桥梁加固工程施工探讨

阎有为 王顺波 王浩

摘要：桥梁加固就是通过一系列的措施增强桥梁承重结构、构件的承载能力，提高桥梁整体的使用性能，以满足新的使用要求。要针对桥梁出现的病害进行适当处理，延长桥梁的使用寿命，使桥梁能满足交通量的需求。本文对桥梁加固工程施工进行了探讨。

关键词：桥梁；加固；原则；施工方法

中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：

所谓桥梁加固，一般是通过对构件补强和结构性能的改善，以达到恢复或提高现有桥梁的承载能力，延长其使用寿命，适应现代交通运输发展的需要。

一、桥梁工程加固的原则

所谓桥梁加固就是通过一系列的措施增强桥梁承重结构、构件的承载能力，提高桥梁整体的使用性能，以满足新的使用要求。要针对桥梁出现的病害进行适当处理，延长桥梁的使用寿命，使桥梁能满足交通量的需求。

桥梁加固前首先要评定桥梁的技术状况并鉴定其承载能力，确定加固方法，通过加固后能满足结构安全要求和正常使用要求，方可以进行加固。具体加固范围及措施要根据评定结果和实际情况来确定，如果桥梁病害是由特殊环境引起的，要采取针对性的处理措施。

桥梁加固应依据原桥梁的设计图，根据检测评估报告并经过现场核对，综合各个方面后进行加固设计。设计过程中，要充分考虑病害的影响、材料性能、新旧材料的差异等因素，演算各施工阶段构件的强度和结构稳定性，加固后的结构演算还应考虑温度变化、预加应力、混凝土收缩、徐变等附加荷载的影响，确保加固后的桥梁能安全投入使用。与此同时，还要考虑加固的经济费用，避免过多的投资，以实现加固的经济适用性。

二、桥梁工程加固施工方法

1、桥梁上部结构加固

（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，能够较大幅度地提高结构承载力。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。

该方法主要适用情况有：当混凝土梁中预应力筋或普通钢筋严重锈蚀及其他病害造成结构承载力下降；需要提高桥梁的荷载等级；用于控制梁体裂缝及钢筋疲劳应力幅度；适用于高应力状态下的结构，尤其是大型结构的加固等情况。目前，常用的体外预应力的方法有下撑式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法。

（2）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。

（3）粘贴钢板加固法。粘贴钢板加固是采用粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉边缘或薄弱部位，使之与结构物形成整体，从而提高梁承载能力的一种加固方法。若使用锚栓将钢板锚固在梁体上，则又称锚栓钢板法，这时钢板可适当厚一些。钢板固定于受拉混凝土表面可以增加混凝土结构抗弯刚度，使结构挠度减小，限制了裂缝的发展。并且施工时可以根据设计需要进行裁切钢板，有效发挥粘钢构件的抗弯、抗压和抗剪的性能，受力均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象。除此以外，该方法还具有施工简便、快速，不影响结构外形，加固费用低，不减小桥梁净空以及增加荷载不多等优点。不足之处是粘结剂的质量及耐久性是影响加固效果的主要因素。

（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。与其他加固方法相比，采用碳纤维加固旧桥能最小程度地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。

（5）桥面层补强加固法

桥面补强层加固法是通过在桥面板（主梁顶面）加铺一层钢筋混凝土层，使其与原有结构形成整体，从而达到增大桥面板或主梁有效高度和受压截面，增加桥面整体刚度，提高桥梁承载能力的一种加固方法。主梁或桥面板承载力不足，刚度不够，或铰接梁、板的铰缝不能有效传力时，可采用桥面补强加固法进行加固。这种加固方法主要适用于中小跨径的桥梁。

采用桥面补强进行加固，桥面板或主梁恒载将有所增加，应通过计算判断桥面增厚后是否可以提高桥梁的有效承载能力。若恒载的增加影响较大，则应考虑采用其他加固方法或与其他方法综合运用。采用桥面补强层法加固时，加固结构属二次受力结构，加固前原结构已经受力，补强层在加固后并不立即受力，而只有在新增荷载下，即第二次加载情况下才开始受力。另外，加固结构存在补强层与原结构整体工作、共同受力的问题，混凝土结合面上的强度较整体浇筑的强度要低，必须采取构造措施克服这一弱点。当混凝土结合面的强度可以保证补强层与原有梁（板）的整体受力工作性能时，所形成的加固构件就是组合梁（板），也就具有组合构件的分阶段受力的特点。为减少补强层增加的恒载，往往先将原有的桥面铺装层凿除，并要求对伸缩缝进行改造。

