預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固技術(shù)與檢測評定

高新學(xué)，劉明龍

(山東省交通工程監(jiān)理咨詢有限公司，山東 濟南 250000)

0 引 言

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁存在較多優(yōu)點，在實際工程中應(yīng)用較為廣泛，但是也會由于不同的原因造成橋梁病害的發(fā)生，所以對橋梁進行檢測和加固是必不可少的措施。對橋梁加強檢測力度，確定破壞形式及原因，根據(jù)病害對類型對及檢測結(jié)果對橋梁進行加固處理，為社會減少經(jīng)濟損失。預(yù)應(yīng)力混凝土自身存在一定優(yōu)點如：剛度強，材質(zhì)輕，有較強的抗裂性能，在我國橋梁建設(shè)過程中被廣泛應(yīng)用。但橋梁一旦發(fā)生病害就存在影響正常使用的可能性，因此對橋梁進行檢測及加固變得尤為重要。

1 橋梁加固原則和方法

1.1 加固原則

橋梁在進行加固過程中應(yīng)遵守一定的原則，具體原則如下。

(1)橋梁加固過程中應(yīng)采用先進的技術(shù)，保證加固過程中施工簡單、安全可靠。

(2)根據(jù)橋梁類型和加固要求合理選擇加固方法。

(3)橋梁在進行加固前應(yīng)進行受力狀態(tài)的推斷，通過橋梁結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)合理選擇加固方法，避免產(chǎn)生不合理的加固方式，這樣可能會造成橋梁出現(xiàn)新的損傷或受力狀態(tài)發(fā)生改變，使橋梁加固問題變得更加復(fù)雜。

(4)橋梁在加固前應(yīng)充分考慮會出現(xiàn)的狀況，加固時可以通過多種加固方法結(jié)合運用來分析，改變橋梁的內(nèi)力狀態(tài)，達到加固補強的目的。

(5)橋梁在進行加固時，應(yīng)對加固方案進行可行性的分析，保證該方案安全可行，不會造成環(huán)境、交通等其他方面的影響。

1.2 加固方法

橋梁加固的方法主要分為被動加固和主動加固。被動加固的具體加固方法是通過增加截面和粘貼鋼板兩種方法。增大截面法是通過在原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行植筋，增大截面尺寸，提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載力，使新舊結(jié)構(gòu)共同受力。粘貼鋼板的加固方法主要是通過增強橋梁結(jié)構(gòu)的抗剪強度來提高整體穩(wěn)定性。具體方式是在混凝土抗剪薄弱的部位粘貼鋼板，使新舊結(jié)構(gòu)在鋼板的作用下共同受力，協(xié)調(diào)變形，這樣可以減少裂縫的產(chǎn)生，提高結(jié)構(gòu)強度。該方法施工簡單、布置合理，適用于抗剪強度不夠的橋梁結(jié)構(gòu)。粘貼纖維材料的施工方法和原理與粘貼鋼板類似，其特點是自身質(zhì)量輕、強度高、有防水和提高抗剪強度的作用。

主動加固法主要包括預(yù)應(yīng)力主動加固、改變結(jié)構(gòu)體系。改變結(jié)構(gòu)體系主要是通過將原結(jié)構(gòu)中有效截面的內(nèi)力減小來提高橋梁自身的承載能力。常用的方法有：在梁跨中增加斜撐的手段來使跨度減小、增加臨時輔助墩、體系轉(zhuǎn)換(簡支變連續(xù))等，通過這種方式使原結(jié)構(gòu)的受力體系發(fā)生變化，使橋梁的內(nèi)力減小。

2 橋梁加固

2.1 粘貼鋼板加固

本文對預(yù)應(yīng)力混凝土加固采用的技術(shù)是粘貼鋼板的方法。該方法進行前應(yīng)先對裂縫進行封閉處理，然后將鋼板進行粘貼。已開裂預(yù)應(yīng)力混凝土橋采用粘貼鋼板法加固時，一般都會先進行裂縫封閉，然后再粘貼鋼板。

