橋梁加固的新技術(shù)新方法

白 海 斌

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西 太原 030012)

0 引言

進行橋梁加固能夠有效提升橋梁載重能力、抗彎能力等多方面能力，能夠有效延長橋梁的使用壽命。相對于重修等其他措施，方法簡單、成本較低，且適應性強。根據(jù)實際情況選擇科學的加固方案有利于提升橋梁質(zhì)量。

1 橋梁加固改造的技術(shù)途徑以及設(shè)計原理

橋梁加固有一些基本的技術(shù)方法，能通過一定的設(shè)計原理發(fā)揮其作用。

1.1 主要技術(shù)途徑

可以通過橋梁加固來對橋梁構(gòu)件進行補強，從而加強橋梁承載性能[1]。也可以通過加固來對橋梁進行結(jié)構(gòu)性改善，以提高橋梁總體承載力，延長橋梁的使用年限。現(xiàn)代生活對于交通的需求量大，對于橋梁運輸也有較高的要求。為了提升橋梁承載的綜合能力，可以加強其中薄弱構(gòu)件，補齊橋梁中的短板；可以增加一些輔助性的構(gòu)件，對主要承載物起到幫助作用；可以改變橋梁整體結(jié)構(gòu)體系，從結(jié)構(gòu)上提升橋梁的承載力。

1.2 加固方案確定原則

在橋梁加固正式實施之前需要先擬定出一定的橋梁加固方案，方案需要滿足一些基本原則。比如加固過程中的投資和材料耗費應該比重建的需求量要少，這樣才能夠體現(xiàn)橋梁加固在成本節(jié)約方面的優(yōu)勢[2]；橋梁在經(jīng)過加固后，其各方面性能應該得到提升并且能夠達到可使用標準。這是對于橋梁加固的硬性要求，也是進行加固的最終目的。

2 橋梁加固的新技術(shù)新方法

在橋梁加固的實踐中一直在進行新技術(shù)和新方法的探索。

2.1 加大截面的加固法

該方法使用配筋和混凝土等原料對橋梁的橫截面結(jié)構(gòu)物進行加強，通過增加橋梁厚度來增加橋梁的承重力。通常使用該方法來加寬大主梁的梁肋寬。該方法對橋梁下部的承重能力有一定要求，需要橋梁下部能夠承受除去自身重量外更多的重量，以免因為底部承受能力有限在加固之后反而導致橋梁穩(wěn)定性下降。

2.2 預應力加固法

該方法是使用銅拉桿對橋梁進行加固，該銅拉桿需要外加預應力。使用該方法能減少加固對橋梁空間的占有量。對于需要提高承載力和剛度的橋梁有很強的適應性。也適用于需要提升抗裂性的橋梁。該預應力拉桿以梁身為錨固體，能有效提高其穩(wěn)定性，主要應用于受彎構(gòu)件，能夠有效利用橋梁本身的預應力對橋梁上的受拉區(qū)施加張拉力，并且能夠通過這一力度抵消掉結(jié)構(gòu)自重，能夠為橋梁減少負重，能夠有效減少橋梁在使用過程中荷載下的應力，提升橋梁實際荷載重量，進而減少由于應力過大產(chǎn)生的橋梁裂縫，預防和減輕已有裂縫繼續(xù)增寬。能夠減少橋梁遭受的損壞，延長橋梁的使用年限[3]。該方法中預應力撐桿主要用于橋梁下部，以增加其軸心受壓墩的承壓能力。但一般橋梁建筑極少出現(xiàn)這樣的問題，因此極少使用該方法。

2.3 外部粘鋼加固法

該方法是使用粘結(jié)劑將加固材料直接粘在橋梁構(gòu)件表面，一般多使用鋼板作為加固材料。該方法能夠使鋼板和構(gòu)件形成完整的整體，共同提升承載力、增加整體剛度。但由于該方法使用化學粘結(jié)劑，對于一些化學性橋面破壞的抗性較差。需要注意橋面情況，根據(jù)具體條件選擇是否使用該方法。

2.4 粘貼FRP加固法

該方法類似于上一種加固方法，但是加固材料的選擇不同[4]。該方法使用高強度或高彈性產(chǎn)品作為加固材料，一般使用纖維復合材料，在各方面都有更好的性能。對該材料使用粘貼樹脂貼于構(gòu)件表面，或者使用浸漬樹脂來進行粘貼，能夠使該材料與橋梁混凝土面緊密貼合。與上一種加固方法相同，該方法的目的也是使加固材料與橋梁構(gòu)件結(jié)合成同一個受力整體。

該加固材料具有良好的性能，已經(jīng)廣泛應用于橋梁加固實踐中。該材料具體分為很多種類，其中碳纖維材料使用面最廣。

碳纖維布在具體使用過程中因為纖維方向的不同而有不同的應用方向。該材料具有強度重量比高、抗疲勞性能強等特點，集合了多種加固材料的優(yōu)勢。

根據(jù)被加固橋梁機構(gòu)所處環(huán)境的不同，可以選擇不同的防護材料進行加固。對于相同的加固方法還可以輔之以不同的細節(jié)處理，比如，對于橋梁使用碳纖維布粘貼的方法進行加固以后，還可以根據(jù)實際情況使用裂縫灌漿等方法對細節(jié)部位作補充。

