淺談橋梁加固的主要方法和技術(shù)
2015-06-09
前 言：
我國正處在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高峰時(shí)期，交通部門的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展尤為迅速，橋梁工程在鐵路建設(shè)中占有非常重要的地位，橋梁在鐵路設(shè)計(jì)中所占的比重越來越大。但是由于在橋梁設(shè)計(jì)和施工中不可避免地存在這樣那樣的問題，使得橋梁檢測(cè)和橋梁加固成為必要，所以對(duì)舊橋加固的研究也顯得非常迫切。
橋梁需要加固的原因
1、建設(shè)期的規(guī)劃失誤，已不能承受現(xiàn)代運(yùn)輸壓力。
2、由于設(shè)計(jì)及施工的缺陷以及各種不利環(huán)境使得橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土及鋼筋腐蝕嚴(yán)重。
橋梁耐久性差和年久老化。我國在20世紀(jì)60-70年代修建的橋梁，大部分仍在服役，由于年久失修、失養(yǎng)，已不適應(yīng)交通量日益增長的需要。
4、外界不利荷載的影響使得橋梁結(jié)構(gòu)安全性下降。在我國，造成此種情況的最大原因是在公路上行駛的貨車大多數(shù)超載、超限行駛，致使20％以上的橋
梁出現(xiàn)安全隱患。
5、設(shè)計(jì)和施工失誤造成的橋梁工程質(zhì)量事故，無法滿足使用要求以及新橋的使用功能發(fā)生變化，也是橋梁需要加固的重要原因。
橋梁加固的原則及重要意義
橋梁加固的方法有多種，對(duì)于具體的工程如何選用，應(yīng)依照以下的原則：
1、采用加固方案之前，須先考慮耗費(fèi)少、功效快，不中斷交通、技術(shù)上可行，有較好耐久性等方面的要求。
2、補(bǔ)強(qiáng)加固是通過加大或修復(fù)橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力的措施。因此橋梁加固工作一般以不更改原結(jié)構(gòu)形式為原則，在兼顧經(jīng)濟(jì)性的前提下，只有在較復(fù)雜的情況下，才可考慮更改結(jié)構(gòu)形式。如果采用補(bǔ)強(qiáng)加固的方式仍不能達(dá)到交通運(yùn)輸要求，則必須考慮進(jìn)行重建橋梁的部分或全部。
3、選擇橋梁加固方式時(shí)，必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，最好參考已經(jīng)成功完成補(bǔ)強(qiáng)加固的橋梁的施工。
三、橋梁加固的主要方法及技術(shù)
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(duì)梁體產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，在此偏心壓力作用下，使梁體發(fā)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、改善了結(jié)構(gòu)受力，能夠較大幅度的提高結(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(duì)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(shí)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)力筋的防腐問題一定程度上增加了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，因此。一般不是公路部門的首選固方法。
?。?）表面粘貼加固法粘貼加固方法
即采用化學(xué)粘結(jié)劑將補(bǔ)強(qiáng)材料直接粘貼在混凝土構(gòu)件表面，使之與構(gòu)件形成受力整體，以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種方法。具有施工簡(jiǎn)便快速，不增加結(jié)構(gòu)自重以及適應(yīng)范圍大對(duì)環(huán)境干擾少等優(yōu)點(diǎn)。以樹脂粘接鋼板與混凝土的結(jié)構(gòu)加固法，被用于建筑、工廠、橋梁等土木工程中。該法施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。隨著粘貼加固技術(shù)的不斷研究和發(fā)展，一種粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的出、現(xiàn)避免了以上問題，我國主要是研究應(yīng)用粘貼片材加卵技術(shù)。與傳統(tǒng)的粘鋼加固技術(shù)相比，粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)為高強(qiáng)高效，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，適用范圍廣，基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)外觀運(yùn)輸、儲(chǔ)存、施工更方便，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐候性、耐腐蝕性較好。不足為:防火性能差、材料各向異性、抗剪強(qiáng)度低、施工要求嚴(yán)等。
?。?）碳纖維增強(qiáng)塑料加固法
