關(guān)于橋梁加固技術(shù)與方法的探討

楊學(xué)中

【摘 要】對(duì)于橋梁加固當(dāng)中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析、維修和加固，提高橋梁運(yùn)行的安全性已經(jīng)成為了今后將要面對(duì)的重要任務(wù)。本文就橋梁加固技術(shù)與方法進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】橋梁；加固；方法；技術(shù)

橋梁的加固維修技術(shù)是最近興起的一門(mén)新技術(shù)，是二十一世紀(jì)公路橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，加速我國(guó)舊橋加固或改造技術(shù)的研究，不僅能更好地、及時(shí)地為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)，而且能為國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.公路橋梁加固的原因

1.1橋面不平、不潔

由于缺乏經(jīng)常性的維修養(yǎng)護(hù)，在車(chē)輛輪胎的不斷作用下，許多橋梁的橋面板易產(chǎn)生破壞，特別對(duì)于已使用數(shù)十年以上的橋梁，或用瀝青材料鋪裝的橋面最易遭到損壞。橋面不平整對(duì)行車(chē)的影響，輕則使行車(chē)有輕微顛簸，重則產(chǎn)生跳車(chē)，以至不得不低速行駛。在簡(jiǎn)支梁的梁端接頭處和掛梁的懸臂掛梁支點(diǎn)處的填縫材料，由于缺乏養(yǎng)護(hù)而產(chǎn)生脫落，且遭受車(chē)輛的磨耗，從而出現(xiàn)較大溝槽，這是引起跳車(chē)的主要原因。

當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)跳車(chē)處時(shí)，即會(huì)引起臨近梁段的嚴(yán)重振動(dòng)，從而增加構(gòu)件的疲勞。若對(duì)此不加以改善，勢(shì)必將縮短橋梁的使用壽命。橋面上因長(zhǎng)期無(wú)人清掃、整理，橋面不清潔，泄水孔堵塞，這一問(wèn)題在許多中、小型橋梁中普遍存在。橋面上不清潔往往體現(xiàn)在護(hù)輪帶下積存垃圾、泥土污物，形成三角形硬塊，造成泄水孔被堵塞，下雨時(shí)橋面產(chǎn)生積水，車(chē)輛過(guò)橋時(shí)泥水飛濺，影響通行能力。

1.2橋面欄桿破損、不完整

橋面欄桿損壞后，沒(méi)有及時(shí)維修恢復(fù)，在許多失養(yǎng)的公路線上都能看到。造成橋面欄桿局部損壞的原因，絕大多數(shù)是機(jī)動(dòng)車(chē)交通事故造成的，部分是因?yàn)檐?chē)輛上載有長(zhǎng)大笨重的貨物在橋上行駛時(shí)不慎碰壞的，少數(shù)是人為碰損或盜竊所致。橋梁欄桿損壞，如不及時(shí)修整，不但影響美觀，更重要的是使橋上交通缺乏安全感。

1.3橋頭產(chǎn)生跳車(chē)

由于橋頭引道高填土產(chǎn)生不均勻沉降，致使許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整、順適，從而使車(chē)輛駛過(guò)橋頭時(shí)，產(chǎn)生輕微或嚴(yán)重跳車(chē)。橋頭跳車(chē)不但影響車(chē)速，降低行車(chē)質(zhì)量，而且也會(huì)影響橋梁使用壽命，嚴(yán)重的跳車(chē)甚至導(dǎo)致汽車(chē)彈簧鋼板折斷。

1.4橋梁構(gòu)件小的損壞未及時(shí)維修

橋梁在交付使用后出現(xiàn)的空洞、裂縫、沉陷、變位等毛病在日常維修養(yǎng)護(hù)中缺乏經(jīng)常檢查與及時(shí)修補(bǔ)，致使鋼筋銹蝕，小裂縫發(fā)展成大裂縫，活動(dòng)支座失去活動(dòng)能力，混凝土脫落等。對(duì)橋梁下部的墩臺(tái)、錐坡、護(hù)岸，上部構(gòu)件的背面極少巡視查看，因此問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，汛期抗洪能力極差，易遭到水毀，所以有的橋梁“小病不治釀成大病”。

