淺析橋梁加固技術(shù)效果分析
2010-11-26 來源：網(wǎng)絡(luò)
橋隨著橋梁應(yīng)用年限的增長以及橋梁負荷的日趨增大，我國很多橋梁均涌現(xiàn)了破損，因此探究如何修復(fù)這些橋梁已成為當今橋梁設(shè)計的重要課題。通過對目前我國大部分橋梁修復(fù)的實例分析，橋梁加固是維修病害橋梁、進步橋梁承載能力的最基礎(chǔ)、最常用的方法，本文提出了橋梁加固的目標，論述了橋梁加固的常見方法及特點，給出了橋梁加固的方案選擇和加固效果評價。
梁是公路交通的咽喉，其應(yīng)用功效的好壞直接影響整條線路的暢通，既有公路中由于受到當時局限的設(shè)計、材料、施工加固等各方面的影響，嚴重制約了公路運輸事業(yè)的發(fā)展，加上不能適應(yīng)現(xiàn)在交通量飛速增長，使得舊橋檢測和舊橋加固技巧顯得非常急切。
1.加固目標
隨著我國國民經(jīng)濟的日益發(fā)展，交通運輸量的迅速增長，截止至2000年，我國危橋總長已達2萬余延米。若將其拆除重建，不僅要耗費大批資金，而且工期也較長；若有打算、有步驟的對現(xiàn)有舊橋進行加固改革，橋梁加固后，可以延伸橋梁的應(yīng)用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性，為國家?guī)砗甏蟮慕?jīng)濟和社會效益。因此，加固設(shè)計必須本著“堅固可靠、簡便耐用、經(jīng)濟實用”的基礎(chǔ)原則。
2.加固方法
加固，簡略來說，就是通過必定的措施使構(gòu)件乃至全部結(jié)構(gòu)的承載能力及其應(yīng)用性能得到進步，以滿足新的請求。舊橋加固方法可綜合為以下幾類。
2.1結(jié)構(gòu)性加固 體外預(yù)應(yīng)力加固法。體外預(yù)應(yīng)力法的加固原理是在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料，通過張拉對梁體產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，在此偏心壓力功效下，使梁體產(chǎn)生上拱，抵消部分自重應(yīng)力，減小了結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度、改良了結(jié)構(gòu)受力，能夠較大幅度的進步結(jié)構(gòu)承載力。目前常用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法和外部預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法兩種。
在合理安排施工流程的情況下，該方法可最大限度地減少對橋上交通的影響，甚至可以在有限開放交通的情況下組織施工，因此近年來國內(nèi)工程實例較多。如301國道盤錦立交主線橋和盤錦立交WH匝道橋的加固。但加固后體外預(yù)應(yīng)力筋的防腐新問題必定程度上增長了后期養(yǎng)護費用，因此，一般不是公路部門的首選加固方法。
粘貼鋼板或碳纖維（CFRP）加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其它單薄部位，使鋼板和加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，以達到進步結(jié)構(gòu)承載能力的目標。該方法具有基礎(chǔ)不轉(zhuǎn)變原結(jié)構(gòu)的尺寸、施工簡略、技巧可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點，近些年來在鋼筋混凝土橋梁的加固維修中為公路部門廣泛采用，是近幾年利用最多的加固方法。如廣州東圃大橋加固。
碳纖維加固技巧是近幾年內(nèi)才由國外引進的一種新技巧，因其強度高，耐腐化，且施工簡便等優(yōu)點，目前已廣泛利用于實際工程中。如廣深高速公路福田互通立交橋加固、107國道（深圳段）洋涌河大橋加固。然而，由于碳纖維本身的一些缺點，如脆性、耐火性不好等使得這種材料的利用受到限制。
增大截面和配筋加固法。增大截面和配筋加固法一般采用在梁底面或側(cè)面加大尺寸，增配主筋，以進步主梁截面的有效高度，從而達到進步橋梁承載能力的目標。然而，由于增大截面法在施工過程中全部的作業(yè)需在梁底進行，施工難度較大且施工質(zhì)量難以把持，因此，盡管在某些情況下費用并不太大，但以上因素制約了該技巧的廣泛利用，一般用于T型截面梁的加固維修。如河南南陽桐柏淮河大橋加固。
轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)加固法。轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)加固法是通過轉(zhuǎn)變橋梁結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)以達到進步結(jié)構(gòu)整體承載能力的目標，是一種變被動為主動的加固方法。這種技巧具有進步結(jié)構(gòu)承載力，增大結(jié)構(gòu)剛度，減小撓度等優(yōu)點。但該加固方法施工改革時一般要涉及到橋面鋪裝的再處理，增長了改革費用且加固效果受負彎矩區(qū)施工質(zhì)量的影響較大，目前極少單獨采用。如2003年湖北鄂州涂家咀持續(xù)拱橋（L0=70m）加固、2005年福建蔣樂積善持續(xù)拱橋（L0=30m）加固。
此外，結(jié)構(gòu)性加固方法還有增設(shè)主梁加固法、錨噴混凝土加固法和增長橫向接洽加固法等。
2.2非結(jié)構(gòu)性加固 鋼纖維混凝土修復(fù)橋面鋪裝層。對橋面鋪裝層的嚴重破損，可考慮采用鋼纖維混凝土修復(fù)。這種材料具有高強度、抗裂能力強，抗沖擊耐磨耗等性能，可延伸橋面的應(yīng)用壽命，在不增長橋梁恒載的情況下，改良梁的結(jié)構(gòu)受力性能。
伸縮縫的更新改革。在橋梁維修中，以下幾種類型伸縮縫的應(yīng)用是較成功的。ＳＦＰ“三防”型伸縮縫在大型橋梁上的利用情況良好；仿毛肋伸縮縫在大、中型橋梁的大批應(yīng)用，效果明顯；ＴＳＴ、ＦＧ系列橋梁無縫伸縮縫，在中小行橋梁上也得到廣泛應(yīng)用。
2.3Ｕ型高橋臺加固 預(yù)應(yīng)力錨索框架法。該加固法采用在Ｕ型橋臺前墻和兩側(cè)墻外加套４０厘米的鋼筋混凝土，并在兩側(cè)墻增設(shè)程度預(yù)應(yīng)力索對錨和前墻增設(shè)地錨的方案。該方案實用于不能中斷交通又無法架設(shè)便橋的高橋臺病害修復(fù)。
錨桿配合鋼筋混凝土抱箍法。該加固法采用臺腔和橋臺基礎(chǔ)持力層進行壓漿固化，再打入錨桿和槽鋼抱箍，最后在Ｕ型橋臺前墻和兩側(cè)墻外加套２５厘米的鋼筋混凝土，新舊墻體采用錨桿連接形成整體。該方案實用于地基承載力不足，且施工處理不到位，造成橋臺前墻下沉。
2.4橋墩加固 橋梁下部結(jié)構(gòu)加固的重要目標是進步橋墩的整體承載能力。如橋墩產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)性損傷，可以用外包混凝土、粘貼鋼板或碳纖維的方法進行加固。但是對于實體橋墩等橫向剛度比較大的結(jié)構(gòu)，其狀態(tài)變更重要是由地基所引起，此時可重點從回填硬土或者對地基進行注漿等方法進步其束縛橋墩的能力，進步橋墩的整體承載能力。抬樁就是通常應(yīng)用的一種有效的加固方法，即在舊樁的兩側(cè)各增設(shè)一根樁，并通過植筋擴大承臺，共同受力。另一種樁基加固方法是鋼筋混凝土套箍。由于下部樁基施工等原因，造成樁基縮徑，采用的加固方法是掃除樁體虛浮物，通過植筋后，外抱箍微膨脹混凝土。
目前，在很多橋梁加固改革中，同一座橋梁，針對不同的部位、不同的構(gòu)件、不同的改革原因同時采用了幾種不同的方法。如宜賓馬鳴溪金沙江大橋的加固，采用了增長構(gòu)件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補強加固法；西藏尼木大橋的加固，采用了粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補強加固法；紹興斗門大橋的加固，采用了增長構(gòu)件加固法、橋面層補強加固法等等。
3.加固方案選擇
加固方案和諸多因素有關(guān)，?？紤]的重要因素摘要：3.1橋梁結(jié)構(gòu)型式；3.2橋位地形、水文、自然狀態(tài)；3.3橋梁目前狀態(tài)分析探究結(jié)論；3.4施工技巧程度；3.5能否封閉交通；3.6預(yù)期加固效果；3.7資金投入量等。
合理的加固方案是將上述加固方法優(yōu)化組合，體現(xiàn)出加固效果及經(jīng)濟效益。應(yīng)重視以下兩點摘要：不同的加固方法有對應(yīng)的設(shè)計盤算方法；加固后的橋梁結(jié)構(gòu)承載能力進步幅度受原結(jié)構(gòu)的制約，如原結(jié)構(gòu)配筋率、截面尺寸等，不可能無窮制地進步承載能力；
4.加固效果評價
橋梁加固應(yīng)在不斷總結(jié)經(jīng)驗和技巧進步的基礎(chǔ)上形成專門規(guī)范，同時要器重對加固后的橋梁進行檢測和視察，以斷定加固的效果。橋梁加固后的上部結(jié)構(gòu)通常是用靜載或動載實驗，將實驗成果和加固設(shè)計的盤算成果進行對照，來判定橋梁加固成功和否。但對下部結(jié)構(gòu)而言，不方便進行荷載實驗，通過其頻率變更來定量評估橋墩的加固效果。
橋梁的加固維修技巧是最近興起的一門新技巧，為了領(lǐng)導(dǎo)橋梁加固技巧的利用，需提出一整套完整的實用性公路橋梁檢測、評定和加固成套的技巧規(guī)范，為我國公路危舊橋的改革供給技巧支撐，確保危舊橋的改革工作科學合理、經(jīng)濟平安，使得橋梁加固做到“有法可依”。
