桥梁维修与加固方法研究综述
2015-07-29
近年来，随着我国公路，铁路交通事业蒸蒸日上，营运要求的不断提高，高速公路，高速铁路以及客运专线铁路已经成为建设的主流，但是，随着我国目前交通量的迅猛增长和行车速度标准的不断提高，使得由于早期施工条件，桥梁设计标准以及等方面的原因制约的我国存在的不少旧桥，故其结构裂缝加固已经成为迫切的需要。
一、 旧桥使用的现状以及加固的意义和社会价值
据近年来的统计，我国约有危桥4000余座，总长度达13万延米，严重影响了交通安全，同时，旧桥存在巨大的社会财富，与拆除重新建桥相比，桥梁加固的费用仅相当于其1/8-1/7，有些交通发达国家，其桥梁建设的重点已放在旧桥技术改造方面，而新建桥降为次要地位。
二、 对公路旧桥的评定
公路旧桥的评定，具体地讲，应该包括评定中采用的方法和相应采用的评定标准，评定中采用的方法亦指对桥梁评定时采用的手段及其适用的范围和条件。其内容也包括方法使用的过程和评定结果的表达。评定标准是针对所有采用的评定方法根据有关标准，规范，试验结果和工程技术人员成熟的经验所制定的分类等级，在工程上，习惯把评定中采用的方法和评标准统称为评定方法。
对旧桥进行评定的工作远比新桥设计复杂得多。多年来，国 内外的桥梁工作者们一直致力于解决这个问题，他们在各自的工程实践和研究中提出了各种旧桥评定的方法，这些方法大致归纳为（1）根据外观调查进行评定的方法。（2）采用以分析计算为主的评定方法。（3）荷载试验的评定方法。（4）专家系统的评定方法。
三、公路旧桥的检测工作
（一）旧桥破损荷度。对桥梁检查的目的在于通过对桥梁的技术状况，缺陷和损伤进行全面，细致，深入的现场检查，查明缺陷或潜在缺陷的损伤的性质，损伤的原因，以便正确评价桥梁质量及其承载能力，为桥梁加固和改造设计提供具体技术资料。
（二）荷载试验评定。荷载试验评定是对桥梁结构物进行直接加载测试的一项科学试验工作。可直接了解桥梁在试验荷载作用下的实际工作状态及一些理论上难以计算部位的受力状态，差别桥梁结构的安全承载能力和使用条件，也可以确定理论上无法考虑的因素，如使用材料的匀质性，不同龄期的不同力学特性和修建质量等对结构受力的影响。
（三）旧桥加固方案的选择。加固方案与诸多因素有关，常考虑的主要因素：桥梁结构型式，桥位地形，水文，自然状况，桥梁现状分析研究结构，施工技术水平，能否封闭交通，预期加固效果，资金投入量等。合理的加固方案是将上述加固方法优化组合，体现出加固效果及经济效益，应注意以下两点：不同的加固方法有对应的设计计算方法，加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结构的制约，如原结构配筋率，截面尺寸等，不可能无限制地提高承载能力。
四、加固方法
（一）结构性加固。（1）体外预应力加固法。体外预应力法的加固原理是在梁的下缘受拉区设置预应力材料，通过张拉对梁体产生偏心预应力，在此偏心压力作用下，使梁体发生上拱，抵消部分自重应力，减小了结构变形和裂缝宽度，改善了结构受力，能够较大幅度提高结构承载力，目前常用下撑式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法两种。（2）粘贴钢板或碳纤维（CFRP）加固法。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成整体，以达到提高结构承载能力的目的。该方法具有基本不改变原结构的尺寸，施工简单，技术可靠，短期加固效果较好且工艺成熟等优点，近些年来，在钢筋混凝土桥梁的加固维修中为公路部门广泛采纳，是近几年来应用最多的加固方法。