桥梁加固措施探讨
2010-09-10
近年来，随着我国公路交通事业的迅猛发展，公路的交通量不断增大，特别是近十年来，国家对基础设施建设进一步加大投资力度，高等级公路的通车里程得到大幅度增长。但是，由于施工质量和桥梁设计等方面的原因，尤为建国以来所修建的不少旧桥，由于受到当时的设计、材料、施工等方面的影响和局限，先天不足，再加上超载车辆不断出现，公路桥梁负荷日益加重。对于公路旧桥，全部重建的思想既不现实也不科学，而通过采用适当的加固技术和拓宽措施，对恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运输的需要是可行的。据统计，采用加固措施恢复桥梁的使用性能所需的费用，仅为新建桥梁的10%～30%。进入21世纪，中国的桥梁工程师们除了面临建设特大跨径桥梁的挑战外，还担负着对20 世纪上半世纪建造桥梁的加固、改建与修复的重任，约占20 世纪总建筑桥梁数的50%。
所谓桥梁加固，是针对正在使用的旧桥进行检测、评定、维修、加固、改造等技术对策的总称。与桥梁的日常维修养护不同，维修养护是桥梁保持正常运营状态的保护性和预防性的工作，而加固却是从承载受力的角度来处理的。桥梁不能满足承载能力需要加固，主要表现在以下几个方面：
(1) 桥梁使用一定年限之后，出现结构陈旧老化、破损，影响到它原有的设计能力而危及运行。
(2) 桥梁基本完好，但当初设计标准低，经过一段时期的交通发展，荷载标准或桥下净空不能满新交通的需要，需对其加强才能适宜新的交通。
(3) 桥梁设计标准合理，结构基本完好，但桥梁遇到某种特殊需要，原设计没有包括在内的荷载或结构变化，而需要临时加强的。比如某特重交通需要通过桥梁，但按照桥梁现在的状况不能承受该荷载，就要对桥梁进行临时性的加固以满足该荷载，过后再将临时性的加固结构拆除。
对于不同的桥型、不同的使用状况以及不同的加固位置，使用的加固方法有所不同。综合起来看常用的加固、改造方法有:减轻恒载、加固临界杆件、提供新补充杆件、改善原结构的受力体系等。同时，桥梁的加固不光是对桥梁上部结构的加固，还包括对基础、墩台等下部结构的加固。以下将主要针对桥梁上部结构来论述加固改造措施。
1.梁式桥上部结构的维修加固措施
1.1 桥面补强层加固法
在旧有的混凝土或钢筋混凝土桥面板上，重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层，这种方法称为桥面板补强层加固法。此法既能修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板，又能加高原有梁板的有效厚度，增加梁板的抗弯能力，改善铰接梁板的荷载横向分布，从而提高桥梁的荷载能力。采用桥面补强层施工也比较方便，这种加固法对双车道或桥面拓宽的梁板桥，可以两边分开先后施工，对交通影响不大。桥面补强层加固的常用方法有:采用钢筋网与混凝土、钢筋网与膨胀混凝土、钢纤维混凝土等。
1.2 增大梁截面和配筋加固法
当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常可采用增大构件截面和增加配筋的加固方法。对抗拉强度不足的简支梁桥进行补强施工时，可在梁底部(受拉区) 或侧面增配补强主筋，或在腹板上增设补强箍筋，然后喷涂或浇筑混凝土，从而使梁的抗弯截面增大，以提高梁的承载能力。增大梁截面和配筋加固法的优点是:能在桥下施工，不影响交通，加固工作量不大，而且加固的效果也较为显著。
对于板梁桥，主要是考虑增设板梁底面的加强主筋和截面;对于T梁桥，除考虑增设梁底主筋和截面外还需考虑设置套箍。
1.3 粘贴加固法
粘贴加固技术是一种用化学粘贴剂从结构外部粘贴补强材料的补强方法。目前，常用的粘贴剂是环氧树脂，而补强材料主要有钢板、钢筋、玻璃纤维布，碳纤维布等。碳纤维复合材料(简称CFRP) 是在20 世纪50 年代末60 年代初被首先应用在航空航天领域，由于其高强度高模量，耐疲劳、耐腐蚀、耐久性好、低密度而深受重视。其材料形式有片材和板材两种，在土木工程领域大多数是采用片材，也就是所说的碳纤维布。
碳纤维布加固桥梁是一种新型的桥梁加固技术，它是利用胶结材料将碳纤维布粘贴在混凝土表面，利用碳纤维良好的抗拉强度增强桥梁承载力，约束混凝土裂缝的开展，提高刚度，从而达到对桥梁补强及改善受力的目的。
1.4 体外预应力加固法
采用体外预应力对梁式桥上部结构进行补强加固，其作法是在梁的下缘受拉区设置用粗钢筋形成的预应力拉杆或预应力钢丝束，通过张拉对梁体产生偏心预应力，在此偏心压力作用下梁体发生上拱，荷载挠度减小，改善了结构的受力，从而达到提高承载能力的目的。
1.5 改变结构体系加固法
通过改变结构的受力体系，改善结构的受力，提高桥梁的承载能力。主要有以下几种方法:
(1) 八字撑架加固法:在简支桥孔设置钢制或钢筋混凝土制八字撑架，为原桥上部结构增设两个支承，使原一跨简支梁变为三跨连续梁。(2) 连续体系加固法:将原多跨简支梁的梁端翼缘连接起来，使受力体系由原来的简支转变为连续，从而改善结构的受力性能。3) 改桥为涵加固法: 对于跨径较小的桥梁，在不影响通航和排洪能力的情况下，可用改桥为涵的方法加固。
2.拱桥的加固方法
2.1 减载法
通过减轻拱上建筑的重量，如采用轻质的填料，变原实腹式拱桥为空腹式拱桥等，调整拱上恒载的分布，减小主拱圈承受的荷载，以达到增大桥梁承载能力的目的。
2.2 增大原拱圈截面法
在原主拱圈的上部或下部增设拱圈，这是拱桥加固的常用方法。它不仅加固了拱圈，而且将原有开裂的拱连在一起，也利于桥梁排水。加固时，加筑部分新拱圈厚度应根据计算拟定。采用此法加固时需对称开挖拱上填料，并对全桥裂缝部位进行压浆处理，以修补裂缝。随后在全桥范围内浇筑一层新的钢筋混凝土拱圈，完成拱上建筑的加固。
2.3 设置横向拉杆法
拱圈产生纵向裂缝时，在跨中、1/4 跨度处和拱脚附近设置横向拉杆加固，能有效防止裂缝继续发展。拉杆的数量视裂缝情况和跨度大小而定，裂缝严重、跨度大，则拉杆宜多，否则反之。桥梁加固的方法有很多，随着新材料的应用、科学技术及计算理论的进一步发展，还会出现更多的桥梁加固新技术。当然，各种加固技术也不是孤立的，在加固一座旧桥时，往往是多种技术同时使用，以达到对旧桥加固改造的目的。
参考文献：
【1】吴鹏来、郝加和、斯玉兰，桥梁加固的几种措施[J]，交通标准化 2003 (1) ：22223。
