公路桥梁施工体外预应力加固技术探析

高 飞

(山西运城路桥有限责任公司，山西运城 044000)

改革开放30年，中国经济飞速发展。公路桥梁所承受的交通量在不断提高，城市建设升温和商品贸易的物流发展促使重型车辆数量在不断攀升。为了达到利益最大化，运输车辆的超载、超限现象普遍存在。随着经济的发展，各类重型车辆数目爆发式的增长，加重公路桥梁的负担。一部分旧桥在设计之初就缺少长远的计划，甚至部分老化、破损严重。对已经不能适应现代交通运输要求的旧桥，研究相关的维修与加固方法并要求进行施工，提高桥梁的承载力，确保交通安全运输。对公路桥梁中建造年代久远的桥梁，对其有图纸的设计和施工，质量评定，病害严重程度都要一一记录。对由于某种原因损伤的桥梁，导致桥梁不能承载现阶段交通运输能力，甚至不能进行正常维护，要立即采取限重、限速等车辆通行措施。如果旧桥危桥无法使用立即报废处理，保证人民人身财产安全。对特定公路桥梁采取不同的积极有效的加固改造方式，确保桥梁的交通运输能力和提高承载能力。

1 桥梁的加固

我国现阶段公路桥梁设计建造标准主要根据20世纪90年代颁布的，桥梁的设计标准低，交通运输能力和承载能力都不能满足车辆通行要求和现在经济发展需求。

为了追求经济利益，桥梁的设计部门追求设计数量，没有充分考虑桥梁长远的使用情况。施工部门在施工时缺乏质量意识，在桥梁原材料的选择和施工工程的质量控制都存在缺陷。桥梁因为勘察、设计及施工等问题而无法满足桥梁当初设计的使用要求，甚至有些竣工的新桥使用功能都发生本质改变，这些都是桥梁需要维修加固的重要原因。随着中国经济的腾飞，环境遭到严重的破坏。酸雨，碱性物质，盐类物质严重腐蚀桥梁钢筋混凝土结构。现在我国桥梁使用了很长年限，部分已经接近桥梁的使用寿命。从目前来看，我国建国时期修建的桥梁仍大部分承载交通运输。对桥梁缺乏维护保养意识，没有定期检查桥梁的实际运行情况，导致出现严重的安全问题，缩短桥梁的使用寿命。桥梁超负荷运行，外界对其非常规的影响使得桥梁结构发生改变，整体的安全性能下降。公路桥梁上行驶的大多数货车存在超载、超速行驶，这样导致大约20%的桥梁出现各种安全隐患。这些情况都使得部分公路桥梁不能适应现代交通量日益增长的需求，需要不断维护和加固，确保桥梁的安全运行。

2 选用桥梁加固方法的原则

由于我国还处于发展中国家，基础设施的建设还不完善。国家的发展还需要大量的资金。如何在有限的资金范围内实现桥梁维修加固就有非常现实的意义。

现在对桥梁实行维修加固一般采用的原则是:在维修加固前，先制作一份关于桥梁的劣化程度与受损情况报告，进行检测并详细记录数据。依据实际报告对桥梁进行安全性能评估，确定桥梁实际的运输能力，判断损伤情况是否影响桥梁的承载力和耐久性。承载力指的是桥梁结构承受在设计初确定的荷载能力，耐久性指的是桥梁的结构设计寿命;在加固时考虑原材料的耗费，施工的进度，是否会影响交通运输，能否提供桥梁的承载力和耐久性等方面;通过加大桥梁构件来提高整座桥梁承载能力，一般不改动桥梁结构的原有形式。确保桥梁加固的前提下兼顾施工的经济性，只有在遇到极其复杂的情况下，才可考虑更改桥梁原有的结构形式。在采用科学合理加固方式，桥梁的承载力和耐久性仍不能达到改造后的要求，则需要考虑对桥梁的局部或整体进行重建;在选择桥梁加固方式时，要结合旧桥的现状，桥梁是否出现承载能力减弱，以及日后通过该桥的交通量，可以参考已经成功完成加固桥梁的施工方案;如果采取扩大和增加桥梁的构件断面来进行加固，必须考虑增加部分和桥梁本身的结合效果。

