浅谈连续钢结构桥的加固施工技术
2015-06-18
引言：随着高强度材料的应用以及施工方法的成熟，连续式钢结构桥技术得到了很大的提高。但是随着交通运输业的飞速发展，桥梁的营运荷载不断地提高，原有的荷载设计大多不能满足安全性使用要求，针对连续式钢结构桥梁的加固，常采用的方法有：体外预应力加固方法、增设纵横梁加固法、粘贴钢板加固法以及通过加大主梁截面加固的方法。
一、连续式钢结构桥介绍
1.1发展现状
连续式钢结构桥主要依靠梁体来承受弯矩，一般主要采用对称布置的方式。这种结构桥在施工的过程中主要采用平衡悬臂的施工方法，此种钢结构桥一般具有变形小，具有足够的刚度以及动力性能优良的特点，在荷载的作用下，桥梁变形平缓，更适合车辆高速行驶，而且在施工的过程中，减少了大量的工程量，节省了建设费用。随着1988年第一座大跨径的预应力混凝土连续式钢结构桥的建成，连续式钢结构桥的建设在我国取得了飞速的发展，可以说，我国连续式钢结构桥的发展取得了举世瞩目的成就。
1.2混凝土连续钢结构桥梁的常见病害
由于混凝土连续式钢结构桥要求地基有较高的承载力，当地基结构形式发生变化时，会导致桥墩的不均匀沉降。由于桥墩的固结，导致桥墩间的应力极其复杂，另外，由于桥梁结构的连续性，导致桥梁缺乏很好的灵活性。正是由于混凝土连续式钢结构桥的的这些特点导致了很多的病害，如材料老化、底板混凝土断裂以及箱梁裂缝等。
二、混凝土连续式钢结构桥的加固措施
2.1体外预应力加固方法
2.1.1体外预应力加固方法的原理
在混凝土连续式钢结构桥体系中，常采用体外预应力钢筋加固的的方法将预应力钢筋布置在受拉区混凝土截面的外侧，布置后，施加预应力，增加梁体的偏心弯矩，来提高结构的受力情况，增加受力区的应力储备，同时起到了缓解下挠的作用。以此来增加结构承受荷载的能力。
2.1.2体外预应力加固方法的特点
与其他的加固方法相比，采用添加体外预应力的方法主要优点如下：1.增加桥梁的弹塑性，由于钢束的延展性，使得结构具有明显的弹性特征；2.体外预应力钢束可以分担一部分荷载，提高结构的应力储备，并且在某种程度上可以使得裂缝产生闭合的效果；3.避免了滞后效应的产生，削减了原结构的变形，起到了协调的作用。
2.1.3体外预应力加固方法的施工
1）转向块的安装
由于应力主要集中在张拉的端部，因此，在张拉的端部应首先安装好各组件。安装前，应根据设计的要求进行钻孔，安装带有加劲板的钢垫板并进行焊接固定处理。其中，刚垫块应切成正六面体形以保证预应力束为直线贯穿于张拉端点和折线点之间，且满足预应力束与接触面之间的正交。另外，由于每个张拉端点都具有两个锚具，为了有利于调整加劲板的位置，在钢边梁的后侧应布置3道加劲板，此时还要注意，加劲板的的安装位置不要对预应力束产生影响。
应正确的安装转向块，来传递预应力荷载。在安装过程中，应安装定位钢环，以防止张拉的过程中预应力束产生偏离而导产生预应力束脱离转向块的现象发生。
2）体外预应力的固定
在进行预应力束的固定时，应在原钢结构的基础上架设满堂脚手架，此时，预应力束应成折线形。为了保证预应力束正确的接触转向块，外套钢管应事先成型，且应保证外套钢管具有一定的长度方向的调节力。在预应力钢绞线穿入钢管后，应保证整体安装到位，在装上锚具后应首先张拉5%，待检查构件整体安装到位后再次进行体外预应力的张拉。此时，为了确保张拉的安全性，一般制定三步张拉步骤，即张拉力分别为33%、66%以及100%。在每次进行下一步的张拉前，应认真的检查转向块以及张拉端的实际情况，在确认安全后方可进行下一步的张拉工序。在张拉的过程中，应保证预应力的伸长量，还应实时监控原钢结构的整体挠度。
2.2其他方法
2.2.1增设纵横梁的加固方法
采用这种方法的前提是：1.主梁基本上没有受到病害的侵蚀，仍旧具有一定的刚度，能够对结构提供充足的承载力；2.混凝土连续式桥梁的地基承载力良好。
采用这种方法，新增加的横梁分担了原来横梁的一定荷载，减少了旧的横梁分布系数，起到了一定的卸载作用。这种方法在一定程度上增加了桥梁的承载力以及结构的整体性，而且还起到了增加桥面的效果。
2.2.2粘贴钢板加固法
针对这种方法，主要是采用粘接剂将钢板粘贴在混凝土的受拉区或者薄弱的区域，使得钢板与原结构共同的承受荷载。这种方法在原来的基础上提高了结构的刚度，进一步的改善了结构的受力状态，并且某种程度上阻止了结构的开裂。
采用这种方法，所需施工时间短，很适用于工期紧的加固任务；由于粘接剂的作用，使得钢板和原来的混凝土结构形成了一个受力整体，在一定的程度上，减少了应力集中的现象；具有良好的加固效果，可以显著地提高结构承载能力，提高了结构的整体性，增加了原结构的刚度，相当于为原结构补充了一定的抵抗弯矩的钢筋，且对原结构的外观几乎不产生影响。
2.2.3通过加大主梁截面加固的方法
此种方法的主要原理是通过加大主梁的受压截面来提高主梁截面的承载能力。其中增大主梁截面的主要手段有：增加受力钢筋的数量、增大主梁的截面积以及对原桥面板进行加厚处理。
结语
本文主要以体外预应力的施工为重点进行介绍，但是在现实加固施工过程中，由于混凝土连续式钢结构桥梁涉及到很多的因素，在加固的过程中，必须进行充分的、系统的研究，以便全面的、更好地为我国交通事业的迅速发展做出更大的贡献。
