橋梁主要加固方法的比較與加固技術(shù)要點(diǎn)的探討

葉恒梅

【摘 要】加固橋梁是提高舊橋抗彎、抗剪承載力、耐久性能以及荷載等級(jí)的一種經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)措施，本文重點(diǎn)分析了目前用于加固橋梁的幾種主要加固方法的特點(diǎn)，并對(duì)其加固技術(shù)的施工要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】加固橋梁；加固方法；特點(diǎn)；加固技術(shù)

0 前言

隨著我國(guó)交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，公路橋梁上大型、重型車的行車密度與日俱增，而早期建設(shè)的橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低以及趨向老化等問題嚴(yán)重影響了公路交通的暢通與安全。利用加固方法對(duì)原橋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)與維護(hù)不但節(jié)省了大量的建設(shè)資金，而且在短期內(nèi)解決了橋梁的承載能力與交通需求的矛盾問題。目前，用于加固橋梁的主要方法有加大截面與配筋加固法、粘帖鋼板加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、碳纖維布加固法。

1 加大截面與配筋加固法及施工要點(diǎn)

1.1 加大截面與配筋加固法

加大構(gòu)件截面尺寸與配筋是一種適用于跨徑較小的板梁橋和T梁橋的橋梁加固方法，該方法通常是在原橋的橋面板、主梁側(cè)面和底面部位澆筑一定厚度的鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層，通過加大構(gòu)件截面面積以及配筋率來提高橋梁的抗彎強(qiáng)度和抗裂性能。該加固法的優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單，施工經(jīng)驗(yàn)成熟，對(duì)原橋的剛度和承載力有較大的提高，尤其是對(duì)于加固肋梁橋，效果更好。缺點(diǎn)是：通常在梁底下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，影響了通航或通行。養(yǎng)護(hù)時(shí)間也較長(zhǎng)，施工質(zhì)量不易控制。此外，為了使新舊混凝土結(jié)合良好，混凝土鑿毛工作量大，加固區(qū)由于鋼筋布置密集，振搗混凝土?xí)r不易密實(shí)。此法由于加大了主梁自重，對(duì)于橋梁下部結(jié)構(gòu)與地基的承載力要求更高。

1.2 加大截面與配筋加固技術(shù)的施工要點(diǎn)

采用此加固技術(shù)的關(guān)鍵之處是確保新舊混凝土結(jié)合良好，故施工中應(yīng)遵循以下施工要點(diǎn)：

1）對(duì)原橋梁構(gòu)件表面進(jìn)行鑿毛時(shí)應(yīng)打掉混凝土的棱角部分，鑿毛后將塵土和浮渣清除干凈，同時(shí)對(duì)增加的受力主筋表面進(jìn)行除銹處理。

2）在原橋梁構(gòu)件表面進(jìn)行植筋鉆孔時(shí)，不可破壞原構(gòu)件內(nèi)部的鋼筋。

3）澆筑新混凝土前，應(yīng)在舊混凝土表面先抹上水泥漿，以增強(qiáng)新舊混凝土的結(jié)合力。

4）為避免因新舊混凝土收縮不同而形成結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分布，新澆筑的混凝土不宜采用過高標(biāo)號(hào)的水泥，應(yīng)盡量采用與原構(gòu)件性能相近的混凝土材料，或者在新澆筑的混凝土中設(shè)置鋼筋網(wǎng)加固補(bǔ)強(qiáng)。

2 粘帖鋼板加固法及施工要點(diǎn)

2.1 粘帖鋼板加固法

粘帖鋼板加固法是利用建筑結(jié)構(gòu)膠、環(huán)氧樹脂等粘結(jié)劑和錨栓將抗拉強(qiáng)度高的鋼板或玻璃鋼粘帖錨固在主梁底部的受拉邊緣或其它薄弱部位，使之與原主梁形成整體共同抵抗彎矩與剪力，以達(dá)到限制裂縫的開展，提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力與耐久性的目的。該加固法的優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單，耗材少，增加的自重小，加固部位靈活，施工快捷，施工質(zhì)量可靠，不改變?cè)瓨?gòu)件的外形尺寸，基本不影響橋下交通。不足之處是：粘結(jié)劑本身的質(zhì)量和耐久性能會(huì)直接影響到橋梁的加固效果。此外，為防止鋼板銹蝕，粘帖鋼板加固后需要進(jìn)行表面防護(hù)，故增加了后期的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

