公路橋梁上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

李丹青

（邢臨高速公路管理處，河北 邢臺054001）

0 引言

橋梁加固，通俗地講，指通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個結(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，也就是要針對橋梁所發(fā)生的不能滿足繼續(xù)使用的狀況進行處理。

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸量迅速增大，道路行車密度和車輛軸重不斷增大，勢必造成公路橋梁負荷不斷加重，加之舊橋部分老化、破損或受原設計標準的限制，因此，從整體而言，公路橋梁已不能適應現(xiàn)代交通運輸?shù)男枰?/p>

公路橋梁需要加固的原因主要有以下幾類：預制拼裝梁板由于荷載造成裂縫；單板受力；因設計失當或施工質(zhì)量差導致結(jié)構(gòu)先天不足；大跨徑箱梁下?lián)祥_裂；沿海地區(qū)由于環(huán)境因素造成的結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕，混凝土剝落，氯離子侵蝕；西北、華北地區(qū)季節(jié)性河流導致橋梁下部結(jié)構(gòu)嚴重侵蝕；受到南方地區(qū)雨水河流沖刷，不合理挖沙導致基礎嚴重沖刷；東北地區(qū)冬天溫度較低造成的混凝土凍融病害等。

1 橋梁的加固原則

橋梁加固首先根據(jù)橋梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況、病害、車輛通行的需要以及將來交通發(fā)展的趨勢，對加固的必要性和可行性做出分析和判斷，然后對各種加固方案的技術(shù)經(jīng)濟效果進行比較，選擇合理的加固方案。一般應符合下列要求：比重建新橋節(jié)約60%～70%以上的費用才是可行的、有意義的，因為要考慮因加固橋梁中斷交通造成的經(jīng)濟損失；橋梁經(jīng)加固后，其結(jié)構(gòu)性能、承載力和耐久性都能滿足使用要求；橋梁下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力，能滿足加固后的橋梁對基礎的要求；對加固技術(shù)的先進性、經(jīng)濟性及耐久性等進行全面綜合評價，力爭采用各種指標較好的加固方案。

橋梁加固應在不斷總結(jié)經(jīng)驗和技術(shù)進步的基礎上形成專門規(guī)范，同時要重視對加固后的橋梁進行檢測和觀察，以評價加固效果。橋梁加固后的上部結(jié)構(gòu)通常是用靜載或動載試驗，將試驗結(jié)果與加固設計的計算結(jié)果進行對比，來判斷橋梁加固成功與否。但對下部結(jié)構(gòu)而言，不方便進行荷載試驗，可通過其頻率變化來定量評估橋墩的加固效果。

2 橋梁加固的分類

從加固部位來分，橋梁加固可分為上部結(jié)構(gòu)加固、下部結(jié)構(gòu)加固。上部結(jié)構(gòu)加固可分為主動加固和被動加固兩類。主動加固使結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)重新分布，改變結(jié)構(gòu)強度和剛度，承擔活載和部分恒載。主動加固適用于正常使用極限承載、承載能力或適用性不足等情況。被動加固對應力狀態(tài)和剛度改變不大，承擔少量不足的活載效應，此類加固適用于極限承載能力少量的不足，基本滿足能正常使用要求，無危險狀況等情形。

橋梁上部結(jié)構(gòu)加固有常用方法有：加大截面法、粘貼加固法、體外預應力加固法、增加輔助構(gòu)件法和體系轉(zhuǎn)換法等。橋梁下部結(jié)構(gòu)加固常用方法有：擴大基礎加固法、高壓旋噴注漿加固法、鋼筋混凝土套箍及外包鋼板等。需要說明的是，這些加固方法的應用并不是單一的，必須根據(jù)實際情況來選擇加固的方法或者多種方法結(jié)合使用，并且在使用這些方法加固之前，必須先將橋梁的裂縫、麻面等病害處理完。

3 上部結(jié)構(gòu)加固方法

3.1 粘貼鋼板加固法

3.1.1 優(yōu)點

技術(shù)先進，性能良好；占空間小，不影響結(jié)構(gòu)外觀；加固施工周期短，材料用量少，施工工藝簡單。

3.1.2 適用范圍

鋼筋混凝土受彎、受拉和受壓構(gòu)件；無化學腐蝕地區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；混凝土標號不能過低的構(gòu)件。

3.1.3 材料要求

膠黏劑彈性模量要高，線膨脹系數(shù)要小，韌性和耐久性要好；鋼板采用Q235 鋼板為宜；鋼板、連接螺栓及焊縫的強度設計值按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范規(guī)定采用。

3.1.4 施工的構(gòu)造要求

基層鋼筋混凝土受彎構(gòu)件標號不應低于C20，預應力混凝土構(gòu)件不應低于C30；干粘粘鋼鋼板厚度以2～6mm 為宜，一般取4mm，濕粘一般取8mm；錨固長度對于受拉區(qū)不得小于200t亦不得小于600mm；對鋼板及其臨接的混凝土表面應進行密封防水防腐處理。