1.5橋孔通水不暢，通航凈空不足

不少中小橋的橋孔水流不暢，橋孔附近河床淤塞。位于城鎮(zhèn)郊區(qū)和工廠附近的橋梁，由于排放大量生活污水和工業(yè)廢水，使橋孔淤塞更為嚴(yán)重。

1.6路寬橋窄，形成“瓶頸”，影響通過(guò)能力

許多橋梁由于建造年限較長(zhǎng)，標(biāo)準(zhǔn)較低，橋面窄小。在公路的維修改建中，往往路面拓寬，而橋梁沒(méi)有相應(yīng)拓寬改建，形成“瓶頸”，既影響通過(guò)能力，又增加行車(chē)的危險(xiǎn)性。

2.公路橋梁加固方法

2.1橋路面層補(bǔ)強(qiáng)加固法

橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法是通過(guò)在梁頂（橋面）上加鋪一層鋼筋混凝土層，使其與原有主梁形成整體，從而達(dá)到增大主梁有效高度和抗壓截面，增加橋面整體剛度，提高橋梁承載能力的一種常用且有效的方法。為了減小補(bǔ)強(qiáng)層增加的恒載，常將原有橋面鋪裝層鑿除，而且能使新老結(jié)合良好，共同受力。

2.2粘貼鋼板加固法

交通量增加，主梁出現(xiàn)承載力不足，或縱向主筋出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的情況下，梁板橋的主梁會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。粘貼鋼板加固是對(duì)粘貼部位砼和粘貼用鋼板進(jìn)行表面處理后，用環(huán)氧樹(shù)脂膠漿將鋼板粘貼在砼表面，并加壓成型，使鋼板密貼砼表面，以提高梁的抗彎、抗剪能力的一種加固方法。采用粘接及幾錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，以達(dá)到提高梁的承載能力的目的。該方法還具有施工簡(jiǎn)便，快速，不影響結(jié)構(gòu)外形，加固費(fèi)用低，不減小橋梁凈空以及增加荷載不多等優(yōu)點(diǎn)。不足之處是粘貼鋼板加工成型較困難，需要一定的支護(hù)設(shè)備，而且在長(zhǎng)期使用過(guò)程中維修保養(yǎng)工作量大，粘結(jié)材料的耐久性能也值得重視。

2.3碳纖維加固法

碳纖維布是一種新型建材，因其質(zhì)輕、耐腐蝕，片材很薄，抗拉強(qiáng)度高而被廣泛應(yīng)用于土木工程的加固與補(bǔ)強(qiáng)上。碳纖維布加固法亦被視為梁式橋加固補(bǔ)強(qiáng)、提高承載能力，尤其是當(dāng)橋下凈空受限制時(shí)首選的加固方法。粘貼碳纖維加固技術(shù)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(shí)，兩者共同工作，提高構(gòu)件承載力，從而達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。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)。由于碳纖維具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)異物理力學(xué)性能，以及施工速度快，施工工期短，粘貼質(zhì)量容易得到保證等優(yōu)點(diǎn)，因此是舊橋加固補(bǔ)強(qiáng)的理想材料。

2.4增加主梁加固法

增加主梁加固法是在新增主梁位置將原橋面鑿開(kāi)，切斷原橫隔梁，利用原結(jié)構(gòu)掛設(shè)模板，現(xiàn)澆鋼筋砼主梁，并連通原橫隔梁，保證新舊結(jié)構(gòu)成為整體，共同受力。這種方法適用于主體結(jié)構(gòu)基本完好、而承載力不能滿足要求的情況。但是，在加固過(guò)程中必須中斷交通，且工藝復(fù)雜，工程量大，對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷較大。