2.2 粘帖鋼板加固技術(shù)的施工要點(diǎn)

采用此加固技術(shù)在施工中應(yīng)遵循以下施工要點(diǎn)：

1）對(duì)加固構(gòu)件的混凝土表面應(yīng)先進(jìn)行打磨，然后用清水將渣滓沖洗干凈。

2）對(duì)粘帖鋼板的表面應(yīng)事先做好除銹處理，焊接鋼板時(shí)，焊縫處需進(jìn)行打磨。

3）粘帖鋼板前應(yīng)對(duì)加固構(gòu)件進(jìn)行卸荷，粘帖鋼板時(shí)應(yīng)確保鋼板位置正確，粘結(jié)順直。

4）在冬季低溫條件下施工時(shí)，需及時(shí)對(duì)粘結(jié)劑進(jìn)行加溫，為加快粘結(jié)劑固化，在鋼板粘結(jié)處可用紅外線燈進(jìn)行加熱。

3 體外預(yù)應(yīng)力加固法及施工要點(diǎn)

3.1 體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力加固法是對(duì)布置于橋梁受力構(gòu)件外部的高強(qiáng)鋼材進(jìn)行張拉而產(chǎn)生無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的后張法。體外預(yù)應(yīng)力加固體系主要由體外預(yù)應(yīng)力管道、水泥漿體、錨固裝置和轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)成。該加固法的優(yōu)點(diǎn)是：適用于大跨徑的重型橋梁結(jié)構(gòu)，能夠主動(dòng)調(diào)整原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，有效的限制撓度、裂縫以及顯著提高原橋的承載能力，具有卸荷與加固的雙重效果。此外，該加固法可隨時(shí)更換預(yù)應(yīng)力筋便于維護(hù)，增加的自重小，對(duì)原橋的下部結(jié)構(gòu)受力狀況以及正常交通影響小。不足之處是：體外預(yù)應(yīng)力筋在外界不良環(huán)境作用下易腐蝕，且原結(jié)構(gòu)混凝土若出現(xiàn)很大的收縮、徐變以及體外預(yù)應(yīng)力筋發(fā)生松弛、斷筋等現(xiàn)象必將影響到橋梁的加固效果。

3.2 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的施工要點(diǎn)

采用此加固技術(shù)在施工中應(yīng)遵循以下施工要點(diǎn)：

1）體外預(yù)應(yīng)力筋不僅是整個(gè)加固體系的主要受力部位，它還將通過錨具將預(yù)應(yīng)力傳給原橋的主要承載構(gòu)件，其耐久性也影響著原橋的耐久性，故加固過程中需要給預(yù)應(yīng)力筋涂上環(huán)氧樹脂或鍍鋅或在其外部設(shè)套管來進(jìn)行防腐處理。此外，錨固裝置和轉(zhuǎn)向裝置也應(yīng)采取防腐措施。

2）體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)按以下程序進(jìn)行張拉：0→10%設(shè)計(jì)張拉力→105%設(shè)計(jì)張拉力→回放到100%設(shè)計(jì)張拉力→頂塞。

3）轉(zhuǎn)向裝置是加固體外預(yù)應(yīng)力筋的重要構(gòu)件，也影響著施加預(yù)應(yīng)力的效果，若設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施不當(dāng)，預(yù)應(yīng)力筋容易產(chǎn)生較大的摩阻損失。因此，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向裝置時(shí)，要確保預(yù)應(yīng)力筋在折角點(diǎn)的位置準(zhǔn)確，以防產(chǎn)生附加應(yīng)力。轉(zhuǎn)向裝置內(nèi)預(yù)埋管道需要的最小彎曲半徑也應(yīng)符合規(guī)范要求。

