現(xiàn)代梁橋加固技術(shù)

方清華

0 引言

橋梁上部構(gòu)造是橋梁病害的多發(fā)部位，具體表現(xiàn)在上部構(gòu)造變形、變位、裂縫等等，這些病態(tài)既可能是由于上部構(gòu)造本身的設(shè)計或施工原因引起的，也可能是因基礎(chǔ)下沉所致，準確地分析病因是治本的基礎(chǔ)，選擇正確的加固方法是根除病害的關(guān)鍵[1-3］。本文詳細闡述了現(xiàn)代梁橋加固的幾種常用方法，為今后各類橋梁的加固提供參考。

1 體外索加固

體外預(yù)應(yīng)力加固是通過在梁體外布設(shè)拉桿或撐桿，并與被加固的梁體錨固聯(lián)結(jié)在一起，然后施加預(yù)應(yīng)力，強迫后加的拉桿或撐桿受力，從而改變原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，并降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，以提高結(jié)構(gòu)的承載力。加固后可減少結(jié)構(gòu)的變形，縮小裂縫寬度甚至使裂縫完全閉合。對于鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，采用對受拉區(qū)施加預(yù)加壓力的加固，可以切實可靠地增加梁橋的抗彎剛度，以彌補梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力配筋的不足，阻止梁體進一步下?lián)虾褪芾瓍^(qū)混凝土的開裂。同時，它可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載作用，從而能較大幅度地提高梁的承載能力。

體外預(yù)應(yīng)力索與一般預(yù)應(yīng)力索相比，有很多重要的區(qū)別，其施工方法也不盡相同。體外預(yù)應(yīng)力索施工應(yīng)滿足以下要求:1)鋼絞線應(yīng)選用PE防護、無粘連、低松弛鋼絞線;2)采用OVM防松動錨具;3)體外索分段支承，以減少振動，支承處外套不銹鋼管，內(nèi)襯聚四氟乙烯套管，以減少摩擦;4)鋼絞線兩端編號，使每根鋼絞線在兩端錨具上的鎖定位置一一對應(yīng);5)預(yù)應(yīng)力索應(yīng)盡量爭取對稱張拉，以減少附加內(nèi)力;6)張拉應(yīng)力應(yīng)控制在鋼絞線標準強度60%以內(nèi)，以減少整體預(yù)應(yīng)力損失;7)固定式體外索，應(yīng)注意齒塊內(nèi)裸露鋼絞線部分的封存。

2 “壁可”法灌縫

橋梁由于各種原因引起裂縫，需要進行仔細觀察，將產(chǎn)生裂縫的原因排除后應(yīng)對已產(chǎn)生的裂縫進行處理，壁可法是行之有效的方法，它能將裂縫兩側(cè)的混凝土牢固地連接起來，使連接處的強度一般高于其他未開裂部位，其具體施工步驟如下[3］:

1)埋壓漿嘴封縫:實施壁可法灌縫時，首先應(yīng)將裂縫兩側(cè)10 cm范圍內(nèi)打磨干凈，再用丙酮擦洗，使用壁可封縫膠，沿著裂縫方向每隔30 cm埋置壓漿嘴，并將壓漿之間的裂縫封閉，其封縫寬度約為8 cm，厚度為8 mm。

2)進行氣密檢查:待封縫膠硬化之后進行氣密檢查，目的是觀察壓漿嘴是否牢靠，封縫膠是否將裂縫封牢。檢查方法有水壓法和氣壓法，若采用水壓法，試壓之后應(yīng)間隔48 h(20℃以上)才能進行灌縫，以保證裂縫處于干燥狀況。

3)用壁可灌縫膠灌縫:灌縫時要使用一種與壓漿嘴相連的注射器，兩者之間卡口相連，易連易撤，是壁可法灌縫的配套設(shè)備，注射器為特種塑料制品，其彈性模量比一般塑料大得多，只要有一定的變形，便會提供較大的應(yīng)力，因此灌縫過程是用高壓將灌縫膠壓入注射器，注射器體積膨脹，容量加大，注射器殼體張力也隨之加大，當注射器體積膨脹到最大限度之后，注射器便獲得第一次注射所需要的灌縫膠，并將裝入注射器內(nèi)的壁可灌縫膠，在殼體張力的作用下持續(xù)不斷的注入裂縫中。根據(jù)裂縫大小，應(yīng)即時對注射器中的灌縫膠予以補充，當其體積維持12 h以上不再縮小，且體積大于空腹20%時，裂縫已經(jīng)注滿，完成灌縫。

3 碳纖維加固

碳纖維又稱增強復(fù)合材料(簡稱CFRP)，它具有優(yōu)異的物理力學性能(極高的抗拉強度和彈性模量)。其抗拉強度是普通鋼筋的10倍以上，彈性模量與普通鋼筋接近，它耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境腐蝕，完工之后，不需維護，可廣泛用于各種形狀的混凝土結(jié)構(gòu)加固。粘貼碳纖維的加固機理是將增強材料粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)形成整體，用以代替需要增設(shè)的補強鋼筋，提高梁的承載能力[4-6］。

