公路旧桥加固技术浅析
2015-04-14
前言
我国桥梁工程的发展已具有相当规模，有一部分公路桥梁是上世纪80年代以前修建的，因其设计荷载标准偏低，普遍存在承载力不足的问题，加之旧桥部分老化、破损，己不能适应现代交通运输的要求。而上世纪80年代以后修建的，其中已有不少桥梁暴露出缺陷，更有一些在远没有达到设计寿命时出现耐久性能严重退化的现象，影响其承载能力和使用寿命。因此，采用适当的加固和改造技术措施，恢复和提高桥梁的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，以适应现代化交通运输的需要变得十分迫切。
一、加固原则
加固设计以原桥为基础，在不改变原桥结构型式的前提下，对原桥主要受力构件进行加固，加固设计必须考虑以下几个重点：
1、下部结构具有足够的潜力。
2、加固后桥梁的承载能力必须能够达到新的设计荷载要求。
3、如果下部是航道，在跨中腹板和斜腿加固过程中，应尽量保持原有净空，不得使下部空间削减过多。
4、对各开裂构件的表面进行修补，保证构件表面光滑而连续。
5、在补强的同时，应注意加固物本身自重对原桥的影响。
6、加固后保持桥梁的整体美观。
二、加固方法
加固，简单来说，就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求。目前加固方法有：
1、桥梁下部结构加固法
桥梁下部结构加固的主要目的是提高桥墩的整体承载能力。如桥墩发生了结构性损伤，可以用外包混凝土、粘贴钢板或碳纤维的方法进行加固。但是对于实体桥墩等横向刚度比较大的结构，其状态变化主要是由地基所引起，此时可重点从回填硬土或者对地基进行注浆等方法提高其约束桥墩的能力，提高桥墩的整体承载能力。抬桩就是通常使用的一种有效的加固方法。另一种桩基加固方法是钢筋混凝土套箍。由于下部桩基施工等原因，造成桩基缩径，采用的加固方法是清除桩体虚浮物，通过植筋后，外抱箍微膨胀混凝土。
2、桥面铺装加固法
1)局部修复凿补法。将水泥混凝土铺装层的表面凿毛，深度以使骨料露出为准；用清水冲洗干净断面并充分润湿，涂刷上同标号的水泥砂浆(或其他粘结材料)，最后在桥梁承载能力容许领域内，铺筑一层1～5cm厚的水泥混凝土铺装层。
2)重新浇筑混凝土面板。桥面板的决裂和其他损坏特别严重，混凝土质量或施工状态特别不良，且无实用的修补方法时，就必须采用重新浇筑新的混凝土桥面板的措施，施工时，将原有的行车道铺装全部拆除，再将行车道表面清扫干净，必要时铺入适量短钢筋，配置上1～2层钢筋网，浇筑整体化混凝土。
3)桥面补强层加固法。即在旧有桥面上，重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层，此方法既修补已涌现裂缝、剥离等损坏的桥面板，又能加高原有梁板的有效高度，增长梁板的抗弯能力，改良铰结梁板的荷载横向散布，从而进步桥梁的承载能力。
4)其他方法。如加铺一层沥青混凝土，采用混凝土粘结剂或环氧树脂材料修补法，钢纤维混土修补法，聚合物混凝土罩面法等。
3、粘钢加固法
结构粘钢加固是一种建筑结构工程的加固新技术。用特制的结构胶粘剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面，能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。结构粘钢加固方法，与其他的加固方法比较，有许多独特的优点和先进性。
1)坚固耐用:经过多年来的工程实践，已经证明完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求。胶粘剂老化试验耐久性能满足要求。粘钢加固后的结构试验，也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可靠的。
2)施工快速:在保证粘钢加固结构质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业务要求，在不停产不影响使用的情况下完成施工。
4、喷射混凝土加固法
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌和料，通过管道运送并高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土，它不是以振动来捣实混凝土，而是在喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压实，同时又可采用较小的水灰比，因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。目前比较流行的是喷射合成纤维混凝土，也就是在喷射混凝土中掺入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。喷射合成纤维混凝土具有被喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点。
5、增大截面加固法
也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方法:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简略、适应性强，具有成熟的设计和施工经验，实用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显进步，承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长，加固后的建筑物净空有必定减小。
6、碳纤维加固法
碳纤维加固技术是近几年内才由国外引进的一种新技术，因其强度高，耐腐蚀，且施工简便等优点，目前已广泛应用于实际工程中。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。其力学特点是应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。
三、加固方案选择与效果评价
加固方案与诸多因素有关，常考虑的主要因素有：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论；施工技术水平；能否封闭交通；预期加固效果；资金投入量等。
桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范，同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察，以确定加固的效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验，将试验结果与加固设计的计算结果进行对比，来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言，不方便进行荷载试验，通过其频率变化来定量评估加固效果。桥梁的加固技术是新技术，，为指导加固技术的应用，需提出一整套完整的实用性桥梁检测、评定与加固成套的技术规范，为我国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，使桥梁加固做到“有章可循”、“有法可依”。
四、结束语
总之，公路桥梁加固技术是二十一世纪公路桥梁施工领域发展速度最快、用途最广的一门科学技术。然而加固施工工艺相对较复杂，要求桥梁加固工程取长补短，不仅延长了原桥的使用寿命，同时还增强了原桥的承载能力。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，而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。