2、桥梁墩台与基础加固

（1）扩大基础加固法。桥梁基础扩大底面积的加固方法，称为扩大基础加固法。此法适应于基础承载力不足或埋置太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体或基础时的情况。当构造物基础具有较大的不均匀沉降，并且地基土质比较坚实时，可以采用扩大基础法进行加固。而对于扩大部分基础底部的地基承载力不足的问题，可采取在扩大部分基础下打入一定数量的桩，以提高地基承载力，桩的参数根据地基变形计算来加以选定。扩大基础加固法施工比较简单，缺点是它必须使新老基础连成一体共同承受上部荷载，故加固费用较高，而且加固效果也不易控制。

（2）高压旋喷注浆加固法。高压旋喷注浆，就是先利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入土层的预定位置，旋转并以一定的速度提升，同时将浆液或水以高压流的形式从喷嘴里射出，冲击破坏土体，高压流切割并搅碎土层，使其成颗粒状分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液的凝固，组成具有一定强度和抗渗能力的固结体，从而对地基进行加固的一种加固方法。旋喷注浆加固法用途广泛，加固地基的质量可靠而且效果好，成本低，加固效果明显，施工便捷，目前已逐渐成为我国常用的对桥梁墩台基础处理方法之一。

（3）粘贴钢板法

粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其它薄弱部位，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。粘贴钢板的主要技术流程介绍如下：

（1）粘贴面处理：混凝土面应凿除粉饰层，油垢、污物，然后用角磨机打磨除去1-2mm 厚表层，较大凹陷处用找平胶修补平整，打磨完毕用压缩空气吹净浮尘，最后用棉布沾丙酮拭净表面，待粘贴面完全干燥后备用。钢板粘贴面应用角磨机进行粗糙、除锈处理，直至打磨出现光泽，使用前若洁净仅用干布擦拭即可。否则可用棉布沾丙酮拭净表面，待完全干燥后备用。

（2）加压固定及卸荷系统准备：加固构件所承受的活荷载如员、办公机具宜暂时移去，并尽量减小施工临时荷载。加压固定宜采用千斤顶、垫板、顶杆所组成的系统，该系统不仅能产生较大压力，而且加压固定的同时卸去了部分加固构件承担的荷载，能更好的使后粘钢板与原构件协同受力，加固效果最好，施工效率较高。

（3）胶粘剂配制：建筑结构胶为A、B 两组份，取洁净容器（塑料或金属盆，不得有油污、水、杂质）和称重衡器按说明书配合比混合，并用搅拌器搅拌约5-10 分钟至色泽均匀为止。搅拌时最好沿同一方向搅拌，尽量避免混入空气形成气泡，配置场所宜通风良好。涂胶和粘贴：胶粘剂配制好后，用腻刀涂抹在已处理好钢板面上（或混凝土表面），胶断面宜成三角形，中间厚3 毫米左右，边缘厚1 毫米左右，然后将钢板粘贴在混凝土表面，用准备好的固定加压系统固定，适当加压，以胶液刚从钢板边缝挤出为度。固化、卸加压固定系统：该工序所用主要物资：扳手、手套、时钟、温度计。

检验、维护：JGN-G 型结构胶操作性能极好，正常操作可达到100%的饱满度。检验时可用小锤轻击粘贴钢板，从音响判断粘贴效果，也可采用超生仪检测。若锚固区有效粘结面积少于90%，非锚固区有效粘结面积少于70%，应剥离钢板，重新粘贴。对重要构件也可采用载荷检验，一般采用分级加载至正常荷载的标准值，检测结果较直观、可靠，但费用较高，耗时也较长。需要千斤顶或配重（常用沙袋、砖块）、百分表、裂缝显微镜、衡器。加固后钢板宜采用20mm 厚M15 水泥砂浆抹面保护，也可采用涂防锈漆保护，以避免钢材的腐蚀。

总之，采用适当的加固技术，对恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力，延长桥梁的使用年限，以满足现代化交通运输的需要是可行的。这样可以节省大量的资金投入，又可以通过加固和改造旧桥消除安全隐患。桥梁加固的技术方法之间不是单一的、非此即彼的关系，而是相辅相成、互相补充的关系，在很多时候需要结合使用。随着科学技术的进步，我们相信对桥梁维修加固的新材料、新技术和新工艺将会被不断地推出，桥梁的加固技术必将不断成熟和完善。

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。