碳纖維加固施工，可按如下步驟實施:1)清除加固部位結(jié)構(gòu)表面的松散物質(zhì)及污垢，并用丙酮擦洗;2)涂刷底層樹脂(底膠);3)當?shù)啄z硬化后，用環(huán)氧樹脂(找平膠)修補加固構(gòu)件表面的孔洞;4)當?shù)啄z和找平膠硬化后，涂刷浸洗樹脂(面膠);5)粘貼碳纖維，要求充分排氣，并緊密貼合;6)再涂面膠。如需粘貼多層碳纖維布補強，可重復(fù)步驟4)～步驟6)。

4 粘貼鋼板或鋼板條加固

粘貼鋼板加固法是常用的舊橋加固技術(shù)。它是在結(jié)構(gòu)上粘貼鋼板或鋼板條，與碳纖維布相比，其自重增加較多，但結(jié)構(gòu)的抗剪、抗扭和整體剛度都有明顯的增強?？傮w上來說，粘貼鋼板加固法有以下優(yōu)點:1)不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu);2)加固工程幾乎不增大原結(jié)構(gòu)物的尺寸;3)盡管工程質(zhì)量要求很高，但施工時并不要求高級的專門技術(shù)人員操作;4)能在短期內(nèi)完成加固工程;5)幾乎可以不改變具有歷史價值建筑的原有藝術(shù)特點。

5 截面轉(zhuǎn)換加固

截面轉(zhuǎn)換加固是重慶交通大學開發(fā)的一種新型的梁式橋加固方法。經(jīng)實踐證明，該方法是一種非常成功的加固技術(shù)。加固機理主要是利用箱梁截面抗彎、抗扭剛度大，箱形梁整體受力性能明顯高于其他形式梁的特點而進行的加固整治。利用梁底新增設(shè)的鋼筋混凝土底板可以將分離的主梁連成整體共同協(xié)調(diào)變形、承擔活載，以達到改善橋梁橫向分布系數(shù)、提高橋梁承載力的目的。

將主梁截面轉(zhuǎn)換為箱形截面的加固方法具有以下優(yōu)點:1)提高了梁體的抗彎和抗扭性能，在偏心荷載作用下，較加固前的多片主梁大為有利;2)極大地改善了橋梁的橫向分布系數(shù);3)具有良好的動力特性;4)具有較大面積的底板，便于布置鋼筋;5)加固費用低，經(jīng)濟性好;6)施工周期短，施工難度小。

6 變簡支梁為連續(xù)梁法

在多跨簡支梁的梁端設(shè)置承受負彎矩的鋼筋后，把簡支梁連接起來變?yōu)檫B續(xù)梁，則在活荷載作用下，梁中的彎矩將按連續(xù)梁計算。在簡支梁中可設(shè)置八字撐，斜撐為原橋上部構(gòu)造提供了兩個彈性支撐，使原橋一跨變成三跨，大大減小了橋梁的跨徑。八字撐一般用鋼筋混凝土或型鋼制成，兩撐之間可設(shè)托梁或不設(shè)托梁，斜撐的位置由梁截面所容許承擔的彎矩和剪力來確定。

具體做法是:

1)鑿開橋面鋪裝層，并將原梁頂混凝土保護層鑿除，使梁頂部鋼筋外露，同時將原箍筋切斷拉直，沿梁頂增設(shè)縱向受力鋼筋，鋼筋的數(shù)量由墩頂梁端連接處所需承受的負彎矩大小確定。此時，也可考慮原梁頂?shù)募芰摻顓⑴c承受負彎矩。2)澆筑梁頂加高混凝土及梁端接頭混凝土。此時，除必須將梁端面鑿毛清洗外，有時為了增加接頭處的剛度及加大梁端受壓區(qū)截面面積，也可考慮把相鄰梁的端橫隔板之間澆成整體混凝土。3)若采用更換支座進行技術(shù)改造，則需拆除原支座，用一組帶有加勁墊板的新支座來替換。4)重做橋面鋪裝層。

7 結(jié)語

隨著各種重型車輛，尤其是工程用重型運輸車的不斷出現(xiàn)，公路橋梁負荷日趨加重，加之舊橋部分老化、破損或受原設(shè)計標準的限制，已不能適應(yīng)現(xiàn)代交通運輸?shù)囊?。舊橋的加固以其巨大的經(jīng)濟效益和實用價值，越來越廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代橋梁建設(shè)中。通過本文以上的分析，我們可以得出，對于梁橋，其加固方法較多，大致有6種，然而各種方法都有其各自的特點，具體選用哪種方法需根據(jù)實際情況具體分析，在選擇加固方法時要充分考慮造成病害的原因，以選擇合理的加固方案。

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