對橋梁加固工程施工的研究

賈生會

摘要： 橋梁是交通的咽喉，對我國城市發(fā)展建設(shè)起著重要的作用。目前，我國橋梁數(shù)目眾多，但不少橋梁因設(shè)計或施工問題年久失修，道路安全存在隱患，無法適應(yīng)當(dāng)今高速發(fā)展的交通狀況。本文主要介紹了橋梁加固工程中常用的幾種方法，總結(jié)了各種方法的優(yōu)劣性，為今后的橋梁加固提供一點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞： 橋梁；加固；方法；總結(jié)

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛發(fā)展交通運(yùn)輸量增大，伴隨著載重等級的變化，橋梁的承重能力備受考驗，加上橋梁早年設(shè)計原則是注重于材料的節(jié)省，安全度較低。例如雙曲拱橋目前存在著嚴(yán)重的斷面單薄、安全儲備低問題，磚拱橋也存在耐久性差和年久老化等問題，這些橋梁都亟需實施加固工程。此外一些近年修建的橋梁，因設(shè)計失當(dāng)或者施工質(zhì)量差，也存在著加固的問題。據(jù)國內(nèi)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國的公路危橋大約有四千多座，面對數(shù)量眾多的舊橋、危橋，若一味的全部重建，既不科學(xué)，又浪費(fèi)了大量的資源。在這種情況下，我國急需找到一種快速、有效、可靠的橋梁加固方法。

二、橋梁加固的基本原則

橋梁加固是指通過補(bǔ)強(qiáng)橋梁的構(gòu)件改善其結(jié)構(gòu)的性能，提高或恢復(fù)現(xiàn)有橋梁的承載能力，延長使用壽命，投入少量的資金以適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸和通行的要求。橋梁的加固與橋梁的設(shè)計一樣，除了應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范，符合技術(shù)可行、結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)合理的原則外，還必須經(jīng)過一定的步驟和程序，這就是所謂的加固概念設(shè)計。

1. 首先評估橋梁結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)故障或損壞不能滿足結(jié)構(gòu)安全或正常使用要求，則必須實施加固工程。加固的內(nèi)容和范圍，應(yīng)根據(jù)評估結(jié)果，確定委托方的要求，可以包括全橋也可以指定部分或特定組件；

2. 建立橋梁修復(fù)、加固、重建的經(jīng)濟(jì)分析模型，通過分析和比較，選擇技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，現(xiàn)有改造后的行動計劃對交通干擾較少的方案，以確保橋梁加固的安全實施；

3. 根據(jù)需要改造的橋梁評估結(jié)論和經(jīng)濟(jì)分析，確定現(xiàn)有的橋梁需要加固、修建以達(dá)到使用要求，然后提出橋梁加固的設(shè)計方案；

4. 當(dāng)為大橋、特大橋的主要承重構(gòu)件進(jìn)行加固施工前，至少提出2個設(shè)計方案，通過方案比較和經(jīng)濟(jì)評價后，最終確定最佳加固方案；

5. 加固設(shè)計和施工，盡量不破壞原有的結(jié)構(gòu)，并保留具有價值的組成部分，以避免不必要的拆卸或更換；

6. 加固設(shè)計及施工方法應(yīng)緊密結(jié)合，并采取有效措施，確保新老結(jié)構(gòu)的可靠連接及協(xié)同工作；

7. 加固工程的設(shè)計方案應(yīng)按照實際損失情況進(jìn)行計算；

8. 在加固工程施工過程中，應(yīng)盡量減少對橋上的車輛和行人的干擾，采取必要的措施減少對周圍環(huán)境的污染；

9. 在施工過程中，如果發(fā)現(xiàn)原來的結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴(yán)重的缺陷，應(yīng)立即停止施工，會同加固工程設(shè)計師協(xié)商，采取有效措施處理后再繼續(xù)施工；

10. 加強(qiáng)施工安全監(jiān)測，同時相應(yīng)采取措施，以確保結(jié)構(gòu)及相關(guān)人員的安全。

三、幾種橋梁加固方法

根據(jù)橋梁的加固原因、加固部位以及現(xiàn)有橋梁本身橋型方案的不同，應(yīng)采用不同的加固方法。我們將現(xiàn)有的加固方法分為兩類，一是橋梁上部結(jié)構(gòu)加固，二是橋梁下部結(jié)構(gòu)加固方法，即橋梁墩臺與基礎(chǔ)加固。目前，在很多橋梁加固工程施工中，同一座橋梁，針對不同的加固原因、加固部位以及橋型，同時采用了幾種不同的方法。

（一）橋梁上部結(jié)構(gòu)加固

1. 體系轉(zhuǎn)換加固法

舊橋加固體系轉(zhuǎn)換通常是指增設(shè)附加構(gòu)件或技術(shù)創(chuàng)新，使橋的受力體系和受力狀況改變，從而減少承重構(gòu)件的壓力，提高橋梁的性能，其目的是使承載能力得以改善。這項技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有提高結(jié)構(gòu)承載力，提高結(jié)構(gòu)剛度，減少撓度等。常用的方法有：拱橋轉(zhuǎn)換為梁拱式拱上建筑法、簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法、多跨簡支梁轉(zhuǎn)為先簡支后橋面連續(xù)體系法、增加輔助墩法等。

