对旧桥梁加固的有关技术问题研究

何国锋　韦简俭

【摘 要】在经济发展的今天，路桥建设也与时俱进，桥梁加固的有关技术问题，成为路桥建设的重要内容，本文结合了作者多年工作实例分析了桥梁需要加固的原因、常用加固方法的优缺点和加固方法选用的原则，并对桥梁安全评估及加固准则进行了探讨。

【关键词】方法；准则；问题研究

前言

目前，为了适应现在高速发展的经济，要不断的完善经济所需要的公路交通的基础建设，所以我国的路桥设施也随着经济在不断的发展。现有公路桥梁中有相当一部分已不能满足使用上的要求， 这是我们所面临的严峻问题。特别是修建年代久远、质量低、病害严重的老桥， 或因设计、施工以及使用上的种种原因存在不同损伤的桥梁， 承载能力偏低， 已不能维持正常使用， 因而需采取限重、限速通行措施， 甚至不得不关闭旧危桥梁进行加固处理。所以采取有效的加固改造措施， 恢复和提高这些桥梁的承载能力， 使其继续为现代交通运输服务， 可以给国家带来巨大的经济效益， 也是交通工程中的重要课题。

1.加固的原因

加固的原因有以下几点因素：①旧桥的原设计标准低，不能满足交通需求的发展。随着企业的不断发展，桥梁设计规范，公路桥梁设计荷载汽车类，- 6、- 8、- 13级水平发展汽车- 15，汽车和汽车-超20 - 20，而且现在还在不断的增加。据调查分析，全国的国道、省道和县级公路永久性大，中型桥梁，设计荷载汽- 20级，挂- 100标准只占总人数的6.53%大，中型桥梁，汽- 10级，履带- 50级及以下荷载标准的桥梁占9. 17%，其余84. 3%的桥梁基本上是汽-13级和汽-15级荷载标准。②由于设计及施工的缺陷以及各种不利作用（如碳化、氯离子侵入、酸侵蚀、碱-集料反应、冻融、盐害等）使得桥梁结构的混凝土及钢筋腐蚀严重。③桥梁的使用年限长， 接近其使用寿命。我国在20世纪60～70年代修建的桥梁， 大部分仍在服役， 由于年久失修、失养， 已不适应交通量日益增长的需要。④外界不利荷载的影响使得桥梁结构安全性下降。在我国， 造成此种情况的最大原因是在公路上行驶的货车大多数超载、超限行驶， 致使20%以上的桥梁出现安全隐患。⑤新建桥梁由于勘察、设计及施工的问题而无法满足使用要求以及新桥的使用功能发生改变， 也是桥梁需要加固的重要原因。

2.补强加固方法

1）加大截面加固法。这种方法是在原有结构的基础上，用一定厚度的钢筋混凝土，这是对钢筋混凝土桥梁加固的常见的改性技术。加大截面加固法通常采用2种方式：一是增厚桥面板；另一个是增加主梁梁肋的高度和宽度。该施工方法具有工艺简单，适应性强，并具有成熟的设计和施工经验，适用于较小的跨梁桥梁或桥梁加固。使用加强桥梁刚度大大增加，承载能力也能取得较好的效果。但是施工现场湿作业时间长，生产和生活中有一定的影响力，和建筑物的加固过关后会减少。

2）粘贴钢板加固法。该方法是基于树脂粘接钢板和混凝土结构的加固方法，其快速施工，现场无湿作业或只有少量抹灰，湿作业，影响生产和生活，和加固后的原始结构外观和原来的清除效果。但加固效果在很大程度上取决于粘合剂的过程和操作水平，适用于轴承静态和正常湿度在拉弯构件配筋。

3） 加固碳纤维的方法。该方法采用特殊的树脂把碳纤维粘贴在混凝土结构表面受到拉力，碳纤维和原来的结构形成一个新的整体，碳纤维与钢筋共同承受荷载， 降低了钢筋应力， 从而使结构达到了加固和补强效果。其主要特点是： 几乎不增加结构自重和截面尺寸， 不改变净空高度， 施工方便， 对原结构几乎不会造成新的损伤， 具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能， 根据受力分析可进行多层粘贴进行补强， 其方向性也可以灵活掌握。该方法的缺点是弹性模量与强度比值过低； 环氧树脂在温度大于60℃时会呈现软化现象， 而桥梁一般受到阳光直射， 桥面温度大于60℃的可能性很大， 不利于采用树脂胶作粘贴剂。

4）体外预应力加固。该方法是加载结构设置在主体外的钢梁和预应力张拉产生后张法。体外预应力体系的体外预应力管，泥浆，锚固系统和转向块等组成。体外预应力技术可以大大缩短施工工期，降低加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，并可大大提高整个结构的承载能力，但加固的外部结构有一定的影响。适用于大跨度或重型结构加固以及高应力下钢筋混凝土，高应变。但在没有保护，不能用于温度超过60℃环境，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。

3.方法选用原则

通过如何选用加固方法来根治，从根本上解决问题，具体以下几点： ①采用加固方案之前， 须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。②补强加固是通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力的措施。因此桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则， 在兼顾经济性的前提下， 只有在较复杂的情况下， 才可考虑更改结构形式。如果采用补强加固的方式仍不能达到交通运输要求， 则必须考虑进行重建桥梁的部分或全部。③选择桥梁加固方式时， 必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量， 最好参考已经成功完成补强加固的桥梁的施工。④采用扩大或增加桥梁构件断面的方法进行加固前， 应考虑增加部分与原有部件的结合效果。

4.安全评估及加固准则

桥梁安全评估是桥梁加固中的任务之一，对桥梁进行加固前， 首先要对桥梁的劣化与受损情况进行全面检测， 依据受损现状进行安全性评估， 确定结构物实际承载能力， 判断损伤是否对桥梁承载力和耐久性构成威胁。承载力表示结构承受设计荷载的能力， 耐久性是指结构的设计寿命。应详细评估其结构现有强度是否能够承受实际荷载， 以判定桥梁承载能力的安全性。而在耐久性方面， 应综合考虑结构损伤、材质劣化、施工缺陷等状况与周围环境条件， 合理判断结构的使用寿命。除了探索桥梁维护加固补强的施工工艺与技术之外， 研究桥梁检测与安全性评估方法， 建立有效的桥梁检测与预警系统， 都是桥梁加固工程中的重要内容。

4.1 桥梁安全评估

目前主要采用的检测与计算相结合的方法对桥梁承载能力的安全性评价。承载力计算方法对桥梁安全的承载力进行评定的过程如下：①用实际尺寸计算截面的承载力；②计算实际恒载， 从截面承载力中减去实际恒载；③按设计要求计算实际活载；④按下式计算评定系数： K= [Rd（fcd，fsd，S） - SdG（rq， G）] /SdQ （rq， G）；式中的Rd为结构抗力； SdG 为恒载组合设计值； SdQ为活载组合设计值。

4.2 加固准则

桥梁加固的指导方针的执行和桥梁加固是一个严格的系统，其中包括2部分：一个是原基本数据的收集，包括原桥构造尺寸，材料强度，承重结构破损率和实际截面尺寸等一系列参数，原桥的基础数据采集和正确的直接影响该加固工程；二是加强3个标准严格执行，加固3的标准是“恒载应力”准则、“组合应力”准则、“极限承载力”准则。

5.结束语

综上所述，桥梁的加固技术及其安全评估的研究，是我国路桥工程界亟待解决的问题，具有广阔的应用前景。因此，加速我国旧桥加固或改造技术的研究，不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务，而且能国家带来巨大的经济效益和社会效益。