当前城市桥梁加固设计的应用探究

王焕利

（中国瑞林工程技术股份有限公司， 江西 南昌）

1 桥梁加固设计现状问题

近年来，由于桥梁运营安全隐患而引起的人员生命和财产事故频频报道，对桥梁安全提出了更高的要求。下面，对桥梁加固设计的现状进行了分析。

1.1 设计标准和工程实际情况结合考虑不周

众所周知，桥梁设计是一项具有专业技术性强的工作，需要我们桥梁设计人员能够充分对桥梁各部分的设计标准进行了详细掌握，但目前大多数桥梁设计工作都存在着设计标准和设计状况不符合的现象。在实践中，许多设计人员缺乏对桥梁施工现场的特点、使用要求和车辆荷载的全面了解，导致桥梁工程投入使用后车辆数量的增加，导致实际荷载远远超过设计荷载。

1.2 桥梁设计管理不到位

加强对整个设计过程的管理和控制是保证桥梁加固设计质量的重要手段。然而，目前桥梁加固设计大多缺乏对整个设计过程的管理，各部门的管理责任不明确。另外，在设计方案审核等环节存在疏漏，根据规范流程审核不到位，将影响后续计划的实施。

1.3 技术、工艺流程等计划不合理

根据当前桥梁实践设计的现状而言，许多的桥梁加固设计在工艺选择及工艺优化方面都缺乏足够的视，在技术设计上往往采用传统技术。这些技术往往不能满足现代桥梁工程加固的需要，加上不合理的工艺设计，最终导致整个工程的失败。

2 桥梁加固设计的原则

2.1 合理性原则

针对加固工艺和方法选择的合理性，只有保证加固工艺和方法的合理性，才能充分发挥加固效果。具体而言，在选择加固技术时，设计人员必须根据实际病害情况选择最合适的加固技术，还要考虑所选择的技术方法是否在施工现场可行，是否会影响周围的环境。

2.2 不改变原建筑结构原则

桥梁加固是在原有桥梁的基础上更换其构件和附件，以提高桥梁的承载能力和通行能力。但也有特殊情况，需要对原有桥梁进行改造，需要改变桥梁的结构。这主要是由于原有桥梁加固不能满足当前交通需求，需要进行改造，然后需要充分考虑中长期运输的需要，在施工过程中也按照现代桥梁规范进行施工设计。

2.3 经济性原则

主要是指桥梁加固设计，坚持最低成本投入，达到最佳效果。在保证各种资源使用效果的前提下，应尽量降低采购成本。否则，既不能达到节约成本的目的，又可能造成加固效果不明显、需要返修的情况，从而浪费更多的成本。

3 桥梁加固设计常用方法

3.1 碳纤维或钢板粘贴的加固法

碳纤维加固技术是我国引进的一项新技术，具有耐腐蚀、强度高等优点。目前正在推广应用。钢板粘结加固方法主要采用锚栓和粘结剂将钢板粘结锚固在混凝土受拉或其它薄弱部位，并将钢筋混凝土与钢板整体连接。该方法在不改变原有桥梁结构的前提下，具有施工简单、技术可靠、技术成熟的优点，提高了桥梁的承载能力。

3.2 增加配筋及截面的加固法

当桥梁出现刚度、强度、抗震能力和稳定性能等问题时，常用的加固方法是增加桥梁的加固，增加桥梁的施工截面等。梁的能量是通过增加桥的侧面和底部的面积和主加固的数量来实现的。该方法被广泛应用于拱桥和梁桥的加固设计中。

3.3 桥面补强层的加固法

该方法主要是钢筋混凝土结构的一层被放置在梁的顶部。在施工中，通常先将旧桥面切断，使主梁与加固层形成整体，从而增加主梁的厚度，改变桥面横截面的荷载分布，增强主梁的抗压能力，进而提升桥梁的整体承载力，达到加固目的。

3.4 改变结构受力系统的加固法

主要是在改变桥梁结构的应力体系的基础上，提高桥梁的承载力。将简支梁与简支梁纵向连接，使简支梁变为连续梁，或在桥下架设桥墩或托架，组合梁与T型钢类似的加劲梁。可以在梁下安装拉索，减小梁的外部应力，提高桥梁的承载力。改变桥梁结构体系的方法很多，但需要在桥下操作或增加永久性设施。这种方法减少了桥梁下的空间，并会影响施工过程中的交通量。因此，在施工设计中必须综合考虑桥梁的承载能力和泄洪能力。

