桥梁维修加固常见技术的应用

高学楼

摘 要：随着桥梁病害问题的不断显化，我国桥梁建设对新桥梁的建设、维修和保养有了更高的重视度，所以桥梁的维护和加固任务也越来越艰巨。本文从桥梁加固维修现状、桥梁加固维修的常用技术方面进行分析和研究。

关键词：桥梁;维修加固技术;被动;主动;体外预应力

中图分类号：U445.72 文献标识码：A

0 引言

近年来，我国桥梁建设取得了国际公认的成功。但是，随着桥梁病害问题的不断的显现在人们面前，我国桥梁建设已进入维护的过渡阶段，在这一阶段中，桥梁的维护、维修和保养也受到同样的关注度，桥梁的维护和加固任务日益重要，越来越重要和繁重。而随着我国桥梁建设的飞速发展，出现了管理维护技术滞后的问题，桥梁维护目前正处于技术的瓶颈期。桥梁维修技术的系统研究与开发已成为我国道路桥梁管理部门的重要研究方向。

1 桥梁常见病害分析

桥梁在使用过程中，因荷载、外界环境、使用寿命和建筑材料性能劣化等原因引起的主要病害如下：

（1）桥梁主拱圈出现大面积裂缝。由于桥梁承载力不足，桥梁主拱圈出现纵向裂缝，裂缝大小可见。

（2）桥梁主拱线过低，桥墩位置会呈现出竖向裂缝。

（3）桥台后座严重变形。这是由于桥梁后挡土墙与桥台之间存在较大裂缝，属于沉降缝隙。沉降缝对桥梁整体承载能力的影响较大，增添了桥梁的安全隐患。在沉降间隙中可以观察到桥梁的内部构件，随着时间的延长，桥梁的扭曲现象会越来越大，安全隐患也越来越大。因此，对于此类裂纹应引起高度重视，一旦出现，必须及时消除。

（4）钢筋锈蚀是桥梁使用过程中的常见对病害问题。钢筋混凝土结构是现代桥梁建设的基础，钢筋的大面积腐蚀直接降低了桥梁的承载能力和安全性，也影响了其使用寿命。钢筋锈蚀的原因有很多。一方面，施工时使用的钢筋质量不达标，桥梁施工时间过长，钢筋在外界环境的影响下逐渐腐蚀。另一方面，施工过程中混凝土的密度不符合施工标准，导致钢筋氧化过快，导致锈蚀。

2 桥梁加固维修现状

尽管我国已成为世界桥梁大国，但是在桥梁的维护和管理中仍然存在许多缺点以及迫切需要解决的技术和管理挑战。随着经济的发展，这些挑战将继续被发现，同时也将成为道路运输可持续健康发展的主要障碍，也是我国成为全球桥梁强国所必须克服的重要环节之一。

（1）桥梁的维护和加固应遵循“坚固可靠，简单耐用，经济适用”的原则。

（2）根据各种桥梁的结构和材料特性，在控制成本的前提下，采用各种加固和保养方法来更换或修理损坏的桥梁零件，从而使桥梁能够恢复到原来的承重能力。

（3）用于桥梁加固和维护的材料必须由国家指定的检查机构进行测试和认证，并且所有性能指标必须符合当前的规格和设计要求。

3 桥梁加固维修的常用技术

桥梁加固技术可分为两类：主动加固和被动加固。通过添加预应力增强元件以主动吸收力，可以通过预应力或更改施工系统来改善原始梁上的受重力，并可以实现最大强度。

3.1 主动加固技术

通过增加预应力、改变结构系统等会改变结构的原始受力行为。改善桥梁静载荷的内力分布，增加整个桥梁的刚度，封闭裂缝并调整变形。

（1）施加体外预应力加固。使用外部预应力钢筋可以更好地提高梁的抗弯截面模量，减少梁的缠绕程度，并减少受拉区的梁裂缝，从而与原始结构的受力条件相匹配，并提高刚度和抗裂性。通过自重增加较小，可以减小对梁和地基强度状态的影响，并且还可以节省用于梁和地基的加固量。可以用作臨时桥梁来加固重型车辆，也可以永久性地提高承重能力。在实际使用中，应注意新旧混凝土的融合问题，预应力电缆的组合或预应力钢筋和钢构件的腐蚀防护问题。

（2）增加横隔板加固。增加横隔膜的加固可大大改善T型桥接头的开裂并防止桥梁病害问题的加重。这一举措不会影响桥下的空间距离，不会更改原桥的外观。通过增加横隔板的方式可以用于横向连接不良而导致承载能力降低的桥梁结构。通过增加膜的强度，分散了相对集中的负荷问题，桥的总承重能力并未得到显著改善，加固效果不明显，必须同时使用其他方法。

（3）加大桥面铺装钢筋加固。可以利用增加桥面铺装钢筋直径的方式去除接缝中的裂纹，这样的方式是解决钢网构造直径过小或网格过大问题，修补接缝病害的问题。修理方法完全作用在桥面，有必要缩减至少一半的交通通道，并且适合于带有T型梁或窄跨度板的桥梁，所以施工期间桥梁上的交通十分不便，对于一些无法中断部分交通的桥梁不适合使用这样的方法进行维修，这由于结构的自重而增加了弯矩，并且结构的承重能力没有得到显著提高。

