橋梁加固工程技術探究

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摘要：近年來我國經(jīng)濟快速發(fā)展，汽車保有量增大，交通運輸量大幅度增長，部分舊橋不能滿足現(xiàn)代交通運輸要求，需要在原橋基礎上采取加固措施，提高它們的承載能力。文章主要對我國現(xiàn)有橋梁現(xiàn)狀進行了分析，并對橋梁加固方法進行了深入研究和探討。

關鍵詞：橋梁；加固原因；工程技術；現(xiàn)狀要點

采用相應的技術手段、措施對橋梁受力結(jié)構(gòu)進行補強加固，在不能滿足繼續(xù)使用的情條件下進行有效處理，使橋梁的承載力提高，繼續(xù)安全地工作，滿足安全性、適用性、耐久性的要求的過程橋梁加固。橋梁需要加固補強的原因很多，主要有橋梁年久失修、設計不當、施工過程中品控不嚴或車輛荷載增大等。橋梁加固后，可以滿足繼續(xù)使用的要求，與拆除重建相比，節(jié)約資金。

1我國老、舊橋梁工程現(xiàn)狀

近年來我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，汽車保有量增大，交通運輸量大幅度增長。許多前期修建的橋梁，由于當時經(jīng)濟及實際需求限制，設計承載能力低，車流少、橋體狹窄。隨著車流增大，大型車輛載重大，我國橋梁工程負荷環(huán)境惡劣，前期修建的大批橋梁出現(xiàn)一定的損傷。常規(guī)橋梁中以梁橋、拱橋為主，普通梁橋的上部結(jié)構(gòu)常常伴有裂縫、露筋、局部破損等，且梁板受汽車震動沖擊變形量大；下部結(jié)構(gòu)受風蝕、水蝕作用，常常伴有墩柱混凝土麻面、剝落、露筋等。圬工拱橋更是存在抗震性能差，拱肋、拱波裂縫超限等問題。橋梁的承載能力明顯下降，有相當一部分成為危橋，嚴重影響影響了交通行駛安全、橋梁安全狀況迫待加以改善。對這些橋梁需要通過加固補強來提高設計承載能力。特別是對于修建年代久遠、質(zhì)量低、病害嚴重的老橋，或因設計、施工以及使用上的種種原因存在不同缺陷的橋梁，承載能力偏低，已不能滿足現(xiàn)代交通需求，而采取限重、限流，甚至不得不封閉交通。對于上述不能滿足現(xiàn)代交通運輸要求的舊橋，如果拆除重建，將耗費巨大的人力、物力、財力。因此，如果能在原橋基礎上采取有效的加固改造措施，提高它們的承載能力，將給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟效益。所以世界各國都把舊橋視為寶貴的財富，力求充分地利用舊橋價值，進行適當?shù)鼐S修和加固，延長其使用壽命，以滿足交通運輸發(fā)展的需要。據(jù)有關資料統(tǒng)計，舊橋加固所需的費用僅是新建橋梁的10%左右，由此可見舊橋加固經(jīng)濟效果十分顯著。

2橋梁病害原因簡析

橋梁病害原因多種多樣，但目前來看，大多病害的發(fā)展原因都離不開如下幾條：①近年來我國經(jīng)濟快速發(fā)展，交通運輸量大幅度增長，大型拖掛運輸和集裝箱、重型車輛日益增多；②早期建設的橋梁工程結(jié)構(gòu)設計標準低，受當時經(jīng)濟、技術條件影響，材料強度低；③舊有橋梁在長期使用過程中，材料老化、結(jié)構(gòu)變形；④近年修建的橋梁，因勘察設計不合理或施工過程中品控不嚴，部分橋梁也存在一定的安全隱患。

3橋梁工程加固特點

特點如下：①需要加固的橋梁工程，大多都正在使用中，有現(xiàn)實的交通需要。在不中斷交通的情況下進行橋梁加固，需要采取限流或封閉措施，對交通造成干擾；②橋梁工程加固一般都是不改變原橋梁受力形式，所以受到原設計的限制；③原橋梁結(jié)構(gòu)材料與加固材料的結(jié)合是個難題，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施工風險大，凡是需要進行加固的橋梁，多數(shù)結(jié)構(gòu)已處在受力不利狀態(tài)。老橋有的缺乏原有設計資料和施工記錄，橋體結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況不詳，很難確定其極限承載能力，給舊橋加固帶來了風險。

4加固原則

加固工程實施前，首先要對舊橋進行勘察，根據(jù)橋梁的使用現(xiàn)狀、病害以及未來周邊路網(wǎng)發(fā)展趨勢，對加固的必要性和可行性進行評估，然后對各種加固方案的技術經(jīng)濟效果進行比較，選擇合理的加固方案。一般應符合下列要求：①與重建新橋相比，費用節(jié)約60%～70%以上才更能突顯改造價值。包括因加固橋梁中斷交通造成的經(jīng)濟損失；②橋梁經(jīng)加固后，其承載力和繼續(xù)使用年限方面都滿足相關技術標準；③經(jīng)勘測計算，橋梁下部地基基礎承載能力能滿足加固后所需提供的承載力。④對加固技術是否安全可行及經(jīng)濟性等進行全面評估，采用合理的加固措施。