（3）增大截面与配筋加固法。增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，从而达到提高桥梁承载能力的目的。然而，由于增大截面法在施工过程中全部的作业需要在梁底进地，施工难度较大且施工质量难以控制，因此尽管在某些情况下费用并不太大，但以上因素制约了该技术的广泛应用。一般用于T型截面梁的加固维修。（4）改变结构受力体系加固法。改变结构受力体系加固法是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的，是一种变被动为主动的加固方法，这种技术具有提高结构承载力，增大结构刚度，减小挠度等优点。但该加固方法施工改造时一般要涉及到桥面铺装的再处理，增加了改造费用且加固效果受负弯矩区施工质量影响较大，目前极少单独采用。
（二）非结构性加固。（1）钢纤维混凝土修复桥面铺装层。对桥面铺装层的严重破损，可考虑采用钢纤维混凝土复，这种材料具有高强度，抗裂能力强，抗冲击耐磨耗等性能，可延长桥面的使用寿命，在不增加桥梁恒载的情况下，改善梁的结构受力性能。（2）伸缩缝的更新改造。在桥梁维修中，SFE三防型伸缩缝在大型桥梁上的应用情况良好，仿毛肋伸缩缝在大，中型桥梁的大量使用，效果明显，TST，FG系列桥梁无缝伸缩缝，在中小行桥梁上也得到广泛使用。
（三）U型高桥台加固。（1）预应力锚索框架法。该加固法采取在U型桥台前端和两侧墙外加套40CM的钢筋混凝土，并在两侧墙增设水平预应力索对锚和前墙增设地锚的方案。该方案适用于不能中断交通又无法架设便桥的高桥台病害修复。（2）锚杆配合钢筋混凝土抱箍法。该加固法采取台腔与桥台基础持力层进行压浆固化，再打入锚杆与槽钢抱箍，最后在U型桥台前墙和两侧墙外加套25CM的钢筋混凝土，新旧墙体采用锚杆连接形成整体，该方案适用于地基承载力不足，且施工处理不到位，造成桥台前墙下沉。
五、加强桥梁养护管理的措施
（一）提高对桥梁养护的认识。尤其是公路管理部门的基层单位这一点至关重要。桥梁是公路的造物的重要组成部分。
（二）成立专管部门。各级公路管理机构设置专职的桥梁养护工程师，并保持其人员的相对稳定。桥梁养护工程师需经上级管理单位组织技术业务培训，考核，取得资格认证，每座大中桥梁在桥梁明显位置设置责任牌，责任牌上注明，桥梁养护责任人，桥梁工程师，巡查人员，予以公示。
（三）公路旧桥的管理。加强公路旧桥的管理并维修和加固。使其处于正常的工作状态。充分发挥旧桥的作用，是公路管理部门的一项主要任务。（1）对于经常过大件的中段，就应该对该路段的大小桥梁进行重点检查和管理，收集原始档案材料，掌握其动态，针对其技术和承受能力编制相应的加固处理方案，需要报批的及时按程序报批。（2）在施工中针对其技术要求，严格按照已批准的加固方案进行施工，注意抓重点，关键工程。（3）重视加固工程的原始资料的收集和整理工作，为今后的加固工作积累经验。（4）充分调动基层单位的积极性，正确处理责，权，利的关系。
（四）加强各级各类人员的培训。桥梁是一种专业性，技术性较复杂的建筑物，由于目前公路养护管理单位在桥梁养护方面大多缺乏专门的技术人员和技术工人，即使有非专业管理人员，其桥梁养护管理方面的知识，专业技术也是比较缺乏的。
结束语
桥梁的加固维修技术是最近几年兴起的一门新技术，为了指导桥梁加固技术的应用，需提出一整套完整的实用性公路桥梁检测，评定与加固成套的技术规范，为我国公路危旧桥的改造提供技术支持，确保危旧桥的改造工作科学合理，经济安全，使得桥梁加固维修工作做得更好，相应延长使用寿命。
