淺談關(guān)于橋梁加固設(shè)計(jì)的方法
2016-12-19
1 橋梁加固的步驟以及原則
橋梁工程的加固處理一般指的是對現(xiàn)有的橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的調(diào)整或者是對威脅橋梁運(yùn)行可靠性的一些病害予以排除的過程。在橋梁運(yùn)行的過程中，難免會出現(xiàn)各種原因產(chǎn)生的病害，如何對其進(jìn)行合理的加固設(shè)計(jì)和處理，就成為了橋梁養(yǎng)護(hù)工作的一個重點(diǎn)問題。實(shí)踐中，工程人員總結(jié)出了橋梁的加固設(shè)計(jì)過程中的基本原則：
（1）對于結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭到破壞且無法達(dá)到正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的橋梁，必須進(jìn)行相應(yīng)的加固處理。具體的加固方式和措施的制定要結(jié)合我國法律法規(guī)中的有關(guān)規(guī)定，通常根據(jù)范圍的不同，可以將橋梁加固分為整體加固和部分加固；
?。?）在實(shí)施橋梁加固設(shè)計(jì)前，要對該工程進(jìn)行認(rèn)真的經(jīng)濟(jì)效益分析，從維修、加固以及重建這三個方面對橋梁改造工作所投入的經(jīng)濟(jì)成本和產(chǎn)出進(jìn)行對比，選擇最科學(xué)合理的運(yùn)行方案；
?。?）在加固方案設(shè)計(jì)的過程中，要充分考慮對其他相關(guān)工程的影響，如相連的公路工程；
?。?）對于大型橋梁工程進(jìn)行加固處理時，應(yīng)該設(shè)計(jì)多個可供選擇的施工方案，并從經(jīng)濟(jì)效益和工程效果等各個方面進(jìn)行對比分析，確定最佳加固方案；
?。?）在對橋梁進(jìn)行加固處理的過程中，應(yīng)該盡量的保持橋梁的原有結(jié)構(gòu)，不對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行根本性的改造；
?。?）在加固設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該將加固方案同橋梁的施工方進(jìn)行商討，保證所定加固方案不對橋梁原有結(jié)構(gòu)造成不利影響；
?。?）橋梁加固設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮橋梁的使用現(xiàn)狀和各種病害；
?。?）橋梁加固的實(shí)施過程中，應(yīng)該盡量在不妨礙橋梁的正常運(yùn)行的前提下進(jìn)行；
?。?）加固施工如遇各種意外情況，如工程結(jié)構(gòu)村出現(xiàn)未知缺陷等，施工人員應(yīng)即刻停止施工，待重新和設(shè)計(jì)方以及監(jiān)理方商定施工方案后再予開工；
?。?0）做好安全防護(hù)措施，保證施工人員和橋梁結(jié)構(gòu)的雙重安全。
2 橋梁加固的具體方法
橋梁架構(gòu)是在橋梁現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上采取的一種輔助措施，旨在提高橋梁運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，但是對于不同結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行狀況的橋梁，應(yīng)該采取不同的加固方法，方能得到較好的加固效果。下文中，筆者將就幾種常見的橋梁加固方法進(jìn)行簡要分析。
2.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)加固方法
（1）體外預(yù)應(yīng)力加固法。也就是通常我們所說的體外索加固法，這種方法的基本作用原理是通過對橋梁加設(shè)外預(yù)應(yīng)力索，對橋梁工程中原有的砼梁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到改變其受力情況。采用這種方法進(jìn)行加固的過程中，預(yù)應(yīng)力材料的選擇是十分重要的，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力材料的強(qiáng)度和韌性特征，將直接反應(yīng)在其牽拉橋體的過程中，強(qiáng)度不夠的預(yù)應(yīng)力材料是無法使橋梁上拱，改善其結(jié)構(gòu)受力狀況的。該方法因其操作比較簡單，效果比較明顯，所以常用于橋梁的臨時加固中。
?。?）體系轉(zhuǎn)換加固法。該方法的基本原理是通過對現(xiàn)有橋梁進(jìn)行部分或者整體的結(jié)構(gòu)改造來實(shí)現(xiàn)的，在體系轉(zhuǎn)換的過程中一般會涉及到對各種橋梁附件的增減，以及對現(xiàn)有的橋梁技術(shù)水平的調(diào)整。這種加固方法最顯著的特點(diǎn)就是可以大幅度的提高橋梁的預(yù)應(yīng)力和承載力，并且可以減少原有結(jié)構(gòu)中的撓度。
?。?）增大截面或增加局部構(gòu)件法。顧名思義，該種加固方法的主要效果是通過對橋梁的部分構(gòu)件的面積改造來實(shí)現(xiàn)的。在橋梁加固的過程中，通過改變各混凝土構(gòu)件的基本特征，如截面面積、剛度、承載力來實(shí)現(xiàn)對橋梁整體穩(wěn)定性的加強(qiáng)。采用該方法對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時，常伴隨有橋梁主梁體的拓寬改造，并且消耗的材料以鋼筋和混凝土為主。
