桥梁主要加固方法的比较与加固技术要点的探讨

叶恒梅

【摘 要】加固桥梁是提高旧桥抗弯、抗剪承载力、耐久性能以及荷载等级的一种经济适用的技术措施，本文重点分析了目前用于加固桥梁的几种主要加固方法的特点，并对其加固技术的施工要点进行了探讨。

【关键词】加固桥梁；加固方法；特点；加固技术

0 前言

随着我国交通事业的迅猛发展，公路桥梁上大型、重型车的行车密度与日俱增，而早期建设的桥梁设计标准低以及趋向老化等问题严重影响了公路交通的畅通与安全。利用加固方法对原桥进行补强与维护不但节省了大量的建设资金，而且在短期内解决了桥梁的承载能力与交通需求的矛盾问题。目前，用于加固桥梁的主要方法有加大截面与配筋加固法、粘帖钢板加固法、体外预应力加固法、碳纤维布加固法。

1 加大截面与配筋加固法及施工要点

1.1 加大截面与配筋加固法

加大构件截面尺寸与配筋是一种适用于跨径较小的板梁桥和T梁桥的桥梁加固方法，该方法通常是在原桥的桥面板、主梁侧面和底面部位浇筑一定厚度的钢筋混凝土补强层，通过加大构件截面面积以及配筋率来提高桥梁的抗弯强度和抗裂性能。该加固法的优点是：工艺简单，施工经验成熟，对原桥的刚度和承载力有较大的提高，尤其是对于加固肋梁桥，效果更好。缺点是：通常在梁底下进行现场施工，影响了通航或通行。养护时间也较长，施工质量不易控制。此外，为了使新旧混凝土结合良好，混凝土凿毛工作量大，加固区由于钢筋布置密集，振捣混凝土时不易密实。此法由于加大了主梁自重，对于桥梁下部结构与地基的承载力要求更高。

1.2 加大截面与配筋加固技术的施工要点

采用此加固技术的关键之处是确保新旧混凝土结合良好，故施工中应遵循以下施工要点：

1）对原桥梁构件表面进行凿毛时应打掉混凝土的棱角部分，凿毛后将尘土和浮渣清除干净，同时对增加的受力主筋表面进行除锈处理。

2）在原桥梁构件表面进行植筋钻孔时，不可破坏原构件内部的钢筋。

3）浇筑新混凝土前，应在旧混凝土表面先抹上水泥浆，以增强新旧混凝土的结合力。

4）为避免因新旧混凝土收缩不同而形成结构内力的重分布，新浇筑的混凝土不宜采用过高标号的水泥，应尽量采用与原构件性能相近的混凝土材料，或者在新浇筑的混凝土中设置钢筋网加固补强。

2 粘帖钢板加固法及施工要点

2.1 粘帖钢板加固法

粘帖钢板加固法是利用建筑结构胶、环氧树脂等粘结剂和锚栓将抗拉强度高的钢板或玻璃钢粘帖锚固在主梁底部的受拉边缘或其它薄弱部位，使之与原主梁形成整体共同抵抗弯矩與剪力，以达到限制裂缝的开展，提高桥梁结构承载力与耐久性的目的。该加固法的优点是：工艺简单，耗材少，增加的自重小，加固部位灵活，施工快捷，施工质量可靠，不改变原构件的外形尺寸，基本不影响桥下交通。不足之处是：粘结剂本身的质量和耐久性能会直接影响到桥梁的加固效果。此外，为防止钢板锈蚀，粘帖钢板加固后需要进行表面防护，故增加了后期的养护费用。

2.2 粘帖钢板加固技术的施工要点

采用此加固技术在施工中应遵循以下施工要点：

1）对加固构件的混凝土表面应先进行打磨，然后用清水将渣滓冲洗干净。

2）对粘帖钢板的表面应事先做好除锈处理，焊接钢板时，焊缝处需进行打磨。

3）粘帖钢板前应对加固构件进行卸荷，粘帖钢板时应确保钢板位置正确，粘结顺直。

4）在冬季低温条件下施工时，需及时对粘结剂进行加温，为加快粘结剂固化，在钢板粘结处可用红外线灯进行加热。

3 体外预应力加固法及施工要点

3.1 体外预应力加固法

体外预应力加固法是对布置于桥梁受力构件外部的高强钢材进行张拉而产生无粘结预应力的后张法。体外预应力加固体系主要由体外预应力管道、水泥浆体、锚固装置和转向装置构成。该加固法的优点是：适用于大跨径的重型桥梁结构，能够主动调整原结构的应力状态，有效的限制挠度、裂缝以及显著提高原桥的承载能力，具有卸荷与加固的双重效果。此外，该加固法可随时更换预应力筋便于维护，增加的自重小，对原桥的下部结构受力状况以及正常交通影响小。不足之处是：体外预应力筋在外界不良环境作用下易腐蚀，且原结构混凝土若出现很大的收缩、徐变以及体外预应力筋发生松弛、断筋等现象必将影响到桥梁的加固效果。