5橋梁加固方法

加固方法應根據(jù)橋梁本身實際情況和環(huán)境來選擇，在橋梁上、下部加固前，應先將橋梁的裂縫、麻面等病害處理完之后方才能實施。目前圬工拱橋的加固方法較為簡單，無外乎拱圈加貼鋼板、加大不利構(gòu)件受力面積等。而對于雙曲拱橋，由于其受力特點本身存在不合理，在基本地震烈度大于7度地區(qū)不建議再做加固處理（建議拆除新建）。下面僅對常規(guī)梁橋的加固方法進行簡單探究。（1）普通梁橋上部加固。涉及梁橋結(jié)構(gòu)問題，經(jīng)常是梁板長期受荷載作用導致的撓度過大、以及長期的外部環(huán)境導致的混凝土老化、混凝土開裂、鋼筋銹蝕等，是結(jié)構(gòu)承載力降低主因。加固設計應針對不同的病害特征，采用相對應的加固方法。針對以上病害，常規(guī)做法是重做橋面鋪裝及修補梁板間橫向聯(lián)系。為了提高主梁承載能力，在修補外觀混凝土后，梁底貼鋼板或是碳纖維布、碳纖維板也是常見做法。體外預應力加固法由于施工相對復雜，要求控制因素較多，一般采用較少，但在提高主梁承載力方面，其優(yōu)勢非常明顯，在車輛荷載不斷增加及材料進步的背景下，其未來應用空間會更加廣闊。以下簡單介紹體外預應力加固方法相關概念。橋底抗彎能力不足或主梁撓度過大時，可在梁外施加預應力。外部預應力鋼索加固一般采用預應力鋼絲束或鋼絞線，沿梁肋側(cè)面按某種線形設置，通過張拉實現(xiàn)體外預應力。梁底設置若干定位裝置，以保證鋼索線形并固定其位置。鋼索錨固于梁兩端。預應力鋼索通常套以保護管，或待張拉錨固后用混凝土包裹，以防銹蝕。①體外預應力加固的優(yōu)缺點。體外預應力加固方法的優(yōu)點是：可在不改變橋梁結(jié)構(gòu)的情況下平衡橋梁所受的外力；能夠較大幅度地提高結(jié)構(gòu)的承載能力和結(jié)構(gòu)剛度；便于維修及更換體外力筋；能夠有效地控制原結(jié)構(gòu)的裂縫和撓度，使撓度大幅度減小，提高原梁的整體性；體外預應力可調(diào)節(jié)；橋梁加固期間不中斷交通，對交通影響小；所需的設備簡單，施工工期短，節(jié)約施工成本。同時，體外預應力加固法也有不足，預應力筋易損壞，由于預應力狀態(tài)下伸長率小可能失去了橋梁的危險預警；②體外預應力加固方法。首先將高強鋼絲錨固于被加固梁體上，用支承角鋼固定，原梁鋼筋布置形式確定支承角鋼與被加固梁體的錨固方式，通常用植入膨脹螺栓（或植筋），亦可采用膨脹螺栓與膠結(jié)（或焊接）相結(jié)合的方式。采用螺旋扣環(huán)拉緊器或測力扳手扭進螺帽進行張拉，對梁體施加預加力，然后噴注具有較高抗拉強度的復合砂漿，將預加力筋與被加固梁體粘結(jié)為一體，構(gòu)成有粘結(jié)預應力加固體系。復合砂漿粘結(jié)強度高，使橋梁與后加預應力筋共同工作，抵抗外部荷載。復合砂漿的高強度性能是保證結(jié)構(gòu)承載力，提高抗裂性，保護預應力筋避免銹蝕的重要前提。（2）橋梁下部結(jié)構(gòu)加固方法。①蓋梁可采用施加體外預應力、增大截面、粘貼鋼板或纖維復合材料等方法進行加固；②墩柱可采用增大截面尺寸、鋼套管內(nèi)灌注混凝土、粘貼纖維復合材料或鋼板等方法加固；③臺身可采用外包鋼筋混凝土套箍、更換臺后填土、增設輔助擋土墻、框架梁加注漿錨桿等方法加固；④基礎可采用擴大基礎受力面積、或增加基樁數(shù)量、設縱橫向支撐梁等方法加固；⑤橋梁抗震方面：現(xiàn)使用中橋梁的鋼筋混凝土橋墩通常剛性大，但是在抵抗彎曲和剪切破壞的能力不足，現(xiàn)加固方法中應用比較多的有增大橋墩尺寸、外包鋼管或粘貼碳纖維布加固方法等。

6結(jié)束語

了解既有橋梁現(xiàn)狀，并根據(jù)具體病害深入研究選擇合理的加固措施，使舊橋、危橋繼續(xù)創(chuàng)造價值，具有重要的現(xiàn)實意義。

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作者：司維 單位：寧夏公路勘察設計院有限責任公司