4 实例分析桥梁桩基础加固设计应用

4.1 工程概况

某地区一道路扩建项目，该道路宽度为34-40米，桥梁三跨形成的简支梁桥，分别为15米、25米、15米。桥荷载设计为悬挂—100和汽—20。该桥以36米的宽度开始，快车道的宽度为8.5米，拓宽后加宽到53米，快车道加宽12米，桥面拓宽时，把机非隔离带加宽后成为快车道。加宽不需要改变原桥的位置，只需要通过两侧新桥的拼接来扩大原桥的面积。改造后，根据城市—A负荷设计桥梁。加宽后，桥梁荷载值也由汽—20提高到城市—A。为了避免事故的发生，采用横向分布系数法对原桥板进行加固，而不用更换桥板来满足城市—A的荷载。

4.2 梁板加固方案分析

将原桥梁悬臂的部分混凝土钻开，然后让钢筋裸露，连结机非隔离带的两侧板下，将裸钢筋与钢筋与φ14结构的钢筋焊接一起，然后浇注C50混凝土。另外，采用厚度为15毫米、宽度为400毫米的A3钢板粘接加固梁板。采用C50环氧砂浆将中空板与A3钢板沿桥面横向粘结20米，在梅花A3钢板上焊接20厘米长、20厘米间距的钢筋，以提高钢板与桥面铺装层的粘结力。最后，将C50混凝土铺在桥面上。

4.3 加固前原结构的横向分布系数和承载能力

（1)计算加固前桥梁的横向分布系数，采用“铰接板梁法”计算原结构主路1～9根梁板的横向分布系数。选择1-9#梁和楼板最不利的条件。分布系数分别1#梁板-20，2#梁板 0.252，3#梁板 0.234，4#梁板 0.227，5#梁板 0.218，6#两边那 0.214，7#梁板0.21，8#梁板0.205，9#梁板0.200。

（2)实测加固桥梁的横向分布系数，分别为:1#梁板-20，2#梁板 0.247，3#梁板0.231，4#梁板0.226，5#梁板0.218，6#梁板0.216，7#梁板0.212，8#梁板0.21，9#梁板0.204。可以看出，1#桥板横向分布系数的实测值小于计算值，可以得出桥间横向连接性能实际上优于假设的结论。因此，当桥梁加宽时，不需要重新浇注铰接接头。

4.4 加固后结构的横向分布系数以及承载能力

(1)加固后横向分布系数计算，拓宽后的道路是双向6车道，重新计算了梁板的横向分布系数之后，采用有限元模分析加固后的桥梁，找出最不利于1#梁板的车载工况，按照该工况计算出各梁板的横向分布系数：1#梁板为 0.23，2#梁板为0.224，3#梁板为0.219，4#梁板为0.215，5#梁板为0.211，6#梁板为0.207，7#梁板为0.200，8#梁板为0.197，9#梁板为0.195，-1#梁板为0.215。

(2)加固后桥梁承载力检验

桥梁加宽后，用上述加载方法测量了 1个纵梁和板的最不利弯矩。通过计算数据与实测数据的比较，可以看出，1_梁和板在活荷载作用下的内力基本相同，满足承载力要求。在桥梁加固设计中。原道路两车道设计为三车道，荷载变化。在实际应用中，粘贴钢板固定梁板后，可有效地调整1#梁板应力。降低横向分布系数，达到梁板应力平衡的目的。这种加固方案可以提高桥梁的整体刚度。

5 结论

(1)当桥梁道路拓宽时，车辆荷载和跨跨桥梁的车道布置经常发生变化。该桥面横向连接加固方法在不改变桥面初始布置的情况下，能够平衡桥梁的横向分布系数，从而分散活荷载，延长梁板使用寿命。

(2)钢板可有效提高梁板屋面的含钢量，大大提高截面的抗弯能力，延长梁板的使用寿命。

(3)粘贴钢板后，能更好地约束横桥梁板位移，使梁板铰接更加紧密，从而可以限制梁板之间的横向连接。

6 结语

总之，桥梁加固设计是现代桥梁工程设计中的重要环节，其设计质量不仅对整个桥梁工程的安全使用有着直接影响，同时也对人们的正常出行有着直接的影响。为进一步保证桥梁施工的整体质量，我们设计人员要不断提高专业素质，采用最科学、合理的加固技术，以保证加固后的桥梁安全。

[1]李瑞云，马亚军.桥梁桩基础的加固设计[J].黑龙江交通科技，2013（3）

[2]李玉珍.试述桥梁桩基础的加固设计[J].城市建设理论研究，2013（47）