3.2 体外预应力加固技术的施工要点

采用此加固技术在施工中应遵循以下施工要点：

1）体外预应力筋不仅是整个加固体系的主要受力部位，它还将通过锚具将预应力传给原桥的主要承载构件，其耐久性也影响着原桥的耐久性，故加固过程中需要给预应力筋涂上环氧树脂或镀锌或在其外部设套管来进行防腐处理。此外，锚固装置和转向装置也应采取防腐措施。

2）体外预应力筋应按以下程序进行张拉：0→10%设计张拉力→105%设计张拉力→回放到100%设计张拉力→顶塞。

3）转向装置是加固体外预应力筋的重要构件，也影响着施加预应力的效果，若设计与构造措施不当，预应力筋容易产生较大的摩阻损失。因此，设计转向装置时，要确保预应力筋在折角点的位置准确，以防产生附加应力。转向装置内预埋管道需要的最小弯曲半径也应符合规范要求。

4 碳纤维布加固法及施工要点

4.1 碳纤维布加固法

碳纤维布是一种由碳纤维长丝编织而成且具有轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀等良好物理力学性能的柔软片材。粘贴碳纤维布加固法的加固原理与粘贴钢板加固法类似，它是利用环氧树脂类粘结材料将碳纤维布粘帖于桥梁主要受力构件的表面，使之与原结构形成整体共同受力，从而提高结构的刚度和承载力，限制混凝土裂缝的开展，达到加固和补强原结构的目的。该加固法的优点是：加固后的桥梁结构其耐久性与抗疲劳性能变得更好，后期维护费用也较低；对原桥梁的整体性、结构自重、外观尺寸、桥下净空几乎没有影响；成型方便，质量可靠，施工快捷，无需大型的施工设备，可操作性与适应性强，可用于加固各种类型、各种形状的桥梁构件。不足之处是：环氧树脂类粘结材料在温度超过60℃时会发生软化，而桥梁结构在夏季阳光的直射下其温度通常会超出60℃。

4.2 碳纤维布加固技术的施工要点

采用此加固技术在施工中应遵循以下施工要点：

1）为保证粘贴的碳纤维布平整密实，粘帖碳纤维布前，应先将被加固构件混凝土表面的污物、渣滓清除干净并保持干燥。对构件进行打磨之前，需除掉表面劣化的混凝土，再将其修复平整。结构的裂缝处，应先用环氧树脂涂抹封闭。

2）粘帖碳纤维布时，尽量不要弯折，以防断丝。粘帖过程中，应反复对碳纤维布进行多次滚压，尽量排除气泡。

3）为确保碳纤维布的粘帖质量，当气温高于60℃时，应采取隔热措施进行防护。当气温低于5℃，相对湿度大于85%时，应暂停施工。

5 桥梁加固方法的选用原则

综上所述，桥梁常用的加固方法有多种，在工程实践中应按照以下原则进行合理选择。第一，通常先考虑选择耗材少、施工设备简单、对原结构的损伤小、不影响交通、经济有效且后期维护工作量小的加固方法；第二，进行桥梁加固时，一般不改变原主体承载结构的形式，只有在复杂的情况下，并兼顾经济性原则，可考虑采取改变结构形式的加固方法；第三，所选的加固方法应确保加固后的桥梁结构其强度、刚度和耐久性均能满足设计规范及使用的要求。

6 结语

总之，桥梁的各种加固方法都各有利弊，只有具体考虑原桥的现状、特点、加固要求、承载能力减弱的程度以及日后交通量等因素，做到因地制宜、合理选择，并重点把握各种加固技术的施工要点，才能达到理想的加固效果，从而全面消除交通安全隐患，提高桥梁的通行能力。

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[责任编辑：田吉捷]