對(duì)市政道路橋梁梁結(jié)構(gòu)加固方法的研究

王瑞亮

（山東魯東路橋有限責(zé)任公司，山東 東營 257100）

0 引言

道路橋梁工程不僅是保障國計(jì)民生的基本工程，而且是助力國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力發(fā)展的關(guān)鍵工程。在設(shè)計(jì)道路橋梁結(jié)構(gòu)的過程中，首先要思考怎樣增強(qiáng)路面橋的穩(wěn)定性，提高路面橋的質(zhì)量。在編制道路橋梁結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境做好研究，還需要結(jié)合施工計(jì)劃，保證設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方案能有效保障路面和橋梁的穩(wěn)固性，還應(yīng)該保證道路橋梁架構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到工程監(jiān)理部門的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵循架構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，做好基礎(chǔ)工作，提高工程質(zhì)量。我國的道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存在著若干問題，主要包括但不限于設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)方案中過于重視橋的結(jié)構(gòu)抗拉力、承載能力和橋的使用期限等，而忽略了對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性，由于橋梁在實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)耐久性與適用性，將會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件斷裂或變形等工程問題。這些問題往往會(huì)影響橋梁的正常使用，甚至更嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)引發(fā)重大建筑事件。所以，應(yīng)該提高對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別應(yīng)該注重橋梁的適用性和耐久性，并優(yōu)選總體設(shè)計(jì)方案，參數(shù)必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的質(zhì)量管理，這樣將有效增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

1 市政道路橋梁加固設(shè)計(jì)的基本原則

市政道路橋梁的加固設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持科學(xué)性原則、最小化原則、綜合性原則、整體性原則、連續(xù)性原則、平緩性原則。相關(guān)主管部門要建立全方位的質(zhì)量考核管理機(jī)制，從各個(gè)方面、各個(gè)層次出發(fā)，以提升加固施工的總體品質(zhì)。首先，在加固工程預(yù)案出臺(tái)之前，市政主管部門及有關(guān)工作人員要對(duì)橋梁本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位檢查和綜合分析，并建立完善齊全的質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，只有在全面了解橋梁現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，才能切實(shí)保證工程符合現(xiàn)代運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)，保證加固施工的專業(yè)性、可靠性和有效性。其次，在具體施工過程中，要時(shí)時(shí)督促有關(guān)工程技術(shù)人員的工作進(jìn)度，從側(cè)面指導(dǎo)他們完善施工設(shè)計(jì)方案和圖紙，以確保工程后期審核計(jì)劃的順利實(shí)施和承重結(jié)構(gòu)的管理工作，以提升工程管理水平。

另外，城市道路橋梁的維修工作應(yīng)當(dāng)貫徹“加固”的原則，重點(diǎn)進(jìn)行其補(bǔ)強(qiáng)與維修工作。橋梁自身的基本構(gòu)造都應(yīng)當(dāng)受到嚴(yán)格維護(hù)，不得任意破壞本身的結(jié)構(gòu)形狀。而加固工作也只能修補(bǔ)其漏洞和缺點(diǎn)，以改善橋的質(zhì)量，從而進(jìn)一步提高橋的使用水平，真正意義上調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力范圍分布點(diǎn)，進(jìn)而提高橋梁主體的承載能力[1]。

1.1 科學(xué)性原則

在研究項(xiàng)目的過程中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)遵循很多原則。在設(shè)計(jì)道路橋梁方案時(shí)，要選取最有利于工程建設(shè)區(qū)域的道路橋梁構(gòu)造，以便使結(jié)構(gòu)化工程設(shè)計(jì)方式在道路橋梁施工過程中的使用更加科學(xué)合理。在施工過程中，科學(xué)調(diào)整結(jié)構(gòu)位置，優(yōu)化道路橋梁結(jié)構(gòu)，同時(shí)保持橋的總體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。利用道路橋梁工程設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)原理，可以在一定程度上減少內(nèi)部結(jié)構(gòu)失效問題的發(fā)生，使橋梁結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固、科學(xué)[2]。