（4）增大截面与配筋加固。扩大截面和加固方法通常将大梁的底部或侧面扩大，并添加主筋以增加主梁截面的有效高度，并达到提升桥梁承重能力的目的。这样的方法适用于桥下的间隙较大且主梁高度可以增加的情况，加固效果明显，但施工过程复杂，技术要求高，但不适用于桥下尺寸受限的桥。在实际使用中，应考虑以下因素：新旧混凝土的融合情况，新添加的钢筋和原始钢筋的组合情况以及混凝土的浇筑过程。

3.2 被动加固技术

被动加固技术主要用于裂缝修复、粘贴碳纤维、钢板、普通钢加固等。被动加固技术不会改变结构的恒定内部载荷力，这个方法灵活，可以根据裂缝位置和方向随意调整。为了进一步发展和提高桥梁的承载能力，可以控制裂缝。主要适用于静态负载下承载能力满足要求，而实际负载下不满足承载能力的场合。广泛用于加固中小型桥梁和桥梁，现有裂缝需要修复，然后进行被动加固。

（1）粘帖纤维复合材料加固。增强粘合纤维复合材料的方法是根据现行国家标准《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》使用环氧树脂或结构性胶粘剂，其中纤维片的力学性能各不相同。直接粘附在钢筋混凝土结构的薄弱部分上，并与钢结构形成整体并共同承担载荷，以限制裂纹的发展并提高抗裂性，耐腐蚀性和结构碳化的能力，以及结构的刚性不会有太大改善。通过粘合纤维复合材料进行加固的方法仍然会对加固的强度产生一定的影响，其主要目的是延长结构的使用寿命。

（2）粘贴钢板加固。钢板加固使用环氧树脂或结构粘合剂将钢板直接附着到钢筋混凝土结构的应力区或薄弱部分，从而使其与钢筋结构形成整体连接力以提高结构高度。该结构改善了其应力状况，限制了裂纹的扩展并改善了承重结构。粘贴钢板的施工必须在去除混凝土缺陷和裂缝之后进行，粘贴钢板加固可以大大提高结构的抗弯刚度，当使用功能补强来控制结构变形时非常有效。

4 桥梁维修加固措施

4.1 就地加固方案

对原有桥梁构件进行扩建和加固的最简单、最有效的解决方案是就地加固。不仅可以有效节省施工成本，而且可以缩短加固时间，对正常的交通有序运行影响也很小。加固时的无需对车辆进行变道，不影响原有道路的正常行驶，延伸和加固都是对原桥体进行延伸，因此，需要制定更智能的执行计划，以降低工程成本，提高服务和加固质量。在加固和扩建项目完成后，应采取措施验证加固质量。这种加筋加长比较实用，能有效提高桥梁的承载能力，但加筋桥梁的美观性由于工序简单而有些不足。

4.2 主梁加固方案

主梁加固的目的是增加桥梁的整体承载能力。主梁的吨位和质量决定了桥梁的承载能力。因此，悬臂梁应该安装在桥墩顶端上，起到支撑作用，使其看起来水平。然后在里面放一块微弯预制板，在原有桥道和人行道的内侧浇筑混凝土，然后在人行道上放置钢筋以提高桥梁的性能。同时，采用新型聚氨酯材料有效填充内置伸缩缝，从而增加桥梁的承载能力。

4.3 桥台后座加固方案

加固桥台后座之前，必须先清理路面，然后两侧用预制钢筋混凝土板连接，并用简单的混凝土和填充材料进行支撑，混凝土与填充材料之间必须留有空间，以增加摩擦阻力，达到预期的加固效果，提高桥梁的承载能力。

5 关于部分常用加固方法的探讨

当直接在应力区域中粘贴抗拉增强材料时，会出现应力延迟的问题：使用时，必须通过载荷来加固桥，并且必须考虑相力的特性。在加固之前，原始结构要承受一定的载荷（即第一应力），尤其是在承载能力不足的情况下，加固之前原始结构的横截面应力和变形水平通常会很高。新加固的零件在加固后不会立即承受荷载，而是在新荷载（即二次荷载）下开始承受荷载。所以，整个增强结构的新添加部分的应力和应变将始终滞后于第二应力过程中原始结构的累积应力和应变。因此，根据结构的一般概念不能完全进行钢筋混凝土结构的计算和分析。增强结构的承载能力与新旧零件之间的应力或应变差异，原始结构的变形极限以及材料两部分的应力应变比直接相关。受原始载体变形的限制，纤维复合材料的高拉伸性能无法在最终状态下充分利用。如果不考虑相力的特性，则高估增强材料的作用性。在修理和加固桥梁时，应注意各种技术的综合使用。调整结构的内部强度应使原始梁上的应力以及钢筋和钢筋上的应力最小化，减少到最低限度。

6 结束语

综上所述，我国的桥梁建设正从大规模建设阶段过渡到維修和养护同时作用的阶段。改善并提高桥梁的控制力度，使其保持平稳运行以及延长桥梁使用寿命是桥梁管理人员和维护人员面临的重要挑战。开发和研究维护与维修技术是维护和维修桥梁工人的一项重要挑战。桥梁维修加固技术迅速发展，新材料和新技术不断发展，交流、学习、引进、开发和总结桥梁维护、加固和修理技术，尤其是最重要的施工技术，需要每个人共同努力。

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