桥梁加固机理分析及加固技术研究

王子骄 张源妍 马孟启 李朝

摘要：加固、改造现有的旧桥，是保障我国公路建设可持续发展的一项基本国策。本文归纳了桥梁的病害类型，阐述了加强桥梁加固理论研究的紧迫性和必要性，给出了桥梁加固的常用方法，为今后类似桥梁加固工程提供了参考。

关键词：桥梁；桥梁病害；结构；加固

Abstract: the reinforcement, the transformation of the existing old bridge is, is the guarantee the sustainable development of highway construction a basic state policy. This paper summarizes the disease types of the bridge, this paper expounds the strengthening of bridge reinforcement of the theoretical study of urgency and the necessity, given the commonly used method of bridge reinforcement, for the next similar bridge reinforcement engineering provides reference.

Keywords: bridge; Bridge diseases; Structure; reinforcement

中图分类号：U445 文献标识码：A文章编号：

桥梁是道路的主要组成部分，然而由于既有桥梁设计荷载标准低和使用性能落后，加之桥梁自身材料老化以及车载提高和交通量猛增等因素，导致桥梁结构的各类病害频繁发生，许多旧桥正在变成病桥、危桥，严重阻碍了交通的通行[1]。这些桥梁若不及时进行维修、加固，病害将逐渐扩大，导致桥梁的提前破坏，直接造成整条路线的运输堵塞或中断，同时也给国家和人们的生命财产造成重大损失[2]，这些问题已引起了业内人士的极大关注，随着国家对桥梁整治改造和加固工作的日益重视，使得研究桥梁加固技术具有重要的现实意义。

1桥梁病害类型

桥梁结构应具有足够的强度，以承受作用于其上的重力和附加力；桥梁结构各部分必须具有足够的刚度，以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形；结构各部尺寸必须具有适当大小，以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲，丧失稳定性。同时桥梁结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性，致使桥梁结构在长期使用过程中产生病害[3]，具体表现在以下几个方面：

（1）裂缝：桥梁的裂缝在我国的钢筋混凝土桥梁中是非常普遍和常见的一种病害，没有不产生裂缝的钢筋混凝土桥梁，而裂缝通常是引起其它病害的产生与发展的重要诱因，如钢筋锈蚀、冻融破坏等，这些病害与裂缝形成恶性循环，对桥梁的安全运行以及它的耐久性产生很大的危害。

（2）混凝土碳化及钢筋锈蚀：当混凝土碳化和钢筋锈蚀程度日渐严重后，桥梁会产生较多的顺筋裂缝，这就会对桥梁的安全性和使用寿命产生严重的危害，降低它的安全性和缩短它的使用寿命。

（3）剥蚀：混凝土桥梁结构表面发生的蜂窝麻面、露石、酥松起皮和剥落等病害称为剥蚀。根据不同的机理可分为：冻融剥蚀、冲磨和空蚀、水质侵蚀、风化剥蚀等。

（4）地基不均匀沉降引起的破坏：由于地基不均匀沉降引起的破坏对结构的影响也比较大，如翼墙和锥坡的下沉、滑动、开裂，毛石墩台的贯通缝等。

2桥梁加固的必要性和紧迫性

全国交通基础设施“十一五”规划指出，未来我国公路建设将采取“新建”与“既有改造”并举的方针，路网改造的任务十分艰巨。我国交通运输部也要求各级交通主管部门积极贯彻“建养并重”的方针，及时发现并处理桥梁发生的病害和出现的缺陷，加强现有桥梁的维修、养护、加固与改造，使其恢复设计承载能力或提高荷载标准，延长桥梁的使用年限，确保交通畅通和发展。对旧危桥进行维修加固，使其继续为现代交通运输服务，可以给国家带来巨大的社会效益和经济效益。据国外资料介绍，旧桥的加固改造费用仅为新建桥梁的10％～20％左右，因此较重建新桥可以为国家节省大量的资金，社会、经济效益十分显著。而如果对其全部拆除重建，不仅资金耗费巨大，而且在时间上也不允许。

3桥梁加固方法

3.1改变结构受力体系

改变结构受力体系的方式主要有两种：一是通过增加新的附加构件，二是通过改变承重构件的边界条件。实际加固工程中采用较多的是通过改变承重构件的边界约束条件来改变结构的传力体系，例如简支变连续或桥面连续变简支梁体系。通过增加构件改变构件局部传力体系是对构件局部进行加固的一种有效方法，但在实际中应用的較少。

3.2承重构件分载

分载是通过增设纵梁或者拓宽桥面等办法分担原构件的活载，达到提高承载力的目的。包括新增加主梁、增设纵梁拓宽桥面等。拓宽的桥面不仅可以有效的减小单个主梁荷载通行的集度，同时新增纵梁和原主粱之间还可以通过增加辅助横梁来改善荷载的横向分布问题。

3.3增大构件的截面

通常采用的增大构件截面的方法有以下几种：①增大截面和配筋加固法，主要用于梁桥及拱桥拱肋的加固，该方法会使上部结构恒载增加，需要现场作业，加固初期需适当中断桥下交通，桥下净空有所减小。②桥面补强层加固法，主要用于主粱刚度不够，桥面板承载力不足，或铰接梁、板的铰缝不能有效传力，这种方法通常与增大截面和配筋法或者粘贴钢板、FRP片材等方法联合使用。③锚喷混凝土加固法，较多用于加固砌体墩台、护坡等砌体工程，此外在拱桥原有拱圈内喷射一定厚度的混凝土形成增设套拱也是加固拱桥优先选择的方案。

3.4外加预应力体系

外加预应力体系是利用预应力索产生的反向预矩，能较大幅度地减小恒载下的构件变形与应力水平，属一种主动加固法。这种加固方法的优点是在自重增加很小的情况下，能够大幅度改善和调整原结构的受力状况，提高承重结构的刚度、抗裂性能；缺点是会导致超静定结构发生内力重分布、转向块和锚固点存在着巨大的集中力、易受环境的影响，需要做防腐处理。

3.5外贴加劲材料

采用经济梁高和经济配筋率的混凝土受弯构件，其受压区混凝土比受拉区钢筋具有更多的强度空间，可通过增补受拉区加劲材料的办法来实现承载力的提高。传统的外贴加劲材料加固法主要指粘贴钢板法，随着FRP材料的出现，采用高强轻质的FRP材料进行外贴加固愈来愈成为工程加固的首选材料。

4结语

当前，我国的桥梁安全性与耐久性已经成为社会普遍关注的问题，桥梁坍塌的事件屡屡发生，严重威胁着人民的生命财产，给国家带来巨大经济损失和恶劣的社会影响。因此做好桥梁的有效加固和维护、保养，不但能够有效的减少资源的耗费，更能有效的减少交通运输风险，为经济的健康运行保驾护航。要做好这些就需要我们工程相关人员的共同努力：一是管理人员要加强巡查，及时进行维修保养；二是建设者也要担起责任，在施工的过程中，严格按照设计要求进行施工；三是设计人员也要从桥梁设计理念的角度做好安全性的设计。

参考文献

才华,王大鹏,刘雄.浅谈桥梁的维修与加固[J].山西建筑, 2007,33(27): 334-335.

王家寿.道路桥梁的病害分析及其加固技术运用[J].建筑与发展, 2011,1(10): 98-99.

王丽.浅谈道路桥梁结构病害与加固[J].价值工程, 2011,30(6): 189.