2. 體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力加固法是利用預(yù)應(yīng)力原理，增設(shè)構(gòu)件或原始構(gòu)件，施加初始應(yīng)力（即預(yù)應(yīng)力）的一種加固方法。這種方法主要適用于：正截面受彎承載能力不足、正截面受拉區(qū)鋼筋銹蝕、由梁抗彎剛度不足引起的梁撓度超過規(guī)范、梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過規(guī)范以及梁斜截面受剪承載能力不足。體外預(yù)應(yīng)力加固法，較為主動，大大改善或恢復(fù)橋梁的承載力，施工工藝簡單，交通干擾小，需要的設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)效益突出。缺點(diǎn)是容易受環(huán)境影響，需要可靠的防腐蝕設(shè)計。

3. 橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法

橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法是通過在橋面板鋪設(shè)一層鋼筋混凝土層，使其與原有結(jié)構(gòu)結(jié)為一體，從而達(dá)到擴(kuò)大橋面板或主梁有效高度和受壓截面，提高橋面整體剛度，增大橋梁承載能力的一種加固方法。主梁或橋面板承載力不夠，剛度不足，或鉸接梁、板的鉸縫傳力失效時，可采用該法進(jìn)行加固。這種方法主要適用于中小跨徑的橋梁，施工活動均在橋面進(jìn)行，操作簡捷，便于控制工程質(zhì)量，補(bǔ)強(qiáng)效果明顯。不足的是該法對新舊混凝土結(jié)合面和收縮差動變形提出了特殊構(gòu)造要求，加鋪補(bǔ)強(qiáng)層后，橋面高程會受到影響，連接路面或橋面縱坡需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

4. 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法是用粘結(jié)劑及錨栓將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，形成新的整體，以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，增大橋梁的承載能力的一種加固方法。該方法具有不改變原結(jié)構(gòu)的尺寸以及施工強(qiáng)度，保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，韌性充足等優(yōu)點(diǎn)。不足之處是粘結(jié)劑的質(zhì)量及耐久性將決定著加固效果的好壞。

5. 碳纖維加固法

粘貼碳纖維加固法是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)物表面，當(dāng)結(jié)構(gòu)荷載增加時，兩者共同作用，提高構(gòu)件承載力的一種加固方法。碳纖維具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐疲勞、耐腐蝕等性能，保證了施工速度以及粘貼質(zhì)量。相比于其他加固方法，采用碳纖維加固舊橋能最小程度地改變原有結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，保證在設(shè)計荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力。

（二）橋梁墩臺與基礎(chǔ)加固

1. 擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法

擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法即橋梁基礎(chǔ)擴(kuò)大底面積的加固方法。此法適應(yīng)于基礎(chǔ)承載力不足、墩臺為磚石或混凝土剛性實體的情況。當(dāng)構(gòu)造物基礎(chǔ)具有較大的不均勻沉降，且地基土質(zhì)堅實時，可以采用該法進(jìn)行加固。而當(dāng)擴(kuò)大部分基礎(chǔ)底部的地基承載力不足時，可采取在擴(kuò)大部分基礎(chǔ)下打入一定數(shù)量的樁，增大地基承載力，樁的參數(shù)則需考慮地基變形情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法施工比較便捷，缺點(diǎn)是它必須使新老基礎(chǔ)共同承受上部荷載，故加固費(fèi)用較為昂貴，加固效果難以控制。

2. 高壓旋噴注漿加固法

高壓旋噴注漿是對地基進(jìn)行加固的一種加固方法，具體操作方法如下：利用設(shè)備把帶有噴嘴的注漿管鉆入土層的預(yù)定位置，不斷旋轉(zhuǎn)并以一定的速度提升，將液體以高壓流的形式從噴嘴里射出，沖擊土體并用高壓流切割攪碎土層，使其分散成顆粒狀，一部分被液體帶出鉆孔，另一部分則與漿液攪拌混合，隨著漿液的凝固，組成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B能力的固結(jié)體。旋噴注漿加固法用途十分廣泛，具有加固地基的質(zhì)量高、效果好、成本低，施工方便等優(yōu)點(diǎn)。

3. 粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法

通過粘貼鋼板加固法和碳纖維加固法對橋梁墩臺進(jìn)行加固改造，同樣可以增加墩臺的剛度，提高墩臺的抗壓、抗彎和抗剪能力。

四、總結(jié)

舊橋梁加固改造有其內(nèi)在的規(guī)律性，加固設(shè)計應(yīng)基于對橋梁的技術(shù)狀態(tài)、各部位的缺陷、經(jīng)濟(jì)效益等多方面進(jìn)行全面細(xì)致的分析，選擇合適的一種或多種有效的加固方案。老舊橋梁的加固技術(shù)是一門新興學(xué)科，正在不斷地發(fā)展、補(bǔ)充和完善。隨著橋梁的結(jié)構(gòu)變化，新材料、新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，必然會出現(xiàn)更完美的加固方法。

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