公路桥梁加固技术应用分析

吴红光WU Hong-guang

（亳州诚智工程咨询有限责任公司，亳州 236800）

（Bozhou Chengzhi Engineering Consulting Co.，Ltd.，Bozhou 236800，China）

0 引言

随着我国经济的快速发展，交通运输量大幅度增长，尤其是重型车辆日益增多，现存公路桥梁中部分旧桥存在承载能力下降严重，已不能维持正常使用，存在较严重的安全隐患。所以通过采取有效的桥梁加固措施，恢复和提高桥梁承载能力、抗弯能力、荷载等级等。

1 桥梁加固改造的技术途径及设计原则

1.1 主要技术途径 桥梁加固一般是采取必要的措施提高构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能。为了满足新的要求，其主要对桥梁结构的承载能力和抗洪能力进行改造以保证车辆运行安全。主要技术途径有：加强薄弱构件、增加或更换桥梁构件、改变结构受力体系等。

1.2 加固方案确定原则 首先应该结合桥梁的各项实际情况，比如现有技术状况、车辆通行的需要、存在病害等，分析判断加固的必要性和可行性，然后比较各种加固方案的技术经济效果，最后制定科学的加固方案。通常来讲应满足以下要求：加固改造之后的桥梁其结构性能、承载力和耐久性方面都能达到相关标准；与重建新桥相比，能够节约大量投资和材料，经济效益明显；桥梁的下部结构具有足够的潜力[2]，能满足加固后的桥梁对基础的要求。

2 目前桥梁加固的常用方法

2.1 加大截面加固法 加大截面法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。其对被加固的桥梁下部结构有着很高的要求，不仅需要其能够承受更多的自重，还需要提供很高的承载力。

2.2 粘贴钢板加固法 这种方法是以树脂粘接钢板与混凝土的结构加固法，该方法具有施工快速、几乎没有湿作业等特点，不仅不会对生产和生活造成很大的影响，还不会影响到原结构外观和原有净空。但是这种方法也有弊端，那就是对胶粘工艺与操作水平的要求很高，比较适用于那些处于正常湿度环境且只是承受静力作用的受弯或受拉构件的加固。

2.3 体外预应力加固法 通过外加预应力的钢拉杆对结构进行加固的方法就是体外预应力加固法，如果一些桥梁要求提供承载力、刚度和抗裂性及加固后仅占用比较小的空间可以选用这种方法。由于采用这种方法加固后对原结构的外观有很大的影响，所以在实际的施工中很少采用这种方法，但是采用这种方法确实能够很大程度地减少施工工期，具有很好的加固效果。

2.4 置换混凝土加固法 置换混凝土加固法的优点和加大截面加固法的优点相似，都不影响建筑物的净空，然而两者也存在一样的缺点，那就是湿作业时间会很长。一般这种方法会用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

2.5 粘贴FRP 加固法 粘贴FRP 加固法[1]是采用高强度或高弹性模量的纤维复合材料，用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件表面，使之与原构件形成整体共同受力的加固方法。

现阶段，玻璃纤维（GFRP）、碳纤维（CFRP）和芳纶纤维（AFRP）这三种FRP 材料比较常用于结构工程中，其中碳纤维增强复合材料（CFRP）的应用是最多的。本文主要对它的加固方法及实际工程应用进行概述。

3 应用实例

上世纪70 年代初安徽省建立了一座桥：上部结构为4 孔跨径L=16.8m 的少筋微弯板工字梁组合的装配式钢筋混凝土梁结构，无横梁，桥面净空为净—7m+2×0.25m，下部构造为钢筋混凝土双柱式灌注桩墩及重力式桥台。

1966 年1 月出版的《少筋微弯板与工型梁组合的装配式钢筋混凝土上部构造试用图纸》是原桥上部构造时主要采用的依据，设计荷载为汽—13，拖—60。

3.1 加固前病害勘查 确定加固方案的前提是全面了解旧桥的各项实际情况，经了解全桥主梁4×5 片。通过对2～4 孔的15 片主梁、微弯板、支座等进行详细的勘查，了解旧桥的实际损坏情况。①主梁。各部位尺寸沿跨径有不一致的现象，施工质量不高。主梁上有各式各样的裂缝，比如水平裂缝、竖直裂缝、斜裂缝等，单根主梁最多存在51条裂缝，其中最宽的是4mm。②其他。微弯板底部很粗糙，有细微裂纹，施工质量不高。支座为钢板支座，钢板锈蚀严重，有大块蚀块脱落。支座附近主梁砼有压碎现象。

3.2 加固设计[3]结合勘察的具体情况，主要针对主梁笔者进行加固设计。

主梁加固时使用的是CYMAXL300—C 碳纤维片材，主要性能指标有：设计厚度0.167mm；抗拉强度标准值4108MPa；抗拉强度平均值4233MPa；抗拉强度标准偏差40MPa；弹性模量236GPa。计算中，材料的抗拉强度设计值取用折减系数0.8。经计算，0.25mm 是主梁跨中底部碳纤维材料最适宜的厚度，所以采用2 层。加固设计见图1 所示。

3.3 加固要点 ①使用5 个液压千斤顶把整孔梁一端整体同步顶起，进行支座更换工作。在梁体被顶升后，首先应该取出旧支座，并把支座周围的油垢和杂物都清理干净，同时用环氧树脂抹平。安装新支座的前提是必须保证新支座质量的合格性和安全性，安装过程中应注意使新支座重心对准梁的计算支点，使支座受力均匀。②采用化学灌浆修复宽度＞0.2mm 的裂缝，采用表面涂抹修复处治宽度＜0.2mm 的裂缝。③应该按照从梁底至梁肋顶部方向对碳纤维材料进行粘贴施工。首先应该清洗混凝土表面，配置并涂刷底层树脂、配置找平材料。在施工过程中应该保证碳纤维布与砼表面之间的密合性，防护处理是在粘贴完毕后进行的。

3.4 评定 对原有桥梁进行汽—20 荷载的净载试验，加固后测定桥梁的各项技术参数，由此分析其承载能力[4]。

从试验得出的数据可以看出，加固后的主梁具有一定的承载潜力，所以碳纤维加固少筋微弯板工型组合梁的方法是合理有效的。

4 结束语

本文分析了现阶段旧桥加固[5]比较常见的几种方法，重点分析了碳纤维材料在旧桥加固中的应用。通过具体的加固实例，我们发现在旧桥加固中使用碳纤维材料能够很好的达到旧桥加固的目的。目前在旧桥加固中应用碳纤维材料还只是一项新工艺，相信经过更多工程实践检验和完善，未来会有更大的应用前景，取得良好的经济和社会效益。

[1]中国工程建设标准化协会标准.碳纤维片材加固混凝土结构技术规程[S].北京：中国技术出版社，2003.

[2]蒙云.桥梁加固与改造[M].重庆：重庆大学出版社，1989.

[3]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京：人民交通出版社，1997.

[4]JTG F80/1—2004，公路工程质量检验评定标准[S].

[5]成井信.PC 桥梁的损坏、修补以及今后的措施[J].国外桥梁，1985（2）.