旧桥加固与补强
2010-11-29
1.概述
步入90年代以来，我国的交通事业飞速发展，运输量大幅度增长，行车密度及车辆载重越来越大，尤其是拖挂运输和集装箱运输的发展，使重型车辆日益增多。我国现有的公路桥梁有相当一部分已满足不了使用上的要求。桥梁的陈旧、老化、强度降低这一问题，引起了世界各国的极大关注，已提到了刻不容缓的议事日程。目前在世界范围内出现了一个研究桥梁养护、维修加固的热潮。由西方24个发达国家参加的联合国“经济合作与发展组织”(OECD)曾召开过“关于道路桥梁维修管理国际会议”、“国际桥梁与结构会议”等等。该“组织”还组织有关国家进一步开展这方面的研究工作。
由于旧桥加固费用一般仅为新建桥梁的10%一30%左右。比重建新桥可节约大量资金，经济效益十分显著。在我国目前建设资金短缺的情况下。旧桥加固工程必将有着可观的市场，作为施工企业的技术人员，有必要了解这方面的知识，了解桥梁病害产生的原周，容易出现问题的部位，以及常用的加固方法，为今后承揽类似工程做好准备。
2.旧桥承载力不足的原因及加固改造途径
1.原因分析
大量调查研究资料表明。造成桥梁承载力不足的原因是各种各样的，归纳起来主要有以下几个方面：
(1)设计荷载偏低
大量的桥梁由于建桥年代对车辆荷载的要求不高，特别是工程投资的局限，为了节省资金，很少预测今后交通运输发展的需要，做出长远的规划 。
(2)施工不当造成承载力降低
施工是实践设计的过程，设计的正确性将在施工中得到检验。同时施工质量也将影响桥梁的整体性能。在生产实践中，尽管有正确的设计，但由于施工方法不当，施工质量控制不严及施工中遇到一些非预见性灾害，如洪水、地震等，常常导致桥梁承载力降低，不能达到设计的要求。
(3)其它原因
桥梁作为大自然中的一种结构，经常会遇到各种各样的意外灾害，如地震、冲撞事故等，使桥梁结构受到损坏，承载力下降。
2.2加固与补强
桥粱加固一般是通过对构件的补强和结构性能的改善恢复或提高现有桥梁的承载能力，以延长其使用年限，适应现代交通的要求。目前，国内外对桥梁进行加固改造的技术途径主要有以下五种：
(1)加强薄弱构件对于桥梁上有严重缺陷或因通行重型车辆而不能满足安全承载要求的薄弱构件，通常采取以新材料(喷射混凝土、混凝土、钢板、玻璃钢或钢筋)增大主粱或主拱圈截面，用高标号水泥砂浆或环氧树脂水泥砂浆封填裂缝。增设外部后张预应力筋，施加外部预应力，或用化学粘结剂粘贴附件的办法进行加固。
(2)增加辅助构件
当桥梁承载能力不足或因某种原因使桥梁遭到破坏时，可以在原有结构上增加新的受力构件。如增设纵梁、横梁或拱肋等；也可以用新的预制构件替换原有结构上有严重缺陷而又不易修复的构件。替换构件时，必须设置足够的临时支撑，采取可靠的技术措施，以保证整个结构在施工中的安全。
(3)改变结构体系
主要是利用梁的连续作用或粱、板组合作用及拱、梁组合作用改变结构的受力体系，改善结构的受力状况，以提高桥梁承受活载的能力。如将简支梁变为连续梁，将铰接改为刚接，利用辅助墩、八字墙等将单跨粱变为多跨结构，以及在拱桥桥面上浇筑一层钢筋混凝土板，将拱式体系转换为梁式体系等。
(4)减轻恒载
减轻原桥上部结构的恒载，可以改善原桥的受力状况，提高承受活载的能力。特别是在桥梁基础承载力受到限制，不能满足加固上部结构和提高活载所增加的承载力要求时，以减轻桥梁恒载的办法来提高承受活载的能力是一种经济有效的措施。
(5)加固墩、台及基础
