浅议桥梁加固处治方案与施工工艺

2015-02-22吴晓静

城市道桥与防洪 2015年10期

关键词：耐久性碳纤维预应力

吴晓静

（温州枫景市政园林工程有限公司，浙江温州 325000）

0 引言

桥梁加固是随着日益增长的交通运输业而产生、发展的新课题。桥梁加固能够节省三材，缩短工期，不建便道，不中断交通，不占用农田，因此，桥梁工程人员要对桥梁加固技术进行更深入的研究，更好地为现代交通运输服务。

1 桥梁加固的相关理论

1.1 桥梁加固的目的和要求

桥梁在使用过程中，经常遭受风、雨、水流（包括洪水、冰凌）的侵袭以及车辆通过时的冲击、轮胎的磨耗；通航河道上的桥梁还有可能受到船只的碰撞；一些工程项目在桥梁周围施工，也有可能危及桥梁安全。所以，桥梁在运营过程中，难免会发生病害或损伤。一旦发生病害或损伤，就要及时进行维修。小坏小修，随坏随修，防止病害扩大，确保桥梁结构的完整与安全。相反，产生病害后不及时维修加固，由于病害的逐渐扩大，不但导致桥梁结构提前破坏，甚至可能发生塌桥事故。桥梁的适用性与耐久性遭到破坏，势必影响交通运输的畅通，给国家和人民带来重大损失。

1.2 桥梁加固的重要性

由于桥梁是建在大地上的特殊产品，不仅受自然环境的影响（如大气腐蚀、温度、湿度变化等），而且还受到使用环境的影响，难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造成为必然。从经济上分析，桥梁加固可以节省大量投资，收到良好的社会经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施，不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用，同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运输的需求。同时桥梁的改造和加固不仅可以提高桥梁的通航能力和服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析，旧的桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展，既满足现代人的需求，又不损害后代人满足需求的能力，使经济、社会、资源和环境保护协调发展。

2 桥梁加固原则

我国现在通用的桥梁设计标准的颁布时间是20世纪90年代。限于当时比较低的技术水平以及落后的交通运输业，使得在该标准下建设的桥梁已经不能完全适用于现阶段的车辆通行要求。尤其是在某些城镇公路上，重型货车超载现象十分严重。据不完全统计，至少20%的城镇道路桥梁存在安全隐患，如果不能及时予以加固，所产生的后果将不堪设想。因此，对于桥梁的加固已经越来越引起人们的重视。相对于发达国家，我国的各项基础设施还不是很完善。为了完善这些基础设施，国家每年都会投入大量的资金，但是桥梁加固在资金的占用率上相对较少。如何用较少的资金投入，修复或者加固更多的桥梁就显得尤为重要。现阶段对桥梁进行加固时，要遵循以下两个原则。

（1）做好维修前的检测工作

在对桥梁进行加固前，质量检测人员对所要加固的桥梁进行详细检测，分析桥梁的损坏程度，并制作成一目了然的数据表格。根据检测结果计算所要加固桥梁的实际运输能力，分析桥梁的损坏程度对于桥梁的承载力以及耐久性所造成的影响。所谓的承载力即在设计桥梁的初期，保证桥梁应该达到的荷载能力；耐久性即桥梁的寿命。

（2）合理选用加固方式

加固方式的选择要考虑施工成本的经济性，不能无限制耗费原材料，而且要保证施工进度，避免交通中断时间过长。在对桥梁进行加固时，通常不采用改变原先结构的方式。一方面是考虑施工成本，另一方面是改变桥梁原先的结构会长时间中断交通，所带来的经济损失会更为巨大。对桥梁的加固要具体问题具体分析，当桥梁老化严重、加固修护难度过大时，也会考虑更改桥梁原有的设计结构，但要保证桥梁的承载力以及耐久性。即使改变桥梁原有的设计结构，也尽量采用局部更改的形式。

3 桥梁加固处治方案与施工工艺

3.1 增大混凝土截面加固技术

增大混凝土截面加固技术是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土，这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。增大混凝土截面一般采用两种方式，一种是加厚桥面板，另一种是加大主梁肋的高度和宽度。加厚桥面板进行补强时，先将原桥面铺装层凿除，在桥面板上浇筑一层新的混凝土补强层，使其与原T梁形成组合断面，用以提高抗弯刚度以达到补强的效果。后者则使梁肋下缘采用钢筋混凝土加宽加高，通常在加大的下缘混凝土截面中加设主筋，用以提高截面的承载力，达到补强加固的效果。该方法仅适用于具有梁肋的桥梁加固，对于板梁、箱梁不宜实施。但是，此方法只对较小跨径的T梁桥或板桥较为适用。一般采用此法加固后，桥梁刚度明显提高，承载能力也能取得较好的效果。

3.2 改进结构体系法

该法通过改变现有桥梁结构的受力体系，以实现改进桥梁性能与提升承载力之目的。一般来说，可以在简支梁之下增加支架或者桥墩，并在纵向上对简支梁和简支梁加以连接，让其能够变成连续梁；或者是在桥梁下增加结合梁，通过铰接变固接等手段来减小梁内的应力，并且实现提高桥梁承载能力之目的。一般来说，往往可以有多种方法来改变桥梁的结构体系，然而多数需在桥下进行操作，或者是设置一些永久设施，让桥下的净空能够减小，因此，运用这一方法时，一定要考虑到对施工期间交通所造成的影响。无论如何，改变桥梁结构体系的加固效果是比较好的，因此当前主要用在解决临时应对超重车辆通行的问题，在重型车辆通过之后，原有的临时支撑可随时进行拆除，从而使通航与排洪免受影响。

3.3 高强复合纤维预应力加固技术

高强复合纤维主要有芳伦纤维及碳纤维（FRP），碳纤维材料在桥梁加固工程中应用非常广泛，技术比较成熟。技术原理为：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，共同工作，提高构件承载力，从而达到加固补强的目的。碳纤维加固技术性能是否能够达到要求的关键是碳纤维材料与混凝土基材的粘结性能能否保证。为了提高碳纤维材料的利用效率及增强旧桥加固效果，对碳纤维材料施加预应力是一种有效的办法。碳纤维预应力加固的作用原理是利用锚固粘贴于被加固梁体上的碳纤维布条（或板条）对梁体施加预应力，改善加固梁的受力状态，其关键技术是解决适应于桥梁现场施工的预应力纤维布（或板）的张拉、锚固问题。技术特点是施工便捷、高效，具有良好的耐腐蚀性和耐久性，对内部混凝土结构起到保护作用，进而达到高效加固修补的目的。

3.4 体外预应力加固方法

体外预应力加固是利用预应力所产生的反向预矩，能较大幅度地减小恒载下的构件变形与应力水平，属于一种主动加固法。其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。由于承重结构自重增加小，所以对墩台以及基础受力状况影响很小。可以节省对墩台以及基础的加固，对桥梁营运影响较小，可在不限制通行的条件下加固施工。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巨大的集中力，容易受环境影响，需要做防腐处理。其设计要点是：通过在梁体外部设置钢材的拉杆或撑杆，并与被加固的梁体锚同连接，然后施加预应力，强迫后加的拉杆或撑杆受力，从而改变原结构的内力分布，并降低原结构的应力水平，使结构总承载力显著提高，且可减少结构的变形，使裂缝宽度缩小甚至完全闭合。该加固法适用于中小跨径的梁式桥。