1.2 最小化原則

在路面橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，工程設(shè)計(jì)人員必須研究路面大橋的結(jié)構(gòu)特性，并按照大橋特性決定施工規(guī)模。工程設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也必須遵守簡約準(zhǔn)則，才能在一定程度上控制由于道路橋梁規(guī)模過大而造成的結(jié)構(gòu)不牢固的問題，以便改善道路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使道路的規(guī)?；M可能改進(jìn)橋梁動(dòng)力傳輸路徑的抓取和改變，內(nèi)外均可處于平衡狀態(tài)，使道路橋梁產(chǎn)生正應(yīng)力因子，保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[3]。

1.3 綜合性原則

不同橋梁工程施工中采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法存在一定差異，因此，要想使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在道路橋梁結(jié)構(gòu)中發(fā)揮更大的作用，在選擇設(shè)計(jì)方法時(shí)一定要正確。深入了解并掌握各種方法使用的程序和相關(guān)材料，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料在道路橋梁結(jié)構(gòu)中能有更好的穩(wěn)定效果，但值得注意的是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避免材料對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，因此材料的檢測(cè)更為重要。設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須做好材料研究，根據(jù)道路橋梁的實(shí)際情況分析材料的特性，這樣才能有針對(duì)性地改進(jìn)市政道路橋梁結(jié)構(gòu)，增加道路橋梁的穩(wěn)定性，明確道路橋梁受力方向和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)。此外，設(shè)計(jì)者還應(yīng)考慮如何提高道路橋梁的性能。在綜合分析的過程中，可以擴(kuò)展橋梁的結(jié)構(gòu)和形狀，這樣就可以了解橋梁的重量和受力，從而有效地處理危險(xiǎn)因素。

1.4 整體性原則

在道路橋梁工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用的過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分利用自身優(yōu)點(diǎn)，以突出橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)具備特種性能的橋梁，必須嚴(yán)格設(shè)計(jì)。采用整體方案的設(shè)計(jì)，能夠系統(tǒng)地確定道路橋梁的主要技術(shù)參數(shù)和特性，使設(shè)計(jì)滿足要求，并使道路橋梁的穩(wěn)定性滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的受力能力，在提高工程質(zhì)量的同時(shí)減少建設(shè)成本。

1.5 連續(xù)性原則

由于機(jī)動(dòng)車的逐漸增多，道路的車流量也在日益增大，這些狀況導(dǎo)致道路橋梁的數(shù)量愈來愈多，道路橋梁的荷載愈來愈大。因此，在道路橋梁設(shè)計(jì)過程中，為了確保道路橋梁的安全穩(wěn)定性，必須采取結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)方式，這樣就能夠按照橋梁施工的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)出具備連續(xù)性和整體性的道路橋梁。

1.6 平衡性原則

隨著中國交通運(yùn)輸業(yè)的日益發(fā)達(dá)，對(duì)道路橋梁的工程質(zhì)量要求也愈來愈高，對(duì)道路橋梁的承重能力和使用壽命也提出了新的標(biāo)準(zhǔn)。在道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須要堅(jiān)持平衡設(shè)計(jì)的原則，才能合理地均勻分配負(fù)荷，從而優(yōu)化道路橋梁的構(gòu)造形態(tài)，以節(jié)省建設(shè)成本，并提高道路橋梁的穩(wěn)定性[4]。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性設(shè)計(jì)的重要性

在傳統(tǒng)的道路橋梁施工過程中，施工方案的設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)方案的前期設(shè)計(jì)和管理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。首先，必須明確道路橋梁施工所需要的總體布局、結(jié)構(gòu)尺寸以及施工材料。然后，要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并綜合分析，從而設(shè)計(jì)出最簡單的施工方法。最后，還要設(shè)計(jì)道路橋梁的動(dòng)力學(xué)，通過分析簡單的總體設(shè)計(jì)方法，驗(yàn)證能否適應(yīng)實(shí)際施工條件。而如果設(shè)計(jì)方案滿足了道路橋梁施工的實(shí)際施工要求，就可以選用該設(shè)計(jì)方案。隨著結(jié)構(gòu)化總體設(shè)計(jì)方式在道路橋梁梁結(jié)構(gòu)中的普遍使用，就可以將方案通過總體設(shè)計(jì)方式和研究流程劃分為多個(gè)不同的設(shè)計(jì)模塊，針對(duì)各個(gè)模塊的不同用途而做出方案設(shè)計(jì)，同時(shí)充分考慮到在道路橋梁施工過程中的影響因素，使道路橋梁施工方案設(shè)計(jì)更為科學(xué)合理，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