有相当一部分桥梁的缺陷和病害是因墩台或基础的原因引起的。对这类桥梁通常采用钢筋混凝土套箍，用钢筋混凝土拉杆和钢拉杆施加外部预应力。或用顶推法等措施加固桥梁墩台和基础，改善墩台基础的受力状况，提高桥梁的承载力。
3.加固改造桥梁的实例
成都市一环路永丰路立交桥的主桥部分是我公司1987年建成通车的一座城市立交，该桥主跨部分为三跨连续粱结构。下部结构是v型构。引桥部分为16m空心简支板梁结构，南北两侧各10孔。由于该桥设计保险系数较小，帽梁与主梁的截面都很单薄，配筋也较薄弱，又没有施加预应力，再加上工期紧的原因，致使主跨部分落架较早。产生不均匀沉降，桥梁受力状况受到了影响。现在投人运营9年多时间，在简支梁的正弯矩区和连续梁正弯矩区都产生了大量裂缝，桥面负弯矩区的混凝土也产生了较大的横向裂缝。梁底跨中挠度大大超过了允许值。用肉眼顺桥向观看梁体明显出现波浪形状。经成都市干道指挥部研究决定对此桥予以加固改造，设计任务由四川省交通厅勘测设计院承担，施工仍由我公司承建该桥总的加固思路是对截面尺寸薄弱的部位予以加大截面，并施加预应力，对主粱外部施加后张预应力，对桥面混凝土开裂较多的地方予以剔除重新浇筑。具体做法是，加大简支跨部分帽梁的外形尺寸，在帽梁的两端安装锚盎，两侧各布设一束3XD15.2钢绞线，施加预应力之后，铺设钢筋在原帽梁外重新包裹一层钢筋混凝土。简支梁部分选择空心板梁的板肋处，在梁的两端各打一个45度的斜向L，从孔中穿4xD15.2的钢绞线，每孔布设8束钢绞线，张拉完毕后，梁底外露预应力筋施加喷射混凝土，梁顶外露钢绞线包裹在桥面混凝土中。
该桥加固设计思路简单明了，但施工却极其困难而繁琐，笔者作为加固工程主要的技术负责人参加了整个过程的施工。首先最困难而又最关键的工序就是在主梁上钻45度角的斜孔，这道工序能按设计思路进行是整个加固工程能否完成的关键 要钻透1m多厚的钢筋混凝土非常困难。里面有D28的主筋。经过反复的试验，计算性能与价格比后，选择了北京一家公司生产的钻机，采用金钢钻头。钻一个眼大概需要3～4个小时，全桥共用4台钻机同时施工，经过不到2个月的时问，共钻眼400余米，达到了设计的预期目的。钻孔完成后，还要将孔与底板的连接处凿成弧形并安装转向块，以减少预应力的摩阻损失，然后穿索张拉。锚具采用四孔的扁锚，以减少露出桥面的高度，张拉千斤顶采用LD一23型逐根张拉。锚板与锚下结构的固定是很关键的问题，使用灌注环氧混凝土的办法。经实践，在配比正确的情况下效果良好。
帽梁的加固是个棘手的问题，主要是两个环节不好施工。一是预应力锚板不易固定，在垂直的平面上固定能承受20吨拉力的锚板极为困难，二是张拉完成时浇筑混凝土。空间较小不好震捣，这些都是一些非常细致、费时的事。经过与设计的几次磋商，多次变更图纸。最终达到了预期的效果。
最后一个难题就是喷射混凝土的施工，由于喷射截面较小，混凝土不易附着。此工序属于高压作业，容易造成伤人事故，最后经过精心组织，对一些技术细节认真处理，如在梁板处凿毛，混凝土喷射完成后再进行手工抹面处理，设置安全防护物，使喷射混凝土达到了保护钢绞线的目的，又美观大方。
通过参加旧桥加固的施工，我们莸得了很多宝贵的经验。与新建桥施工有很大的不同，所有的工序都需要细致、耐心、认真地完成。稍疏忽点，下道工序就无法进行。在加固完成后 还进行了静载试验，通过测试钢筋的应力一应变，证明加固效果显著，完全可以投入使用。
由于作者实践经验不多，恳请读者给予指正。