粘貼碳纖維加固技術(shù)采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面時(shí)，碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應(yīng)力，從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到了加固和補(bǔ)強(qiáng)效果。粘貼碳纖維加固技術(shù)的主要特點(diǎn)是:幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對(duì)原結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據(jù)受力分析可進(jìn)行多層粘貼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，其方向性也可以靈活掌握。此外碳纖維質(zhì)地柔軟，加固后可用混凝土砂漿涂敷，或根據(jù)要求涂裝各種顏料，修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)不留痕跡?？稍诓桓淖兘Y(jié)構(gòu)外型的前提下補(bǔ)強(qiáng)各種混凝土結(jié)構(gòu)物，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴(kuò)展，增加結(jié)構(gòu)的延性。
?。?）增大截面與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。以提高主梁截面的有效高度，從而達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。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(jìn)行，施工難度較大且施工質(zhì)量難以控制。因此。盡管在某些情況下費(fèi)用并不太大，但以上因素制約了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一般用于T型截面梁的加固維修。
2、增加構(gòu)件加固法
增加構(gòu)件加固法主要是指增設(shè)縱梁提高承載能力或拓寬改建，增加橫隔板加強(qiáng)橫向聯(lián)系。當(dāng)墩臺(tái)地基安全性能好，并具有承載能力，上部結(jié)構(gòu)也基本完好，但其承載能力不能滿足要求，同時(shí)要求加寬橋面時(shí)，一般采用增加承載能力高和剛度大的新縱梁使新舊梁互相聯(lián)結(jié)共同受力。對(duì)于要進(jìn)行拓寬改造的則還需要對(duì)墩臺(tái)進(jìn)行拓寬。常使用的方法根據(jù)增加構(gòu)件及新1日主梁聯(lián)合受力形式可分為：增設(shè)縱梁加固；增設(shè)邊梁加固；單邊拓寬技術(shù)改造；雙邊拓寬技術(shù)改造；增加輔助橫梁加固。
3、 橋梁上部加固方法
（1）有粘結(jié)外包型鋼加固法，該法也稱濕式外包鋼加固法，特點(diǎn)是受力可靠，施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量較小，但用鋼量較大，且不宜在無防護(hù)的情況下用于60。C以上的高溫場(chǎng)所。適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大
幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
?。?）增設(shè)縱梁加固法，在墩臺(tái)地基安全性能好，并具有足夠承載能力的情況下，可采用增設(shè)承載力高和剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。由于荷載在新增縱梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減小，由此使加固后的橋梁承載能力和剛度得到提高。
4、橋梁下部加固方法
(1)增補(bǔ)樁基加固法，即在樁式基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁，或打入鋼筋混凝土預(yù)制樁，擴(kuò)大原承臺(tái)，以此提供基礎(chǔ)的承載力，增強(qiáng)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，主要用于當(dāng)橋梁墩臺(tái)基底下有軟臥層，或墩臺(tái)基礎(chǔ)未下至堅(jiān)硬層時(shí)，墩臺(tái)發(fā)生沉陷以及樁的深度不足，或由于水流沖刷等原因使樁發(fā)生傾斜的情況。
?。?）鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固法。當(dāng)橋梁墩臺(tái)由于基礎(chǔ)埋置深度不夠，或因施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因，導(dǎo)致墩臺(tái)丌裂破損時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圈帶或鋼箍進(jìn)行加固。加固時(shí)一般在墩身上、中、下分設(shè)三道、圍帶，其間距應(yīng)大致相當(dāng)于橋墩側(cè)面的寬度。
?。?）橋臺(tái)新建輔助擋土墻加固法。由于橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力過大，引起橋臺(tái)傾斜，應(yīng)設(shè)法采取平衡橋臺(tái)壁的土壓力處理，在臺(tái)背之后加建一擋土墻，以抵抗過大的壓力。
?。?）墩臺(tái)拓寬方法。利用舊橋基礎(chǔ)，靠墩臺(tái)蓋梁挑出懸臂加寬部分，以便安裝加寬的上部結(jié)構(gòu)。此種情況為只加寬墩臺(tái)上部的蓋梁，墩臺(tái)身和基礎(chǔ)則不需予以加固。采用此法加寬墩臺(tái)時(shí)，舊橋墩臺(tái)基礎(chǔ)必須完好、穩(wěn)定，且需經(jīng)過承載力驗(yàn)算后才能采用。否則，應(yīng)在老橋的墩臺(tái)旁，另新澆筑拓寬部分的墩臺(tái)及基礎(chǔ)。
結(jié)束語：
橋梁的加固維修問題已經(jīng)成為世界普遍關(guān)注的課題，現(xiàn)今的橋梁病害主要出現(xiàn)在低等級(jí)公路中的橋梁，目前的橋梁維修加固任務(wù)主要是這些低等級(jí)的中小橋梁，其數(shù)量雖多但加固工程規(guī)模相對(duì)較小。而且我國新建橋梁技術(shù)發(fā)展較快，但橋梁養(yǎng)護(hù)維修加固技術(shù)的發(fā)展相對(duì)滯后。因此，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)維修、加固及技術(shù)改造的研究及其工程應(yīng)用有其重要意義。