?。?）粘貼鋼板加固法。該種方法的實(shí)現(xiàn)主要是通過對橋梁的混凝土構(gòu)件進(jìn)行鋼板加固來實(shí)現(xiàn)的，即在橋梁結(jié)構(gòu)物的薄弱部位加設(shè)或者粘結(jié)具有一定硬度和強(qiáng)度的鋼板，從而提高其整體承載力的一種形式。實(shí)踐中，該種加固方法主要應(yīng)用于橋梁的鋼筋砼和錨栓部位的加固，由于錨栓具有的剛度較小的特點(diǎn)，在具體的施工過程中，可以根據(jù)工程情況適當(dāng)增加鋼板厚度。鋼板固定于受拉混凝土表面可以增加混凝土結(jié)構(gòu)抗彎剛度，使結(jié)構(gòu)撓度減小，限制了裂縫的發(fā)展。粘結(jié)鋼板加固法在實(shí)踐應(yīng)用中的最主要的優(yōu)勢和特點(diǎn)就是其施工簡便、快速，能夠在改變和不影響原有的橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上完成對橋梁結(jié)構(gòu)的加固。但是其缺點(diǎn)也是比較明顯的，即無法達(dá)到比較持久的加固效果。
（5）碳纖維、復(fù)合纖維材料加固法，本方法適用于梁、板以及砼受壓立柱的加固。碳、復(fù)合纖維具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)異物理力學(xué)性能，是舊橋加固補(bǔ)強(qiáng)的理想材料。碳、復(fù)合纖維加固法中粘結(jié)材料的性能是保證碳纖維與混凝土共同工作的關(guān)鍵，也是兩者傳力途徑的薄弱環(huán)節(jié)，因此粘結(jié)材料應(yīng)有足夠的剛度與強(qiáng)度，保證碳、復(fù)合纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時應(yīng)有足夠的韌性，不會因混凝土開裂導(dǎo)致脆性粘結(jié)破壞。
?。?）橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法。橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法是通過在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，使其與原有主梁形成整體，從而達(dá)到增大主梁有效高度和抗壓截面，增加橋面整體剛度，提高橋梁承載能力的一種常用且有效的方法。
2.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)墩臺與基礎(chǔ)加固
橋梁墩臺的加固方法有的與上部結(jié)構(gòu)類似，比如蓋梁可采用施加體外預(yù)應(yīng)力、增大截面、粘貼鋼板或纖維材料等方法加固；墩柱可采用鋼套管內(nèi)灌注混凝土、增大截面、粘貼鋼板或纖維材料等方法加固；臺身可采用外包鋼筋砼套箍、增設(shè)輔助擋土墻、框架梁加注錨桿以及更換臺后填土等方法加固，目的都是為了增加墩臺的剛度，提高墩臺的抗彎、抗壓和抗剪能力以及減小墩臺受力等。
橋梁基礎(chǔ)則可以采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積加固法，若基礎(chǔ)沖刷過大，還可采用拋石、砌石、石籠防護(hù)，或在其上游設(shè)導(dǎo)流壩下游設(shè)攔砂壩等。
?。?）擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積加固法。橋梁基礎(chǔ)擴(kuò)大底面積的加固方法，稱為擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。此法適應(yīng)于基礎(chǔ)承載力不足或埋置太淺，而墩臺又是磚石或混凝土剛性實(shí)體或基礎(chǔ)時的情況。當(dāng)構(gòu)造物基礎(chǔ)具有較大的不均勻沉降，并且地基土質(zhì)比較堅(jiān)實(shí)時，可以采用擴(kuò)大基礎(chǔ)法進(jìn)行加固。而對于擴(kuò)大部分基礎(chǔ)底部的地基承載力不足的問題，可采取在擴(kuò)大部分基礎(chǔ)下打入一定數(shù)量的樁，以提高地基承載力，樁的參數(shù)根據(jù)地基變形計(jì)算來加以選定。其施工比較簡單，缺點(diǎn)是它必須使新老基礎(chǔ)連成一體共同承受上部荷載，故加固費(fèi)用較高，而且加固效果也不易控制。
?。?）高壓旋噴注漿加固法。高壓旋噴注漿，就是先利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆入土層的預(yù)定位置，旋轉(zhuǎn)并以一定的速度提升，同時將漿液或水以高壓流的形式從噴嘴里射出，沖擊破壞土體，高壓流切割并攪碎土層，使其成顆粒狀分散，一部分被漿液和水帶出鉆孔，另一部分則與漿液攪拌混合，隨著漿液的凝固，組成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B能力的固結(jié)體，從而對地基進(jìn)行加固的一種加固方法。旋噴注漿加固法用途廣泛，加固地基的質(zhì)量可靠而且效果好，成本低，加固效果明顯，施工便捷，目前已逐漸成為我國常用的對橋梁墩臺基礎(chǔ)處理方法之一。
3 結(jié)束語
橋梁的加固是當(dāng)今頗受關(guān)注的一項(xiàng)新技術(shù)，本文僅闡述了橋梁加固的方法，在實(shí)際加固設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)型式、橋位地形、水文、自然狀況、預(yù)期加固的效果及功能、現(xiàn)有的施工技術(shù)情況、資金的投入量等選擇合理的加固方案，還要在保證構(gòu)造要求的前提下進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，確保危舊橋的改造工作科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)安全。
參考文獻(xiàn)：
[1]薛曉霞. 普通梁式橋加固維修技術(shù)研究[J]. 中小企業(yè)管理與科技(上旬刊). 2010(08)
[2]秦英彬. 淺談橋梁加固施工技術(shù)[J]. 技術(shù)與市場. 2011(07)