3 市政道路橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的方法

在混凝土加固工作階段，建設(shè)工程必須始終結(jié)合橋梁的實(shí)際情況，構(gòu)建完善可行的設(shè)計(jì)機(jī)制。

3.1 上部結(jié)構(gòu)加固

如果要在原橋的基礎(chǔ)上新建一座橋，就必須對(duì)原橋進(jìn)行加固，這必然會(huì)增加工程的難度，給工作人員帶來巨大的壓力。究其原因，主要是由于原橋使用時(shí)間長，其內(nèi)部構(gòu)件大部分都發(fā)生了不同程度的變形或損壞，導(dǎo)致該橋容易發(fā)生故障，在施工制度、材料各方面都存在不確定因素，工作人員無法對(duì)所有情況做出快速全面的判斷，加固工作也無法進(jìn)行，缺乏確切的數(shù)據(jù)支持，設(shè)計(jì)方案也自然難以實(shí)現(xiàn)。所以，加固工作首先應(yīng)該對(duì)舊橋梁進(jìn)行深入分析，盡可能收集資料，并根據(jù)橋梁的實(shí)際狀況調(diào)整加固方式與技巧，以改善橋梁的加固性能，提升整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量。對(duì)于先進(jìn)工程技術(shù)應(yīng)用的大方向，主要有以下方法。

3.1.1 增加橫梁截面

對(duì)加固建筑而言，擴(kuò)大斷面是主要的方式之一。提高老橋受力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)性和橫向斷面結(jié)構(gòu)低載參數(shù)，從而提高橋梁不平衡承載力。加強(qiáng)縱斷層調(diào)節(jié)主要是指通過調(diào)整主梁板結(jié)構(gòu)，增加橋面鋪裝層，進(jìn)行主橋參數(shù)調(diào)整和縱斷層調(diào)節(jié)。

3.1.2 粘貼鋼筋

在分析市政橋梁工程中實(shí)際道路的交通量等重大交通問題時(shí)，必須重視的是，一旦增加參數(shù)，就必然會(huì)產(chǎn)生橋梁主梁承重能力不夠問題，極大地威脅到橋梁的安全，因此必須注意提高主梁的整體承載力?？刹扇○そY(jié)或補(bǔ)強(qiáng)的方式，通過將高分子黏結(jié)料的碳纖維織物黏結(jié)在橋梁的表面構(gòu)件上，或者使用黏結(jié)材料來提高橋梁的總體承載力。

3.1.3 添加縱梁

在加固方法的設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)主管部門要形成系統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，監(jiān)督施工，遵守標(biāo)準(zhǔn)。施工人員在設(shè)計(jì)施工方法時(shí)，可選用增加承載力較高的縱梁數(shù)量的方法，以提高對(duì)橋梁主體的承載力。此外，還要確?？v梁銜接的準(zhǔn)確緊密，以確保每根縱梁并非單獨(dú)受力，而是與整個(gè)縱梁一起受力，產(chǎn)生更穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，降低獨(dú)立承載力，保證其安全性和穩(wěn)定性。此外，通常在主梁的一邊或兩邊增加縱梁，以增加橋面結(jié)構(gòu)，使整個(gè)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

3.2 下部結(jié)構(gòu)的加固

3.2.1 擴(kuò)大基底

擴(kuò)大基底的方法主要適用于部分道路橋梁結(jié)構(gòu)中承重能力不夠的橋梁，尤其是橋墩、橋臺(tái)等混凝土構(gòu)件的橋面，往往需要調(diào)整整體構(gòu)造，以增加基層底部面積。基礎(chǔ)強(qiáng)度檢查和計(jì)算的過程也必須重視，這是提高加固工程施工效益的關(guān)鍵原因。

3.2.2 補(bǔ)充樁基礎(chǔ)

在某種情形下，可補(bǔ)充樁基礎(chǔ)。當(dāng)橋梁出現(xiàn)橋墩下沉和樁基傾斜情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)防止傾倒樁基并對(duì)樁基進(jìn)行加固，以免發(fā)生倒塌或傾斜。

