試論幾種橋梁加固的施工工藝及其特點(diǎn)

金玲琴 駱旦云

（浙江宏亮建設(shè)有限公司）

試論幾種橋梁加固的施工工藝及其特點(diǎn)

金玲琴 駱旦云

（浙江宏亮建設(shè)有限公司）

市政工程橋梁較之于其他工程項(xiàng)目來說，具有重大的社會(huì)性、服務(wù)性和交通影響性等功能。本文對(duì)于幾種橋梁加固的施工工藝及其特點(diǎn)進(jìn)行分析探討，對(duì)于我國市政工程橋梁建設(shè)具有一定幫助。

橋梁施工；橋梁加固；施工工藝；加固方法；比較

橋梁加固一般是指：通過對(duì)構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)和結(jié)構(gòu)的性能改善，以恢復(fù)或提高現(xiàn)有橋梁的承載能力，延長使用壽命，適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸和通行的要求。梁式橋梁的主梁受力狀況Eh--個(gè)要素決定，即荷載產(chǎn)生的內(nèi)力(彎矩)、主梁截面決定的幾何特性以及主梁材料的自身強(qiáng)度。當(dāng)橋梁荷載增加或超重，使得橋梁引起的內(nèi)力超過材料強(qiáng)度的允許范圍，勢必造成主梁受拉部位開裂、破損、承載力下降，成為舊危橋；隨著橋梁使用年限的增加，各種外界因素也會(huì)導(dǎo)致材料性能降低、強(qiáng)度降低，也將造成橋梁承載力下降，成為舊危橋[1]。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件加固是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，要考慮的因素很多。加固方法應(yīng)從施工方便、不影響生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)合理、效果好等方面來選擇，一般原則如下[2]：1)加固應(yīng)盡可能做到不停產(chǎn)或少停產(chǎn)，因停產(chǎn)的損失往往是加固費(fèi)用的幾倍或幾十倍。能否在負(fù)荷下不停產(chǎn)加固，取決于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。一般構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力小于鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 80%，且構(gòu)件損壞變形等不是太嚴(yán)重時(shí)，可采用負(fù)荷不停產(chǎn)加固方法。2)結(jié)構(gòu)加固方案要便于制作、施工和檢查。3)結(jié)構(gòu)制造組裝應(yīng)盡量在生產(chǎn)區(qū)外進(jìn)行。4)連接加固應(yīng)盡可能采用高強(qiáng)螺栓或焊接。目前，國內(nèi)外對(duì)于橋梁進(jìn)行加固改造的技術(shù)途徑主要有加強(qiáng)薄弱構(gòu)件、增加輔助構(gòu)件、改變結(jié)構(gòu)體系、減輕恒載和加固橋墩基礎(chǔ)等等。

一、加強(qiáng)薄弱構(gòu)件加固方法

在橋梁上，對(duì)于有嚴(yán)重缺陷的部位，或者因要通行重型車輛而不能滿足承載要求的部位，如梁的跨中部位、支座部位、承受負(fù)彎矩的部位等等，以及其他變截面處等，采取加強(qiáng)措施，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。在橋梁結(jié)構(gòu)中，特別需要注意的是：橋梁的薄弱處一般在受拉區(qū)域，受壓區(qū)域則比較少。所以，對(duì)于薄弱處補(bǔ)強(qiáng)方法，往往采用增大截面面積、粘貼加固，增設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋等等。

目前，國內(nèi)有相當(dāng)一部分橋梁由于在修建年代時(shí)，荷載等級(jí)僅適應(yīng)當(dāng)年的要求，因此在當(dāng)前的使用中表現(xiàn)出承載力不足的缺陷。如果病害不斷產(chǎn)生和發(fā)展，就會(huì)成為危橋。對(duì)于這部分橋，可以采用增大構(gòu)件截面的方法，特別是在截面突變處或截面薄弱處。增大構(gòu)件截面的途徑有：增加受力鋼筋的面積、加大梁的截面以及噴錨等方法。例如揚(yáng)州市誦河澗橋在檢測中發(fā)現(xiàn)跨中部位有少許裂縫，采用加固方式為在梁底板加焊Φ=22mm鋼筋，荷載試驗(yàn)證明加固后完全滿足規(guī)范要求，全部費(fèi)用加在一起約9500元，經(jīng)濟(jì)節(jié)約且效果好。

但是對(duì)于交通流量較大的橋梁而言，增大構(gòu)件界面的施工措施可能會(huì)導(dǎo)致將作業(yè)面設(shè)置在交通要道上，影響了橋梁的通行能力。更有甚者可能會(huì)因?yàn)橐雍镐摻罨驀娡炕炷恋仁┕ひ蠖鴮?dǎo)致整座橋梁結(jié)構(gòu)陷入封閉狀態(tài)。

