浅谈旧桥加固

邱俊青

中图分类号：TB1文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0320074－01

目前，我省公路建设事业蒸蒸日上，不少新建公路已建成投入运营中，还有不少正在建设的公路也即将建成投入运营。但是，由于施工质量和桥梁设计等方面的原因，使得桥梁的检测和加固成为必要，更因为建国以来所修建的不少旧桥，由于受到当时的设计、材料、施工等方面的影响和局限，先天不足，加上不能适应目前交通量的迅猛增长，使得旧桥的检测和加固技术显得非常迫切。近年来，旧桥加固工程越来越多。据不完全统计，我国的公路危桥约有4000余座，但至今未看到专门的桥梁加固规范。作为公路养护部门，我们对现有的养护段内的旧桥都制定了详细监控措施，现在就对旧桥的加固简要谈谈我的一些看法。

一、旧桥加固的意义

旧梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性。加固桥梁不是新建项目，由于桥梁使用寿命要比路基路面长，在路基改建过程中，势必要保留一些原有桥梁，这样对原有桥梁做必要的加固才可以保证整个道路的安全运营。特别是对于我们养护部门，这是一个长期的任务。

二、旧梁加固的任务和形势

（一）桥梁加固的原因

1．随着经济的发展、交通量增大，载重等级发生变化；2．早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低，其中最典型的就是双曲拱；3．桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等；4．近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差，也存在着加固的问题。

（二）桥梁加固的难度大

1．已通车的桥梁，有现实的交通需要，因为要在不中断交通的情况下进行加固，所以加固时有交通干扰；2．结构形式的限制：加固的原则一般必须利用原有结构进行，只能在原有结构上做文章，所以受到局限；3. 新老结构的结合是一个难题：这里包含新老结构体系的变化和过渡，还包括新老桥体的结合面；4．风险大：因为凡是要加固的桥梁，多半是危桥，结构已处在不利状态，有的还岌岌可危。对旧桥有的缺乏原有的设计资料和施工记录，结构内部情况不详；现有的受力情况不一样，很难确定其结构极限，这给旧桥的加固带来了风险。

（三）加固的技术要求高

1．通常我们更愿意废弃旧桥另修新桥，除非必要时才利用旧桥而采用加固措施；2．由于旧桥加固方案的设计，工作量大，收费低，所以一般大的设计单位不愿意承担这样的设计任务；3．加固设计需要良好的桥梁理论水平和力学基础知识。确定加固方案时要能正确分析和判断旧桥的安危程度，即其结构状态和内力大小程度。这就需要一定的力学试验以作结构分析的支撑；4．加固方案实施中存在复杂性。加固方案和处理方法要有一定施工经验的专业队伍。

三、加固方法探讨

（一）加固的思路

1．加固和维修养护所起的作用是不同的，维修养护是桥梁保持正常运营状态的保护性和预防性的工作，而加固却是从承载受力的角度来处理的；2．第一类加固需求，桥梁不能承受原设计荷重要求，应该通过加固恢复其原有的承载力；3．原设计的荷载标准不能满足现在的交通要求，要求提高到一个新的标准；4．桥梁要通过一次性的特重荷载，要求采用临时性措施通过特重荷载而不使原结构受到破坏，过后恢复正常。

一般来说加固方案可以考虑减少内力或增大断面，也可以应用加固新材料。

（二）加固方法简介

加固，简单来说，就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求。这些措施包括直接针对整个结构的，如体外预应力，改变了结构的应力状态，使其回到原设计状态或者更适应新的要求；有些措施是针对截面的，即通过提高截面某一方面的承载力强度（如抗剪强度），从而改善整个结构的承载力水平。

根据桥梁的加固原因、加固部位以及现有桥梁本身桥型方案的不同，应采用不同的加固方法。目前，桥梁上部结构常用的加固方法有：体外预应力加固法、体系转换加固法、增加构件加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法等；现将以上加固方法简要介绍如下：

1．体外预应力加固法：体外预应力法的加固原理是在梁的下缘受拉区设置预应力材料，通过张拉对梁体产生偏心预应力，在此偏心压力作用下，使梁体发生上拱，抵消部分自重应力，减小了结构变形和裂缝宽度、改善了结构受力，能够较大幅度的提高结构承载力。与通常的预应力混凝土结构相比，力筋与原结构只在锚固点与梁连接，类似于无粘结预应力结构。这种方法在自重增加很小的情况下可大幅度的改善和调整原结构的状态，提高结构刚度、抗裂性。此法既适用于通行重车时的临时加固，也可作为提高桥梁承载力的永久加固措施。

2．体系转换加固法：改变结构体系加固旧桥通常是指增设附加构件或进行技术改造，使桥梁的受力体系和受力状况发生改变，从而起到减小承重构件的应力，改善桥梁性能，达到提高承载能力的目的。这种技术具有提高结构承载力，增大结构刚度，减小挠度等优点。常使用的方法有：拱桥转换为梁拱式拱上建筑法；梁桥转换为梁拱组合体系法；简支转连续法；多跨简支梁转为先简支后桥面连续体系法；增加辅助墩法等。以上加固方案形式各异，但加固实质相同，即均是为所加固的桥梁加入新的支撑点，缩短梁的计算跨径，从而提高结构承载力。

3．增加构件加固法：增加构件加固法主要是指增设纵梁提高承载能力或拓宽改建，增加横隔板加强横向联系。当墩台地基安全性能好，并具有承载能力，上部结构也基本完好，但其承载能力不能满足要求，同时要求加宽桥面时，一般采用增加承载能力高和刚度大的新纵梁使新旧梁互相联结共同受力。对于要进行拓宽改造的则还需要对墩台进行拓宽。

常使用的方法根据增加构件及新旧主梁联合受力形式可分为：增设纵梁加固（不拓宽桥面）；增设边梁加固；单边拓宽技术改造；双边拓宽技术改造；增加辅助横梁加固。

4．碳纤维加固法：粘贴碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构物表面，当结构荷载增加时，两者共同工作，提高构件承载力，从而达到加固补强的目的。纤维复合材料的力学特点是其应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。由于碳纤维具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能，以及施工速度快，施工工期短，粘贴质量容易得到保证等优点，因此是旧桥加固补强的理想材料。碳纤维加固法中粘结材料的性能是保证碳纤维与混凝土共同工作的关键，也是两者传力途径的薄弱环节，因此粘结材料应有足够的刚度与强度保证碳纤维与混凝土间剪力的传递，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。与其它加固方法相比，采用碳纤维加固旧桥能最小程度的改变原有结构的应力分布，保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。