通過受力分析可知未開裂截面、裂縫灌注處理截面等在不同情況下，受力變化存在較大差異，所以針對以上情況進行分析。

(1)未開裂截面

圖1 截面應(yīng)力圖

當(dāng)梁開裂后該截面處的應(yīng)力為0，此時裂縫處的拉應(yīng)力表現(xiàn)為σc

(2)裂縫處理截面

圖2 截面平均應(yīng)變圖

裂縫沒有進行處理時，應(yīng)變?nèi)鐖D2中所示，此時梁處于開裂狀態(tài)，拉應(yīng)力主要有鋼筋提供。當(dāng)對裂縫進行補膠處理后，該處發(fā)生應(yīng)力重分布。當(dāng)裂縫修補后，截面一直處于受壓狀態(tài)，將粘貼鋼板卸載時應(yīng)力不會出現(xiàn)圖2中(b)的變化，而是從圖2中(c)開始。

2.2 檢測評定

本文中定義加固后(1)類構(gòu)件特征為：在短期荷載效應(yīng)組合下，正截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力。加固后部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；在短期荷載效應(yīng)組合下，正截面出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力受限時，此時為加固后(2)類構(gòu)件；當(dāng)拉應(yīng)力表現(xiàn)為大于極限值時，此時為加固后(3)類構(gòu)件。

(1)應(yīng)變測試

本文在進行應(yīng)變測試時采用的方式是：在混凝土表層安裝應(yīng)變計，具體操作如圖3所示。通過實際經(jīng)驗可以分析得到：平均應(yīng)變能在一定程度上反應(yīng)截面真實應(yīng)變。

圖3 應(yīng)變測試圖

多個應(yīng)變測點的平均值按下式計算

式中:ε平表示產(chǎn)生的平均應(yīng)變；εi表示測試結(jié)果中各測點的應(yīng)變；li表示各測點的標(biāo)距；n表示測點數(shù)。

(2)加固前檢測

橋梁在加固前應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行檢測，主要包括結(jié)構(gòu)，表觀，材料等方面的檢測。在檢測過程中應(yīng)注意混凝土裂縫的變化以及鋼筋的銹蝕等。導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的原因有很多，將這些裂縫大致分為兩類，一類是結(jié)構(gòu)性裂縫，主要產(chǎn)生原因是外荷載的作用；一類是非結(jié)構(gòu)性裂縫，主要是變形引起的。在進行檢測時，通過對裂縫分布和形狀的分析找到開裂原因，判斷構(gòu)件的承載力是否滿足要求。

(3)加固監(jiān)測

橋梁在加固過程中為保證安全和質(zhì)量的目標(biāo)，應(yīng)加強對施工過程的監(jiān)測。對加固材料、新增構(gòu)件等進行檢測，采用螺栓固定時，確保位置的準(zhǔn)確性。橋梁在加固過程中經(jīng)常對橋梁進行加載、卸載，在該過程中應(yīng)加強監(jiān)控。

(4)加固后檢測

橋梁在完成加固后應(yīng)對結(jié)構(gòu)和材料等各方面進行全面的檢查，主要檢查對象是用于加固的材料，新增加的構(gòu)件，如植筋等以及病害處理部位，如鋼板粘貼質(zhì)量、混凝土缺損修補、裂縫修補情況等。通過對檢測后的橋梁做出綜合評定，保證加固后的技術(shù)安全以及技術(shù)狀況，針對以后類似病害提出相關(guān)建議。

3 結(jié) 語

對橋梁進行檢測和加固，是維持公路正常運行的有效措施。完善的橋梁加固前后檢測分析，可全面監(jiān)測橋梁健康狀態(tài)，了解橋梁運營條件和質(zhì)量衰退狀況，讓橋梁延長使用壽命。本文通過對預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋加固的分析得出以下結(jié)論。

(1)橋梁在加固過程中應(yīng)遵循一定原則，該原則主要保證加固過程施工簡單，加固方法合理，加固方案具有可行性，對環(huán)境和交通不會造成過大影響。

(2)橋梁加固的方法按形式可以分為主動加固法和被動加固法，這兩種方法又可進行具體方法的劃分，實際工程中根據(jù)橋梁加固的自身條件選擇加固方法。

(3)本文通過應(yīng)變測試可知平均應(yīng)變在一定程度上反應(yīng)真實應(yīng)變情況；加固前檢測可以找到裂縫產(chǎn)生原因，初步判定構(gòu)件承載力狀況；加固監(jiān)測能夠保證施工質(zhì)量；通過對檢測評定進行分析可知，加固后橋梁進行計算時應(yīng)依據(jù)新的狀態(tài)進行。