粘貼加固方法以其施工方便、影響范圍小等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中。鋼板粘貼法是采用環(huán)氧樹脂系列粘結(jié)劑，將鋼板粘貼在結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)域或薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)物形成整體，提高其剛度，限制裂縫開展，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果。隨著加固技術(shù)的改進(jìn)，粘貼加固法的材料也有了很大的改進(jìn)。近幾年來，玻璃纖維(CFRP)、碳纖維(CFRP)和芳綸纖維(AFRP)。纖維復(fù)合材料的力學(xué)特點(diǎn)是其應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性，不存在屈服點(diǎn)或塑性區(qū)。由于碳纖維材料具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)異物理性能，以及現(xiàn)場施工便捷，成為舊橋加固的理想材料。近年來，省市利用碳纖維粘貼加固法對(duì)市政工程的人行天橋、通車橋等進(jìn)行了大量的加固，施工效果良好體外預(yù)應(yīng)力加固法也是當(dāng)前較為普遍的一種的加固措施。預(yù)應(yīng)力加固是指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)構(gòu)件或原有構(gòu)件中，施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。采用對(duì)受拉區(qū)域以預(yù)加應(yīng)力的加固方法，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載作用，從而提高梁的承載能力。

體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)對(duì)于施工的要求比較高，前期計(jì)算也需要進(jìn)行系統(tǒng)的分析，工作量比較大。體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)對(duì)于橋梁下凈空高度有較大的影響，且加固外形需要做精心的設(shè)計(jì)，特別是針對(duì)市政工程時(shí)，外觀要求更為重要。

二、增加輔助構(gòu)件加固方法

在地基安全性能好，并具有足夠承載能力的情況下，可采用增設(shè)承載能力高和剛度大的新縱梁，這些新梁與舊梁相連接，共同受力。新結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力將重新分布，使原有結(jié)構(gòu)梁中所受荷載減小，由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高，新增設(shè)的縱梁還兼有加寬作用。

相對(duì)于其他幾種加固技術(shù)而言，增加輔助構(gòu)件加固方法工程量較大，一般采用拓寬改建的技術(shù)路線，施工費(fèi)用也較高，但是加固后的橋梁不僅在安全性能上能有很大的改善，還可以增加交通流量。

三、改變結(jié)構(gòu)體系加固方法

改變結(jié)構(gòu)體系加固，實(shí)際就是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系以減少梁內(nèi)應(yīng)力，例如：在簡支梁下增設(shè)支架或橋墩；或把簡支梁與簡支梁加以連接，從而由簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁；或者，在梁下增設(shè)鋼桁架等的加勁梁等，以提高橋梁的承載能力，減小梁的跨中撓度。

在梁下增設(shè)支架使簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁的加固方法中，需要注意梁的內(nèi)力重分布，支撐與梁連接處為負(fù)彎矩處，需要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度分析，必要時(shí)也可結(jié)合加固薄弱構(gòu)件的方法，采用粘貼鋼板、碳纖維等措施進(jìn)行。

四、減輕恒載加固方法

減輕橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載，改善原橋梁的受力狀念，提高橋梁的承載能力，特別是在橋梁基礎(chǔ)承載力受到限制，不能滿足加固上部結(jié)構(gòu)和提高活載承載力時(shí)，通過減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力，乃是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。

此種加固方法對(duì)于施工技術(shù)要求較低，且不需要進(jìn)行復(fù)雜的驗(yàn)算，效果顯著。但減輕恒載的方法從一定程度上來說，會(huì)影響原有結(jié)構(gòu)的交通功能。此方法的施工面一般位于橋面，施工時(shí)會(huì)時(shí)得橋梁結(jié)構(gòu)通行能力減低。

五、結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，城市中不僅車輛數(shù)量急劇增加，而且行人的通行要求也越來越高。城市基礎(chǔ)設(shè)施中的橋梁結(jié)構(gòu)的建設(shè)、維修和養(yǎng)護(hù)工作問題突出。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，舊橋的加固費(fèi)用一般僅為建設(shè)新橋梁的10%～20%，若能提高加固技術(shù)，同時(shí)改進(jìn)對(duì)加固方案優(yōu)選的方法，必然能有效的節(jié)約城市基建費(fèi)用，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

[1] 朱正偉, 劉東燕, 彭文軒. 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁加固中應(yīng)用的思考[J]. 重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào), 2005,27(2).

[2] 翟飛格, 張建仁, 王磊. 橋梁加固前后對(duì)環(huán)境影響的評(píng)價(jià)[J]. 中外公路, 2010,30(1).

TU698

1674-3954（2011）03-0257-01