、錨噴混凝土加固法

從隧道施工中轉(zhuǎn)化而來(lái)的加固方法，主要用于因支點(diǎn)截面尺寸偏小而導(dǎo)致的抗剪強(qiáng)度不足的混凝土梁的加固維修。

5、粘貼碳纖維增強(qiáng)塑料加固法

碳纖維具有高強(qiáng)度，材質(zhì)輕，耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。此法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，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(yīng)力，從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到了加固和補(bǔ)強(qiáng)效果。其主要特點(diǎn)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(duì)原結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)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(jìn)行多層粘貼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，其方向性也可以靈活掌握。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60℃時(shí)會(huì)呈現(xiàn)軟化現(xiàn)象，而橋梁一般受到陽(yáng)光直射，橋面溫度大于60℃的可能性很大，不利于采用樹脂膠作粘貼劑。

6、體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與體內(nèi)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)本質(zhì)的區(qū)別在于體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋布置在主體結(jié)構(gòu)之外，因體外預(yù)應(yīng)力索通常為由多根鋼絞線組合成的集中鋼索，故稱為體外預(yù)應(yīng)力索。體外預(yù)應(yīng)力加固通常是在梁底或梁側(cè)下部增設(shè)預(yù)應(yīng)力加勁鋼絲索或預(yù)應(yīng)力粗鋼筋補(bǔ)強(qiáng)并分別錨固在梁的兩端，通過設(shè)置一定的聯(lián)結(jié)構(gòu)件使預(yù)應(yīng)力拉桿與梁體構(gòu)成一個(gè)析架體系，成為一次超靜定結(jié)構(gòu)，施加體外預(yù)應(yīng)力，抵消部分恒載應(yīng)力，起到卸載的作用，從而較大提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。

7、增加受力構(gòu)件及改變結(jié)構(gòu)體系

當(dāng)橋梁承載力不足或因種種原因使橋梁遭到破壞時(shí)，通過一定的工藝及結(jié)構(gòu)措施，可以在原有結(jié)構(gòu)上增加新的受力構(gòu)件，從而提高結(jié)構(gòu)的承載力。改變結(jié)構(gòu)體系主要是利用梁的連續(xù)作用或梁、板組合作用及拱梁組合作用改變結(jié)構(gòu)的受力體系，改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，以提高橋梁承受荷載的能力。

8、增加橫向聯(lián)系加固法

增加橫向聯(lián)系，也是近幾年采用較多的加固方法。該方法是通過增設(shè)橋梁橫向聯(lián)系，以改善上部結(jié)構(gòu)的荷載橫向分布規(guī)律，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)整體承載能力的加固方法。一般用于無(wú)內(nèi)橫梁或少內(nèi)橫梁的T型截面及工字形截面梁式橋，工程上常在相鄰主梁間增設(shè)現(xiàn)澆混凝土橫梁或鋼橫梁來(lái)提高橫向抗彎剛度。該技術(shù)的缺點(diǎn)是會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成一定程度的損傷，對(duì)于配筋較為復(fù)雜的區(qū)域或構(gòu)件，不宜采用該方法加固設(shè)計(jì)，以免增加加固后的安全隱患。

9、復(fù)合材料加固技術(shù)（FRP）

復(fù)合材料FRP由纖維及網(wǎng)型樹脂兩部分構(gòu)成。目前需用的復(fù)合材料有E-玻璃纖維、碳纖維、芳倫纖三種，其中又以碳纖維（CFRP）材料應(yīng)用的最為廣泛.采用碳纖維布加固修補(bǔ)橋梁和建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是以樹脂類膠結(jié)為基體，將碳纖維布粘貼固化于混凝土結(jié)構(gòu)表面，利用碳纖維的高強(qiáng)度高彈性模量來(lái)達(dá)到對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和加固，并改善結(jié)構(gòu)受力狀況的目的。