施工工序如圖1所示。

圖1 粘貼鋼板加固法施工工序

3.2 碳纖維片加固

3.2.1 優(yōu)點

輕質(zhì)高強、操作簡單、易于粘貼不銹蝕。

3.2.2 適用范圍鋼筋混凝土受壓柱，以提高延性、耐久性的加固；亦可用于梁、板的加固。

3.2.3 施工構(gòu)造要求

碳纖維片加固施工構(gòu)造要求包括抗彎和抗剪構(gòu)造要求。

抗彎加固構(gòu)造要求為：

（1）條形碳纖維片材應盡量并列布置；

（2）盡量避免碳纖維片材的搭接；

（3）碳纖維片材的尾端宜采取可靠地錨固措施；

（4）當梁板的正彎矩區(qū)粘貼加固時，對于跨徑在20m以內(nèi)的，宜將碳纖維片材末端延伸至支座邊緣，當跨徑大于20m時，碳纖維片材截斷位置應滿足應滿足錨固長度的要求；

（5）板的抗彎加固時，碳纖維片應采用多條密布方案。

抗剪加固構(gòu)造要求為：

（1）在截面上的轉(zhuǎn)角處粘貼碳纖維片材時，轉(zhuǎn)角的最小半徑不小于30mm，抗剪加固最好采用封閉粘貼或U形粘貼，條件不允許時也可采用側(cè)面粘貼，且宜設端部錨固措施；

（2）當采用碳纖維片材條帶粘貼間隔粘貼時，其凈間距不應大于現(xiàn)行《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的最大箍筋間距的0.7倍；

（3）為提供水散發(fā)的路徑；

（4）不提倡碳纖維片材的大面積粘貼。

碳纖維片加固施工工序如圖2所示。

圖2 碳纖維片加固施工工序

3.3 橋面補強層加固

3.3.1 優(yōu)點

在主梁頂面加鋪一層鋼筋混凝土層，與原有結(jié)構(gòu)形成整體；增大橋面板或主梁有效高度和受壓截面；增加橋面整體剛度；提高橋梁承載能力。

3.3.2 適用條件

適用于主梁或橋面板承載力不足、剛度不夠或鉸接梁板的鉸縫不能有效傳力，受橋面補強層厚度限制的情況，這種加固方法主要適用于中小跨徑的橋梁。

3.3.3 材料要求

錨固筋應采用螺紋鋼筋以增加握裹力，保證新舊混凝土的結(jié)合；補強層的混凝土除應具有黏結(jié)力強、收縮小、抗裂性能高等特點外，還應該具有足夠的韌性、沖擊能力和抗?jié)B性；植筋膠應具備黏結(jié)力強、耐久性好、快硬性和低毒、無害等特性，一般可采用環(huán)氧樹脂類黏結(jié)材料；界面劑應對混凝土黏結(jié)力強，抗化學腐蝕，強度高，可用于潮濕表面，并有適當?shù)牟僮鲿r間。

3.3.4 施工構(gòu)造要求

橋面表面應做成凹凸深度不小于4mm 的粗糙面，無表面浮漿，集料外露清晰，亦可在表面涂刷界面劑以加強新舊混凝土的黏結(jié)。避免使用大型設備銑刨，注意對拱起部位的銑刨。新增厚度不宜小于10cm，新舊齡差大，應防收縮，必須注意養(yǎng)護。結(jié)合面應植入結(jié)合抗剪鋼筋，間距不應大于50cm，直徑不大于80mm，也不應小于20mm。拉坡很重要。

橋面補強層加固施工工序如圖3所示。

圖3 橋面補強層加固施工工序

3.4 增設主梁加固法

要保證新舊主梁的整體性，新舊主梁間橫隔板和翼板聯(lián)結(jié)要加強，可設置貫穿全橋?qū)挼睦o鋼筋，以增強橫行整體性。新舊主梁的聯(lián)結(jié)工序應在新梁拆除模板之后進行，以免新梁荷重增加舊梁的附加應力。

3.5 體外預應力加固法

改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)受力水平，使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應力應變滯后現(xiàn)象得以消除，后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，結(jié)構(gòu)的總承載能力可顯著提高，適用于采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應力狀態(tài)下的大跨徑橋梁。

4 結(jié)語

隨著高速公路運營的時間逐漸增長，橋梁的病害也逐年增加，及時地對橋梁的進行加固或預防性加固是很有必要的，根據(jù)病害種類的不同選擇不同的加固方法，也是負責高速養(yǎng)護的工作人員必備的能力。

[1] JTG/T J23—2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTG/T J22—2008，公路橋梁加固設計技術(shù)規(guī)范[S].