橋梁維修與加固方法初探

姜丹丹 潘鋒 趙磊

湖北省棗陽(yáng)市公路建設(shè)有限公司，湖北襄陽(yáng) 441000

橋梁維修與加固方法初探

姜丹丹 潘鋒 趙磊

湖北省棗陽(yáng)市公路建設(shè)有限公司，湖北襄陽(yáng) 441000

我國(guó)橋梁建設(shè)歷史悠久，特別自改革開(kāi)放以來(lái)，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國(guó)公路交通事業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，此期間修筑了大量的橋梁。因受到各個(gè)時(shí)期的造價(jià)控制、設(shè)計(jì)水平、材料、施工工藝等各方面的影響，目前部分橋梁已產(chǎn)生各類病害，需要進(jìn)行維修與加固，本文就此進(jìn)行了一些有益的探索。

橋梁；維修；加固；方法

橋梁是公路交通的咽喉，其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通，早前修建于各地城鎮(zhèn)和各級(jí)公路上的橋梁，也因此擔(dān)負(fù)著十分沉重的交通荷載和繁重的交通量。加之各種歷史原因，如修建橋梁時(shí)資金緊缺．設(shè)計(jì)荷載和泄洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，技術(shù)力量缺乏。為保證安全運(yùn)營(yíng)，對(duì)橋梁進(jìn)行必要的維修與加固十分必要。

一、橋梁維修加固的內(nèi)容

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，交通運(yùn)輸量的迅速增長(zhǎng)，危橋總長(zhǎng)逐漸增多。若將其拆除重建，不僅要耗費(fèi)大量資金，而且工期也較長(zhǎng)；若有計(jì)劃、有步驟的對(duì)現(xiàn)有舊橋進(jìn)行加固改造，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，為國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

發(fā)生重大病害和不能滿足運(yùn)輸要求的橋涵，應(yīng)對(duì)其設(shè)備徹底進(jìn)行整治加固、改善、更新，以恢復(fù)原有橋梁建筑物的整體使用效能和延長(zhǎng)使用年限，并提高原有橋梁建筑物的荷載等級(jí)和通過(guò)能力。橋梁維修與加固的主要內(nèi)容在于：對(duì)服役橋上部構(gòu)件維修加固，對(duì)服役橋下部構(gòu)件維修加固．拓寬橋梁的行車道或人行道。升高橋梁上部構(gòu)造的高度，更換橋梁行車道路面或引橋路面的結(jié)構(gòu)。部分或全部更換橋梁損壞或破壞服役了的結(jié)構(gòu)物。橋梁的維修與加固工作，須充分利用原有部分，凡能加固的，則不宜改建，凡能部分改建的，則不應(yīng)全部改建。對(duì)服役橋進(jìn)行維修加固．常有如下步驟：檢查橋梁現(xiàn)狀和損壞情況；調(diào)查橋梁歷史技術(shù)資料和現(xiàn)有交通狀況；提出維修加固或改建方案，隨時(shí)進(jìn)行分析比較；確定方案并付諸實(shí)施，即進(jìn)行維修加固或改建施工。

二、橋梁維修加固的方法

加固，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)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。橋梁維修加固應(yīng)注重四大原則：橋梁加固是借加大或修復(fù)橋梁構(gòu)件來(lái)提高局部或整座橋梁承載能力或通過(guò)能力的措施。故橋梁維修加固時(shí)．應(yīng)以不更改原有建筑形式為原則，只有在復(fù)雜情況下，才能更改其結(jié)構(gòu)。橋梁維修加固時(shí)存在多種不同方式，據(jù)服役橋?qū)嶋H情況、承載能力的減弱程度和今后任務(wù)，而采用相應(yīng)恰當(dāng)?shù)木S修加固方式。橋梁的加固多有四種方式：擴(kuò)大或增加原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面．以提高原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度；用新的結(jié)構(gòu)代替服役的應(yīng)力不夠的結(jié)構(gòu)：改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力體系，使原結(jié)構(gòu)減少受力；對(duì)原結(jié)構(gòu)施加外應(yīng)力，來(lái)改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力圖形，并提高橋梁剛度和強(qiáng)度。舊橋加固方法可綜合為以下幾類：