比起其他幾種加固方法，碳纖維布粘貼加固法具有明顯的優(yōu)勢。該材料可設(shè)計性更強，相比起使用鋼板進行粘貼，該材料更方便剪裁尺寸以及根據(jù)需要進行更貼合的設(shè)計；該加固法基本不改變原建筑的外觀，更能貼合原建筑，同時，對于原建筑的結(jié)構(gòu)不會造成損害?？梢杂糜诠沤ㄖ男拚约皩τ诟挥性O(shè)計感、審美性的橋梁進行加固，能最大限度保留原建筑的外觀，維持其原有美感；該材料質(zhì)地輕便，便于運輸、儲存，對于遠程施工以及工期較長的施工有更強的適應性，能夠降低保存成本，減少不必要的損失。由于該材料的耐腐蝕等優(yōu)越性能，還能夠減少后期維護所需的人力和材料成本；該材料化學結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在特殊環(huán)境下也不易腐蝕，更加耐疲勞。這一點大大的增強了該材料的適應性，使該材料可以被廣泛應用于多種環(huán)境。

但在該材料的具體使用過程中應該詳細考察橋梁情況，根據(jù)材料特性合理安排布局，充分利用材料的纖維方向來增強粘貼效果。還應考慮到粘貼面所需要的連接尺寸以及具體的粘貼形狀，最大限度發(fā)揮該材料的優(yōu)越性。另外，對于該材料的施工過程應該嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行，以免影響最終加固效果。

3 應用實例

筆者找到一個具體實例，某一建造于20世紀60年代的橋梁上部分構(gòu)造的鋼筋混凝土部分為工字梁，整體無橫梁，該橋梁的下部構(gòu)造為傳統(tǒng)的雙柱式橋臺，底部構(gòu)造較為堅固。

該橋梁附有相關(guān)設(shè)計圖紙，設(shè)計荷載為汽—13，荷載能力較低。對于目前使用量以及車流量明顯承載力不足。

3.1 加固前病害調(diào)查

在進行正式加固前需要對橋梁使用情況以及損毀情況進行實地探查，對以前加固情況也應該進行相應的調(diào)查。詳細了解其損毀原因和損毀程度，為后期加固圖紙的設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

通過此次勘察，發(fā)現(xiàn)橋梁主梁以及橋墩等多處有裂縫。

3.2 具體損毀情況

由于最初施工情況較差，主梁發(fā)現(xiàn)裂縫有46條，最寬裂縫達3.5 mm，裂縫分布在主梁各處，分為不同方向，嚴重影響橋梁承重力。

微彎板同樣施工質(zhì)量差，銹蝕情況嚴重。支座附近有壓碎現(xiàn)象。

3.3 加固設(shè)計

通過對以上情況的分析，決定使用CYMAXL300-C碳纖維片作為加固材料，其設(shè)計厚度為0.167 mm，抗拉強度標準值為4 108 MPa。在設(shè)計過程中需要考慮通過適當剪裁來提升該材料的貼合性，更適用于主梁損毀面。

3.4 加固要點

1)裂縫處理。

對于不同寬度的裂縫使用不同方法。使用表面涂抹法來修復較窄裂縫，使用化學灌漿法來修復較寬裂縫。

2)支座更換。

要更換橋梁支座需要先將孔梁一端頂起，此次加固根據(jù)橋身重量通過計算確定需要使用6個液壓千斤頂來支撐孔梁一端[5]。在去掉銹蝕支座后清理梁底面。最后將新支座墊在承墊石上。

4 結(jié)語

橋梁加固對于提高橋梁承載力、延長橋梁使用壽命有重要作用?？梢酝ㄟ^多種新技術(shù)新方法對不同類型的橋梁破損進行加固。但對于以上技術(shù)的運用還需要具體探查和討論橋梁損壞和開裂的原因，并且需要了解此類問題解決的以往經(jīng)驗，綜合各方面因素決定最終需要使用的加固方法，最大限度發(fā)揮加固的作用。

[1] 杜陽陽.公路橋梁加固補強新技術(shù)研究[J].交通世界(建養(yǎng)·機械),2013(9):200-201.

[2] 何 芳,胡曉惠.淺析公路橋梁加固新技術(shù)的應用[J].科技創(chuàng)新導報,2012(11):123.

[3] 石維城.公路橋梁加固中的新技術(shù)探討[J].交通世界(建養(yǎng)·機械),2011(9):205-206.

[4] 許尚江,袁志英.碳纖維加固橋梁新技術(shù)[J].筑路機械與施工機械化,2003(5):4，30-31.

[5] 肖賢德,王福敏,連啟濱.橋梁加固改建新方法及其試驗研究[J].公路交通技術(shù),2003(2):30-35.