4 碳纖維布加固法及施工要點(diǎn)

4.1 碳纖維布加固法

碳纖維布是一種由碳纖維長(zhǎng)絲編織而成且具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐疲勞、耐腐蝕等良好物理力學(xué)性能的柔軟片材。粘貼碳纖維布加固法的加固原理與粘貼鋼板加固法類似，它是利用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘帖于橋梁主要受力構(gòu)件的表面，使之與原結(jié)構(gòu)形成整體共同受力，從而提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力，限制混凝土裂縫的開展，達(dá)到加固和補(bǔ)強(qiáng)原結(jié)構(gòu)的目的。該加固法的優(yōu)點(diǎn)是：加固后的橋梁結(jié)構(gòu)其耐久性與抗疲勞性能變得更好，后期維護(hù)費(fèi)用也較低；對(duì)原橋梁的整體性、結(jié)構(gòu)自重、外觀尺寸、橋下凈空幾乎沒有影響；成型方便，質(zhì)量可靠，施工快捷，無需大型的施工設(shè)備，可操作性與適應(yīng)性強(qiáng)，可用于加固各種類型、各種形狀的橋梁構(gòu)件。不足之處是：環(huán)氧樹脂類粘結(jié)材料在溫度超過60℃時(shí)會(huì)發(fā)生軟化，而橋梁結(jié)構(gòu)在夏季陽光的直射下其溫度通常會(huì)超出60℃。

4.2 碳纖維布加固技術(shù)的施工要點(diǎn)

采用此加固技術(shù)在施工中應(yīng)遵循以下施工要點(diǎn)：

1）為保證粘貼的碳纖維布平整密實(shí)，粘帖碳纖維布前，應(yīng)先將被加固構(gòu)件混凝土表面的污物、渣滓清除干凈并保持干燥。對(duì)構(gòu)件進(jìn)行打磨之前，需除掉表面劣化的混凝土，再將其修復(fù)平整。結(jié)構(gòu)的裂縫處，應(yīng)先用環(huán)氧樹脂涂抹封閉。

2）粘帖碳纖維布時(shí)，盡量不要彎折，以防斷絲。粘帖過程中，應(yīng)反復(fù)對(duì)碳纖維布進(jìn)行多次滾壓，盡量排除氣泡。

3）為確保碳纖維布的粘帖質(zhì)量，當(dāng)氣溫高于60℃時(shí)，應(yīng)采取隔熱措施進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)氣溫低于5℃，相對(duì)濕度大于85%時(shí)，應(yīng)暫停施工。

5 橋梁加固方法的選用原則

綜上所述，橋梁常用的加固方法有多種，在工程實(shí)踐中應(yīng)按照以下原則進(jìn)行合理選擇。第一，通常先考慮選擇耗材少、施工設(shè)備簡(jiǎn)單、對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷小、不影響交通、經(jīng)濟(jì)有效且后期維護(hù)工作量小的加固方法；第二，進(jìn)行橋梁加固時(shí)，一般不改變?cè)黧w承載結(jié)構(gòu)的形式，只有在復(fù)雜的情況下，并兼顧經(jīng)濟(jì)性原則，可考慮采取改變結(jié)構(gòu)形式的加固方法；第三，所選的加固方法應(yīng)確保加固后的橋梁結(jié)構(gòu)其強(qiáng)度、剛度和耐久性均能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范及使用的要求。

6 結(jié)語

總之，橋梁的各種加固方法都各有利弊，只有具體考慮原橋的現(xiàn)狀、特點(diǎn)、加固要求、承載能力減弱的程度以及日后交通量等因素，做到因地制宜、合理選擇，并重點(diǎn)把握各種加固技術(shù)的施工要點(diǎn)，才能達(dá)到理想的加固效果，從而全面消除交通安全隱患，提高橋梁的通行能力。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]