1、結(jié)構(gòu)性加固

體外預(yù)應(yīng)力法的加固原理是在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料。通過(guò)張拉對(duì)梁體產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，在此偏心壓力作用下，使梁體發(fā)生上拱，抵消部分自重應(yīng)力，減小了結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度、改善了結(jié)構(gòu)受力，能夠較大幅度的提高結(jié)構(gòu)承載力。目前常用下攆式預(yù)應(yīng)力拉桿加固法和外部預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法兩種。在合理安排施工流程的情況下，該方法可最大限度地減少對(duì)橋上交通的影響。甚至可以在有限開(kāi)放交通的情況下組織施工，因此近年來(lái)國(guó)內(nèi)工程實(shí)例較多。但加固后．體外預(yù)應(yīng)力筋的防腐問(wèn)題一定程度上增加了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，因此，一般不是公路部門(mén)的首選加固方法。粘貼鋼板或碳纖維固法粘貼鋼板加固法是采用黏結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其他薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載能力的目的。該方法具有基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的尺寸、施工簡(jiǎn)單、技術(shù)可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)在鋼筋混凝土橋梁的加固維修中為公路部門(mén)廣泛采納，是近幾年應(yīng)用最多的加固方法。碳纖維加固技術(shù)是近幾年內(nèi)才由國(guó)外引進(jìn)的一種新技術(shù)，因其強(qiáng)度高，耐腐蝕，且施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。然而，由于碳纖維本身的一些缺陷。如脆性、耐火性不好等使得這種材料的應(yīng)用受到限制。增大截面與配筋加固法一般采用在梁底面或側(cè)面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，從而達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。然而，由于增大截面法在施工過(guò)程中全部的作業(yè)需在梁底進(jìn)行，施工難度較大且施工質(zhì)量難以控制，因此，盡管在某些情況下費(fèi)用并不太大，但以上因素制約了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一般用于T型截面梁的加固維修。改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法是通過(guò)改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)整體承載能力的目的，是一種變被動(dòng)為主動(dòng)的加固方法。這種技術(shù)具有提高結(jié)構(gòu)承載力，增大結(jié)構(gòu)剛度，減小撓度等優(yōu)點(diǎn)。但該加固方法施工改造時(shí)一般要涉及橋面鋪裝的再處理，增加了改造費(fèi)用且加固效果受負(fù)彎矩區(qū)施工質(zhì)量的影響較大，目前極少單獨(dú)采用。此外，結(jié)構(gòu)性加固方法還有增設(shè)主梁加固法、錨噴混凝土加固法等。

2、非結(jié)構(gòu)性加固

鋼纖維混凝土修復(fù)橋面鋪裝層對(duì)橋面鋪裝層的嚴(yán)重破損，可考慮采用鋼纖維混凝土修復(fù)?？沽涯芰?qiáng)，抗沖擊耐磨耗等性能，可延長(zhǎng)橋面的使用壽命，在不增加橋梁恒載的情況下，改善梁的結(jié)構(gòu)受力性能。伸縮縫的更新改造在橋梁維修中，以下幾種類型伸縮縫的使用是較成功的?！叭馈毙蜕炜s縫在大型橋梁上的應(yīng)用情況良好；仿毛肋伸縮縫在大、中型橋梁的大量使用，效果明顯；TST、FG系列橋梁無(wú)縫伸縮縫，在中小行橋梁上也得到廣泛使用。

3、U型高橋臺(tái)加固

該加固法采取在U型橋臺(tái)前墻和兩側(cè)墻外加套40厘米的鋼筋混凝土，并在兩側(cè)墻增設(shè)水平預(yù)應(yīng)力索對(duì)錨和前墻增設(shè)地錨的方案。該方案適用于不能中斷交通又無(wú)法架設(shè)便橋的高橋臺(tái)病害修復(fù)。錨桿配合鋼筋混凝土抱箍法采取臺(tái)腔與橋臺(tái)基礎(chǔ)持力層進(jìn)行壓漿固化，再打人錨桿與槽鋼抱箍，最后在u型橋臺(tái)前墻和兩側(cè)墻外加套25厘米的鋼筋混凝土，新舊墻體采用錨桿連接形成整體。該方案適用于地基承載力不足，且施工處理不到位，造成橋臺(tái)前墻下沉。

4、橋墩加固

橋梁下部結(jié)構(gòu)加固的主要目的是提高橋墩的整體承載能力。如橋墩發(fā)生了結(jié)構(gòu)性損傷，可以用外包混凝土、粘貼鋼板或碳纖維的方法進(jìn)行加固。但是對(duì)于實(shí)體橋墩等橫向剛度比較大的結(jié)構(gòu)，其狀態(tài)變化主要是由地基所引起，此時(shí)可重點(diǎn)從回填硬土或者對(duì)地基進(jìn)行注漿等方法提高其約束橋墩的能力，提高橋墩的整體承載能力。抬樁就是通常使用的一種有效的加固方法，即在舊樁的兩側(cè)各增設(shè)一根樁，并通過(guò)植筋擴(kuò)大承臺(tái)，共同受力。另一種樁基加固方法是鋼筋混凝土套箍。由于下部樁基施工等原因，造成樁基縮徑，采用的加固方法是清除樁體虛浮物，通過(guò)植筋后，外抱箍微膨脹混凝土。目前，在很多橋梁加固改造中，同一座橋梁，針對(duì)不同的部位、不同的構(gòu)件、不同的改造原因同時(shí)采用了幾種不同的方法。如宜賓馬鳴溪金沙江大橋的加固，采用了增加構(gòu)件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法；西藏尼木大橋的加固，采用了粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法。

三、結(jié)語(yǔ)

在維修和加固舊橋過(guò)程中，除少量重車短期繞行外，無(wú)須全部中斷交通，其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益尤為明顯。從某種意義上，不管是技術(shù)改造方案的擬訂和設(shè)計(jì)計(jì)算，還是技術(shù)改造的具體實(shí)施，均須相關(guān)工作者不斷去實(shí)踐和研究。

姜丹丹(1981.02—)，女，湖北棗陽(yáng)人,大學(xué)學(xué)歷；

潘鋒（1979.09—），男，湖北棗陽(yáng)人，大學(xué)學(xué)歷；

趙磊（1981.02—），男，湖北棗陽(yáng)人，大學(xué)學(xué)歷。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.046