桥梁加固方案及应用材料的比较

[摘要]桥梁在经过多年运营过程中，容易发生墩身在支座下开裂、桥梁结构裂缝等不同程度的各类病害问题。基于较小投资、较短工期、便捷施工的条件下，选择科学合理地加固方案及材料对病害桥梁进行维修，可确保桥梁结构加固实现预期效果，使桥梁延长使用年限，对于桥梁加固工程具有十分重要的参考价值。

[关键词]桥梁施工;加固方案;应用材料

1.前言

为比较分析桥梁病害加固方案及应用材料，以某桥梁为例，桥梁支座下存在开裂墩身、梁体结构出现裂缝等一些病害，由有关技术人员在两个月期间分阶段对现场病害情况进行检测。结合检测结果可知，该桥梁结构中的预应力混凝土简支空心板多处发生程度不同的病害，主要是高架桥引桥段桥台盖梁出现裂缝、跨梁底出现裂缝、墩身在墩支座下发生开裂、空心板梁间上部出现碱化碳化、渗水、梁体移位等问题，主桥结构表现出良好状况，桥面不存在严重的病害。

2.加固桥梁结构的原则

维修加固桥梁主要是加固桥梁原设计荷载条件，恢复设计功能，与加强抗震设计的新规范相结合，使桥梁结构改善受力性能，以保证桥梁安全。考虑影响桥梁结构的病害、劣质材料、在结合性及材料方面新旧材料之间存在的差异;采用检测桥梁现状的结果对材料、几何参数进行取值;对桥梁原结构损伤严格控制加固设计及施工。

3.比较桥梁结构的加固方案

在桥梁结构加固中，增大截面法、粘贴纤维复合材料法、粘贴钢板法、体外预应力法等都是常用的结构加固方法。其中影响桥梁外观较大的是增大截面法，其余三种方法在市区桥梁中应用较多，现分别比较这三种方案的差别。

粘贴纤维复合材料法较适合于碳纤维满足结构强度及耐久性，可使桥梁提高安全储备。碳纤维因其物理力学性能十分突出，可使混凝土结构构件提高承载力，也能使其受力性能得到有效改善。曲线构件等不适合粘贴钢板，十分困难的施工条件及恶劣环境等情况也比较适合。该方法施工便利，无需较长时间及较多人员，不会占用较大的施工场地，可确保施工质量。碳纤维具有良好的柔性，可使粘贴效率得到有效保证。其预浸料较薄及较轻质量，对原结构不会增加尺寸和质量。只是受力前碳纤维布存在变形，厚度较薄，补强效果不佳，易引发混凝土转变为脆性破坏，产生严重后果。

粘贴钢板法对于解决梁式桥梁主梁、桥墩盖梁达不到强度时更为适合。无需对桥梁原结构破坏，确保空间要求，使桥梁主梁提高承载力。只需较短时间施工，对桥梁使用结构几乎不产生影响，工艺简单且十分成熟，操作便捷，更适宜确保桥梁结构原貌，相对于其它加固方法更加经济。只是将膨胀螺栓安放到钻孔中对钢板锚固，易使结构受力产生破坏。钢板尺寸设计较大时，粘贴钢板需要较多人力及较大场地施工。钢板尺寸设计较小时，钢板需复杂焊接工艺，焊接处焊接效果不佳。

体外预应力法通常在加固箱梁、钢结构及T梁桥中比较常用，对于小跨境桥梁具有较大的应力损失。可使旧桥承载力明显提高35%左右。加固过程中对交通几乎不产生较大影响，对原桥梁结构只有较小损伤，对桥下净空不产生影响。能够参与恒载受力，具有较高的效率。只是具有较为复杂的锚固、转向结构，与原结构之间产生较大影响，在后期养护方面将增加一定费用。

上文中提到的桥梁采用连续梁结构的引桥，对其加固若采用预应力法，将导致重分配内力，不必要的被动加固工程增加或降低其它部位安全储备。主梁底板只有14厘米厚，碳纤维尽管强度高，但弹性模量接近普通钢筋，在混凝土应变达极限时，碳纤维无法充分发挥材料性能，并具有较高造价。考虑到很多桥梁都是采用抗剪控制方法实现抗震加固，增大截面法可使抗剪能力有效增大，本桥引桥是以旱地V型墩作为固定墩，若在墩内侧将截面增大，利于施工，也不能使净空增加。因此，对墩身、梁体、盖梁加固拟采用粘贴钢板法来，采用增大截面法加固固定墩抗震。

4.选择适宜的加固材料

4.1混凝土

在桥梁加固中可采用C40微膨胀防水混凝土用于桥面现浇层，采用C30微膨胀混凝土用于修复墩身、加固抗震，从而达到预期效果。

4.2胶黏剂

胶黏剂应采用专用质量合格的改性环氧胶黏剂、改性氨基甲酸酯或乙烯基酯胶黏剂等A级胶用于钢板粘贴、锚固植筋。在工厂制胶时应及时添加填料，在施工现场不可掺入，胶黏剂应达到有关安全性能指标。改性环氧树脂固化剂不可应用乙二胺，也不能将挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂掺入其中。胶黏剂必须要检验毒性，检验结果应与无毒卫生等级规定相符。钢-钢黏结应检验湿热老化，使其达到抗剪性能。

4.3砂浆

采用M20環氧砂浆处理桥梁构件的缺陷。

4.4钢筋

钢筋大于12毫米直径的采用热轧螺纹钢筋，钢筋小于12毫米直径的采用热轧圆钢筋，钢筋性应达到国家标准中的有关规定要求。

4.5角钢

加固用热轧等边角钢及材质应达到国家相关技术标准中的要求，通知应采用E50XX级焊条进行焊接。

4.6钢板

应采用国家有关技术标准要求的Q345C钢板用于全桥加固，钢板主要机械性能和冲击韧性应达到下列要求：屈服强度不小于345千帕，抗拉强度不小于510兆帕，伸长率不小于20%，V形缺口试件冲击功不小于34焦，采用E50XX级焊条进行焊接。

4.7加固锚栓

应采用开裂混凝土性能相适应的5.8级定型化学锚栓用于桥梁加固用锚栓，锚栓和螺杆性能指标应达到国家有关技术标混中的要求。

4.8其它材料

应采用渗透型阻锈剂作为钢筋及钢板防锈材料防水涂料宜采用水泥基渗透结晶Ⅱ型，材料性能指标应达到国家相关技术标准的规定。

5.总结

综上所述，桥梁实际应用一段时间后，难免会产生不同程度的病害，若对其处理不够及时，病害将愈加严重，甚至将对桥梁使用安全性构成严重威胁。通过深入分析桥梁病害的具体成因，对桥梁采用的维修加固方案应慎重选择，对桥梁病害维修处理应认真选择适宜的施工材料、工艺，并加强管理桥梁的运营养护，以确保桥梁结构保持良好的使用状态，使其使用年限尽可能得到延长，以实现桥梁承载和通行能力的实际需要。

参考文献

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作者简介

宋承哲（1990—），男，朝鲜族，硕士研究生，研究方向：桥梁养护。