4 其他市政道路橋梁加固設(shè)計(jì)方法

4.1 增加邊拱路和橋梁的加固設(shè)計(jì)方法

在市政道路橋梁的加固設(shè)計(jì)階段，也可以采用提高邊拱的方法來解決，即拆掉道路橋梁建設(shè)一邊欄桿或拆掉兩邊欄桿之后，再提高邊拱以增加其自身承載能力。為了實(shí)現(xiàn)道路橋梁的良好重建，施工人員必須對(duì)有關(guān)因素進(jìn)行嚴(yán)格控制，以便于為今后各項(xiàng)工作的順利開展打下良好的基礎(chǔ)。此外，在道路橋梁加固工程設(shè)計(jì)過程中，要保證道路橋梁的安全性，并認(rèn)真進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)工作，以促進(jìn)路面車輛在施工作業(yè)中的順利安全通過。

4.2 調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)方式

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是市政道路橋梁設(shè)計(jì)的重要組成部分，如果道路橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，將對(duì)整體質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。在施工及后期，道路橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)受到環(huán)境因素和地形變化的影響，如自然腐蝕等。而道路橋梁的使用時(shí)期越長，其構(gòu)造特點(diǎn)和材質(zhì)特性也都會(huì)受到不同程度的影響，城市道路橋梁將會(huì)發(fā)生相關(guān)問題，無法保證車輛正常通行的速度和安全，因此，需要有關(guān)工程技術(shù)人員嚴(yán)格執(zhí)行加固設(shè)計(jì)流程，并精心設(shè)計(jì)道路橋梁構(gòu)造，在道路橋梁結(jié)構(gòu)改變時(shí)減小橋面張力。針對(duì)不是通航橋孔，還需要技術(shù)人員對(duì)地涵構(gòu)造進(jìn)行調(diào)試修改，以完善與多跨越橋的連接，從而增加道路橋梁的整體承載能力。因此，許多施工部門在施工時(shí)，把多跨簡支縱桁梁構(gòu)件改為多跨連續(xù)梁構(gòu)件，并采取在下部結(jié)構(gòu)和橫梁之下加柱加板的加工方式，主要目的是有效提高市政道路橋梁的加固設(shè)計(jì)水平和結(jié)構(gòu)的安全性。

4.3 增加道路橋梁鋼筋混凝土懸臂梁的配筋設(shè)計(jì)方法

在市政道路橋梁梁加固設(shè)計(jì)過程中，可以通過新增或添加鋼筋直徑的混凝土懸臂梁，對(duì)道路橋梁梁結(jié)構(gòu)加以補(bǔ)強(qiáng)。在原橋設(shè)計(jì)要求許可的情況下，也可以對(duì)原承重構(gòu)件進(jìn)行改造增強(qiáng)，拆除原有設(shè)施，如拆除原有道路橋梁面鋪裝，在道路橋梁上澆筑混凝土，將原有道路橋梁與新道路橋梁連接起來，促進(jìn)道路橋梁的建設(shè)。通過加混凝土懸臂法，無需橋墩改造即可發(fā)揮道路橋梁加固效果，這種道路橋梁改造方法的工作量比較小。

5 結(jié)語

為了保障市政道路橋梁的加固效果，相關(guān)部門首先要全面掌握橋的實(shí)際狀況，積極建立健全監(jiān)管制度，準(zhǔn)確掌握橋梁出現(xiàn)的問題。從橋梁上部構(gòu)造和下部結(jié)構(gòu)的加固與優(yōu)化，大大改善了橋梁的總體承載能力，減少橋梁結(jié)構(gòu)不均勻的問題，提高加固施工的安全與可行性，推進(jìn)市政工程的建設(shè)。道路橋梁梁產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，而相應(yīng)的生產(chǎn)科技水平也快速提高，這些使得人類的生活方式發(fā)生了質(zhì)的變化，作為路橋建設(shè)行業(yè)，如果可以在創(chuàng)新的施工方式中提高生產(chǎn)效率，加固橋梁結(jié)構(gòu)，降低勞動(dòng)成本，從而增加經(jīng)濟(jì)效益，將會(huì)是一種非常好的選擇。不管在基礎(chǔ)技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)方面，還是在未來眾多高水平設(shè)計(jì)的完成方面，都將扮演十分關(guān)鍵的角色，所以必須好好應(yīng)用，為人們的日常生活提供更大的方便。另外，為了保證質(zhì)量合格，相關(guān)工作人員工作必須認(rèn)真負(fù)責(zé)、技能熟練，完善管理制度，并嚴(yán)格監(jiān)督每個(gè)環(huán)節(jié)。