2.5錨噴混凝土加固法

借助高速?lài)娚錂C(jī)械，將新混凝土混合料連續(xù)地噴射到以錨固好鋼筋網(wǎng)的受?chē)娒嫔?，凝結(jié)硬化而成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面和補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，使其能承受更大的外部荷載作用，提高橋梁承載能力。

2.6預(yù)應(yīng)力鋼絲束法

沿梁腹側(cè)面按拋物線形敷設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲束，在梁底每隔一定距離（50～100cm） 設(shè)置一根定位箍， 用以固定鋼絲束的形狀，鋼絲束的兩端穿過(guò)梁端翼緣板伸至梁頂錨固。張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲束，通過(guò)定位箍使梁獲得預(yù)應(yīng)力；再通過(guò)噴射砼使預(yù)應(yīng)力鋼絲束及定位箍與梁體形成整體。這種加固方法的受力明確，效果明顯，但箍圈的構(gòu)造較復(fù)雜。

3.橋梁加固的新技術(shù)應(yīng)用

3.1體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

這種加固技術(shù)是在橋梁的下緣安裝預(yù)應(yīng)力材料，通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力材料的拉升對(duì)橋梁產(chǎn)生偏心的預(yù)應(yīng)力，從而減小橋梁因?yàn)樽灾睾鸵恍┩饬ψ饔孟庐a(chǎn)生的變形和裂縫寬度，提高橋梁的結(jié)構(gòu)承載力。這種加固技術(shù)在大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土方面應(yīng)用得比較的廣泛。這種加固技術(shù)的特點(diǎn)有：第一，鋼筋可以設(shè)計(jì)成是不可更換的或者是不可更換的?？筛鼡Q的加固鋼筋在維修方面比較的方便。第二，這種加固技術(shù)操作簡(jiǎn)單，對(duì)于普通的加固技術(shù)，節(jié)省了施工量，這些都是具有重要的意義的。第三，體外預(yù)應(yīng)力的鋼筋的利用率比較的高，體系布置比較的靈活，不僅可以加固橋梁的連接處，對(duì)橋拱也能進(jìn)行加固，不僅能夠進(jìn)行橋梁整體性的加固還能夠優(yōu)化構(gòu)件的抗剪性能。因此這種新型的加固技術(shù)有著比較好的應(yīng)用前景。但是用這種新技術(shù)對(duì)橋梁進(jìn)行加固時(shí)應(yīng)該先進(jìn)行合理的計(jì)算，并且在施工的過(guò)程當(dāng)中采取一些相應(yīng)的措施，從而最大程度上的減小預(yù)應(yīng)力損失。

3.2高強(qiáng)復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

高強(qiáng)復(fù)合纖維材料主要是一些碳纖維材料，這種加固技術(shù)比較的成熟。其原理是利用高性能的粘合劑把碳纖維粘貼在橋梁結(jié)構(gòu)的表面，二者共同作用從而達(dá)到加固橋梁、提高橋梁承載力的目的。粘合劑和碳纖維的性能是能否加固橋梁的關(guān)鍵所在。因此，為了達(dá)到加固橋梁的效果，應(yīng)對(duì)碳纖維材料施加預(yù)應(yīng)力。這種加固技術(shù)的特點(diǎn)如下：第一，高性能復(fù)合纖維材料具有高強(qiáng)度、高彈性的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)可以有效的提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。第二，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，高性能碳纖維材料可以和混凝土協(xié)同工作，而且由于高性能復(fù)合纖維材料厚度很薄，因此在修復(fù)之后不增加橋梁構(gòu)件的自重和體積，而且對(duì)橋梁的原結(jié)構(gòu)不會(huì)造成損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞的性能。但是這種加固技術(shù)因?yàn)椴牧系脑?，?dāng)溫度大于60攝氏度的時(shí)候，材料會(huì)出現(xiàn)軟化的現(xiàn)象，考慮到現(xiàn)在的橋梁都是暴露在空氣當(dāng)中的，受到了陽(yáng)光的直射，因此很容易高于60攝氏度，因此不利于采用樹(shù)脂膠作為粘合劑。