桥梁维修与加固方法初探

2011-02-17姜丹丹潘锋赵磊

中国科技信息 2011年10期

关键词：粘贴碳纤维受力

姜丹丹潘锋赵磊

湖北省枣阳市公路建设有限公司，湖北襄阳 441000

桥梁维修与加固方法初探

姜丹丹潘锋赵磊

湖北省枣阳市公路建设有限公司，湖北襄阳 441000

我国桥梁建设历史悠久，特别自改革开放以来，为适应经济发展的需要，我国公路交通事业进入了快速发展时期，此期间修筑了大量的桥梁。因受到各个时期的造价控制、设计水平、材料、施工工艺等各方面的影响，目前部分桥梁已产生各类病害，需要进行维修与加固，本文就此进行了一些有益的探索。

桥梁；维修；加固；方法

桥梁是公路交通的咽喉，其使用功能的好坏直接影响整条线路的畅通，早前修建于各地城镇和各级公路上的桥梁，也因此担负着十分沉重的交通荷载和繁重的交通量。加之各种历史原因，如修建桥梁时资金紧缺．设计荷载和泄洪标准偏低，技术力量缺乏。为保证安全运营，对桥梁进行必要的维修与加固十分必要。

一、桥梁维修加固的内容

随着我国国民经济的日益发展，交通运输量的迅速增长，危桥总长逐渐增多。若将其拆除重建，不仅要耗费大量资金，而且工期也较长；若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造，桥梁加固后。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，为国家带来巨大的经济和社会效益。

发生重大病害和不能满足运输要求的桥涵，应对其设备彻底进行整治加固、改善、更新，以恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限，并提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通过能力。桥梁维修与加固的主要内容在于：对服役桥上部构件维修加固，对服役桥下部构件维修加固．拓宽桥梁的行车道或人行道。升高桥梁上部构造的高度，更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构。部分或全部更换桥梁损坏或破坏服役了的结构物。桥梁的维修与加固工作，须充分利用原有部分，凡能加固的，则不宜改建，凡能部分改建的，则不应全部改建。对服役桥进行维修加固．常有如下步骤：检查桥梁现状和损坏情况；调查桥梁历史技术资料和现有交通状况；提出维修加固或改建方案，随时进行分析比较；确定方案并付诸实施，即进行维修加固或改建施工。

二、桥梁维修加固的方法

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。桥梁维修加固应注重四大原则：桥梁加固是借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通过能力的措施。故桥梁维修加固时．应以不更改原有建筑形式为原则，只有在复杂情况下，才能更改其结构。桥梁维修加固时存在多种不同方式，据服役桥实际情况、承载能力的减弱程度和今后任务，而采用相应恰当的维修加固方式。桥梁的加固多有四种方式：扩大或增加原有结构构件截面．以提高原结构的强度和刚度；用新的结构代替服役的应力不够的结构：改变原结构的受力体系，使原结构减少受力；对原结构施加外应力，来改变原结构的受力图形，并提高桥梁刚度和强度。旧桥加固方法可综合为以下几类：

1、结构性加固

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。目前常用下撵式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法两种。在合理安排施工流程的情况下，该方法可最大限度地减少对桥上交通的影响。甚至可以在有限开放交通的情况下组织施工，因此近年来国内工程实例较多。但加固后．体外预应力筋的防腐问题一定程度上增加了后期养护费用，因此，一般不是公路部门的首选加固方法。粘贴钢板或碳纤维固法粘贴钢板加固法是采用黏结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成整体，以达到提高结构承载能力的目的。该方法具有基本不改变原结构的尺寸、施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点，近些年来在钢筋混凝土桥梁的加固维修中为公路部门广泛采纳，是近几年应用最多的加固方法。碳纤维加固技术是近几年内才由国外引进的一种新技术，因其强度高，耐腐蚀，且施工简便等优点，目前已广泛应用于实际工程中。然而，由于碳纤维本身的一些缺陷。如脆性、耐火性不好等使得这种材料的应用受到限制。增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，从而达到提高桥梁承载能力的目的。然而，由于增大截面法在施工过程中全部的作业需在梁底进行，施工难度较大且施工质量难以控制，因此，尽管在某些情况下费用并不太大，但以上因素制约了该技术的广泛应用，一般用于T型截面梁的加固维修。改变结构受力体系加固法是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的，是一种变被动为主动的加固方法。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。但该加固方法施工改造时一般要涉及桥面铺装的再处理，增加了改造费用且加固效果受负弯矩区施工质量的影响较大，目前极少单独采用。此外，结构性加固方法还有增设主梁加固法、锚喷混凝土加固法等。

2、非结构性加固

钢纤维混凝土修复桥面铺装层对桥面铺装层的严重破损，可考虑采用钢纤维混凝土修复。抗裂能力强，抗冲击耐磨耗等性能，可延长桥面的使用寿命，在不增加桥梁恒载的情况下，改善梁的结构受力性能。伸缩缝的更新改造在桥梁维修中，以下几种类型伸缩缝的使用是较成功的。“三防”型伸缩缝在大型桥梁上的应用情况良好；仿毛肋伸缩缝在大、中型桥梁的大量使用，效果明显；TST、FG系列桥梁无缝伸缩缝，在中小行桥梁上也得到广泛使用。

3、U型高桥台加固

该加固法采取在U型桥台前墙和两侧墙外加套40厘米的钢筋混凝土，并在两侧墙增设水平预应力索对锚和前墙增设地锚的方案。该方案适用于不能中断交通又无法架设便桥的高桥台病害修复。锚杆配合钢筋混凝土抱箍法采取台腔与桥台基础持力层进行压浆固化，再打人锚杆与槽钢抱箍，最后在u型桥台前墙和两侧墙外加套25厘米的钢筋混凝土，新旧墙体采用锚杆连接形成整体。该方案适用于地基承载力不足，且施工处理不到位，造成桥台前墙下沉。

4、桥墩加固

桥梁下部结构加固的主要目的是提高桥墩的整体承载能力。如桥墩发生了结构性损伤，可以用外包混凝土、粘贴钢板或碳纤维的方法进行加固。但是对于实体桥墩等横向刚度比较大的结构，其状态变化主要是由地基所引起，此时可重点从回填硬土或者对地基进行注浆等方法提高其约束桥墩的能力，提高桥墩的整体承载能力。抬桩就是通常使用的一种有效的加固方法，即在旧桩的两侧各增设一根桩，并通过植筋扩大承台，共同受力。另一种桩基加固方法是钢筋混凝土套箍。由于下部桩基施工等原因，造成桩基缩径，采用的加固方法是清除桩体虚浮物，通过植筋后，外抱箍微膨胀混凝土。目前，在很多桥梁加固改造中，同一座桥梁，针对不同的部位、不同的构件、不同的改造原因同时采用了几种不同的方法。如宜宾马鸣溪金沙江大桥的加固，采用了增加构件加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法；西藏尼木大桥的加固，采用了粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法。