3 桥梁加固的主要方法

1)加大截面加固法。加大截面加固法是加固钢筋混凝土桥的较常用的改造方法，它是在桥梁原先的结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土。加大截面加固法一般采用增加桥面面板厚度，增加主梁的梁肋高度和宽度两种方法。主要优势是加固的施工简单，适应所有的钢筋混凝土桥，设计和施工经验已经相当成熟，加固较小跨径的板桥效果明显。加大截面加固法明显提高桥梁刚度和承载能力。由于现场施工多数是钢筋混凝土，这需要长时间的湿作业，对生产和生活会产生一定的影响。

2)粘贴钢板加固法。粘贴钢板加固法是将树脂粘合钢板与混凝土的结构加固法。其优点是施工进度快，现场较为干净整洁，无需湿作业，降低施工对生产和生活的影响，加固后的结构外观没有发生大的变化。由于该法是将树脂粘合钢板与混凝土，胶粘的好坏以及是否正确操作对加固效果有很大的影响。可以看出粘贴钢板加固法比较适合在承受静力作用的桥梁。

3)粘贴碳纤维增强塑料加固法。粘贴碳纤维增强塑料加固法采用的是将碳纤维粘贴于受拉混凝土结构表面，促使碳纤维和桥梁的原有结构形成新的受力体。碳纤维与钢筋共同作用，一起承受荷载，从而起到降低钢筋应力的作用，提高桥梁结构承载力。

4 体外预应力加固法

执行桥梁加固准则和桥梁加固是一项复杂的施工工程，它主要包括了基本原始数据的收集和桥梁加固准则的严格执行两个方面。基本原始数据的收集，要收集原桥的构造紧密尺寸大小，材料的实际强度，桥体承重结构的破损程度，断 面的实际尺寸等数据。原桥的基本原始数据的收集正确是整项桥梁加固工程的基础。严格执行桥梁加固准则，是确保桥梁工程质量的前提。加固准则包括恒载应力准则、组合应力准则、极限承载力准则。恒载应力准则是在桥梁加固前或者是在拟定截面加固后，在恒载作用下将其主拱圈应力控制在人工可以控制的限值范围内。随着桥梁使用材料的老化，在自然的风化作用下，承载结构的裂缝日益扩大，截面尺寸发生严重破损甚至于发生永久性变形。这样的桥梁在恒载作用下，它的承载力就无法满足规定。此时桥梁主管部门应该做出重建处理，如果进行加固，原桥额定费用将远远超出预算，甚至出现桥梁加固后发生垮塌的事故，严重影响人们的人身财产安全。组合应力准则是指桥梁在各种最不利荷载联合作用下，原来的主拱圈边缘应力也要满足这种强度要求。这样的桥梁加固主要目的在于新旧主拱圈协调合作，共同承担交通运输责任。极限承载力准则指的是桥梁在最不利荷载组合作用条件下，桥梁在加固后其承载力和耐久性等性能均可满足要求。极限承载力准则是加固桥梁满足恒载应力准则、组合应力准则的前提下，体现加固桥梁后提高其承载力幅度大小的准则。该准则可作为评价桥梁加固效果的依据。体外预应力结构的预应力筋布置在主体结构之外体与内预应力结构有本质的区别。体外预应力索一般是将多根钢绞线绞合在一起组成一条集中的钢索。体外预应力加固的方法一般是在梁底和梁侧下部增加体外预应力索，或者是将预应力粗钢筋分别补充添加到锚固在梁的两侧。通过设置一定的联结构件使预应力拉杆与梁体构成一个桁架体系，形成一次超静定结构，让体外预应力来抵消部分恒载应力，达到体外预应力卸载的作用，从而较大程度提高桥梁结构的承载能力。比较桥梁加固的其他方法，可以发现体外预应力加固方法具有桥体的受力明确，加固施工过程简单;在对桥体的维护修补时方便，更换必要的体外预应力索就可以起到加固目的;大幅度提高旧桥的耐久性和承载力;桥梁的原结构损伤小，不会降低桥下净空高度，不增加桥梁的路面标高等优点。

[1] 刘来君，赵小星．桥梁加固设计与施工技术[M］．北京:人民交通出版社，2004．

[2] 张劲泉．公路桥梁加固工程施工监理[M］．北京:人民交通出版社，2008．