浅析桥梁加固关键技术研究
2015-06-01
旧桥加固技术是一门新的课题。目前，我国交通事业蒸蒸日上，不少桥梁已建成投入运营中，还有不少正在建设的桥梁也即将建成投入运营。但是，由于施工质量和桥梁设计等方面的原因，使得桥梁的检测和加固成为必要，更因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，加上不能适应目前交通量的迅猛增长，使得旧桥的检测和加固技术显得非常迫切。
一、桥梁加固的现状
1、难度大
桥梁加固，不论哪种需要，都使改造工程处在一种材料、空间都受到局限的被动的技术状态之下。
首先，已通车的桥梁，有现实的交通需要，因为要在不中断交通的情况下进行加固，所以加固时有交通干扰。
其次是结构形式的限制。因为加固的原则一般必须利用原有结构进行，只能在原有结构上做文章，所以受到局限。
再次是新老结构结合的难题。这里包含新老结构体系的变化和过渡，还包括新老桥体的结合面。
最后，桥梁结构形式多样，地形、地质变化差别很大，跨径大小不同，建筑方法各异等因素，使桥梁加固成为广泛存在而又变化多端、及其复杂的学问。
2、风险大：因为凡是要加固的桥梁，多半是危桥，结构已处在不利状态，有的还岌岌可危。对旧桥有的缺乏原有的设计资料和施工记录，结构内部情况不详；现有的受力情况不一样，很难确定其结构极限，这给旧桥的加固带来了风险。
3、技术要求高
一方面，通常业主单位更愿意废弃旧桥另修新桥，除非必要时菜利用旧桥采用加固措施。另一方面，由于旧桥加固方案的设计工作量大，收费低，所以一般的的设计单位不愿意承担这样的设计任务。
而加固设计需要良好的桥梁理论水平和力学基础知识。确定加固方案时要能正确分析和判断旧桥的危险程度，即其机构状态和内力大小程度。这就需要一定的力学实验以作结构分析的支撑。同时，加固方案实施中存在复杂性，加固方案的组织实施需要有一定施工经验的专业队伍。
二、加固思路
加固主要是从桥梁承载受力的角度来处理的。
首先，加固和维修养护所起的作用是不同的，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。
其次，桥梁不能承受原设计载重要求，应该通过加固恢复其原有的承载力。
再次，原设计的荷载标准不能满足现在的交通要求，要求提高到一个新的标准。
最后，桥梁要通过一次性的特重荷载，要求采用临时性加固措施，使原结构不受破坏，过后恢复正常。
一般来说加固方案可以考虑减少内力或增大断面，也可以应用加固新材料。
三、加固原则
随着我国国民经济的日益发展，交通运输量的迅速增长，桥梁加固就是通过对桥梁结构物的补强加固及拓宽等工作，改善结构性能，恢复和提高桥梁结构的安全度，提高其承载力和通过能力，以延长桥梁的使用寿命，满足并适应发展了的交通运输的要求。桥梁的加固技术随着先进的科技手段在不断地更新。作为一种后处理的技术，桥梁的维护和检测评估也受到了专业人士的不断关注并且取得了一定了成果。但是我们不能因为有了先进的加固技术而忽略了桥梁的设计、施工和维护质量，桥梁工作者应该从桥梁损坏的源头来避免破坏的发生，当我们的先进桥梁加固技术无用武之地时，才能说明我们的桥梁质量是完好的，这才是桥梁工作者的最终目的。若将其拆除重建，不仅要耗费人力财力，而且工期也较长；若能有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造，桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性，带来较大的经济和社会效益。因此，加固设计必须本着“牢固可靠、简便耐用、经济适用”的基本原则。
四、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.拱脚、拱顶加固法
在拱桥加固中，适当降低桥面标高，对上下部构造而言，一般是有利的。降低桥面标高之后，相当于减去了一层均布恒载，自重减轻了，显然对下部构造有利。
拱脚、拱顶加固法对拱顶截面也是有利的。弯矩影响线的正面积均大于影响线的负面积，减去的均布恒载在拱顶和拱脚都是产生负弯矩，故有利于拱顶（拱顶截面为正弯矩控制设计）。鉴于拱脚负弯矩较大时，在拱背混凝土中多配点钢筋即可解决问题，而拱顶正弯矩较大时，不便增加受拉钢筋，因而在加固拱桥时，用增大拱脚负弯矩的办法来减小拱顶正弯矩，通常是有利的。
2.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。
3.桥墩加固法
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。
目前，在很多桥梁加固改造中，同一座桥梁，针对不同的部位、不同的构件、不同的改造原因同时采用了几种不同的方法。如宜宾马鸣溪金沙江大桥的加固，采用了增加构件加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法；西藏尼木大桥的加固，采用了粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法；绍兴斗门大桥的加固，采用了增加构件加固法、桥面层补强加固法等等。
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在梁底进行，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。
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。然而，由于碳纤维本身的一些缺陷，如脆性、耐火性不好等使得这种材料的应用受到限制。
五、加固方案的选择
确定加固方案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。
结束语：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”。
