浅谈道桥结构的加固技术
2015-07-20
1 道桥病害成因
1.1 由于地基沉降引发的道桥病害
这是道桥病害的最主要原因之一，主要形成原因包含以下几个方面：一是在施工之前没有进行科学合理的勘探和设计。如果在设计施工之前没有进行实地地质勘察报告或者报告有误，就会造成后期设计出现问题，导致施工地基不稳，出现不均匀沉降问题。二是工程施工不规范。施工过程中没有很好的实施管理，出现偷工减料，不按照设计图纸施工等问题，很大程度上影响工程质量。三是周围工程对地基的影响。周围工程打桩深挖不合理就会影响到本工地地基的稳定。
1.2 由于桥梁结构刚度与耐久性不够产生的病害
具体原因如下：一是设计载荷偏低，通行后实际车辆载荷过高。二是结构设计存在先天缺陷，比如桥型结构不当，设计假定不合理。三是施工质量造成的工程质量太差。四是没有后期养护措施。
1.3 化学腐蚀造成的病害
混凝土的主要成分是硅酸钙，与水发生化学反应，会发生碱蚀作用，如果工程出现裂缝没有及时修补，就会放大这种作用，加速结构的失效。
2 道桥结构加固流程
一旦发现道桥结构病害之后，要立刻采取相应加固或者维护措施。道桥结构加固工程基本按照以下流程进行。
结构可靠性鉴定→加固方案确定→加固设计→施工组织设计→施工→验收。
结构可靠性鉴定就是对道桥病害进行诊断，确定加固方案就好比医生开处方，加固设计即利用现行规范标准对加固方案再次深入。施工即利用已经设计好的图纸资料进行最后的执行，对于大型结构加固，为了保证质量，还应编制施工组织设计。所有工程都进行完了以后，组织专家进行工程验收。
3 两种常见的道桥结构加固技术
3.1 预应力加固技术
体外预应力通过对布置于承载桥梁结构本体之外的钢束张拉产生预应力。在设计的时候，一般把钢束锚固区域设置在桥梁结构本体之内，转向块设置在桥梁结构体内体外均可。管道、浆体、锚固体系以及转向块等部件共同构成体外预应力体系。体外预应力体系包括有粘结体外预应力体系和无粘结体外预应力体系。前者是将钢绞线穿入孔道内张拉后，向孔道内灌入水泥浆。后者的体外预应力筋由一些单根无粘结筋构成，把单根无粘结筋穿入管内，先灌浆，后张拉，用水泥浆把钢筋定位，一旦张拉，就不在进行灌浆操作。我们根据其受力特点，进行受力分析时，分为两个阶段进行，一是施加预应力阶段，一是活载作用阶段。
在施加预应力阶段，固定斜筋上端，然后把滑块和斜筋相连接。张拉水平拉杆，在千斤顶的推力作用下，梁底两滑块之间产生相向滑动，拉长斜筋，与此同时在滑块和垫板之间产生竖向压力与摩擦阻力，一直把水平筋拉到控制值。斜筋产生的水平分力给梁一个偏心压力，竖向分力对梁体产生负弯矩和负剪力。这些预加力在梁体内可以用来抵消外载荷引起的内力，提高了梁的承载力。
在活载作用阶段，梁体产生弯曲形变，增加水平筋中的拉力，影响斜筋中的拉力、垫块对梁体的正压力以及摩擦阻力。体外预应力结构不同，直接会影响到拉杆内力增量之间的平衡关系。按照有水平移动滑块情况考虑，取滑块为隔离体，受力分析如图1所示。
图1中：XP为水平筋中的拉力增量；X’为斜筋中的拉力增量；TX为滑块与梁底垫块间的摩阻力，TX=f0N；DX为斜筋力的竖向分力，DX=X’sinaα；NX为斜筋力的水平分力，NX=X’cosα；N为梁底对滑块的正压力，N=DX。
3.2 锚喷加固技术
锚喷技术发源于欧洲，通常被称作“新奥法”（奥地利新的隧道修筑法简称）。我国从七十年代末逐步引进这一技术，并应用于隧道衬砌护壁，地下洞室衬砌，煤矿坑道作业中。八十年代中期重庆交通学院王世槐教授等科技人员将此法运用于拱桥加固，至今已经成功加固几十座旧桥。锚喷技术作为众多加固增强方法中的一种，是常用的地下工程支护形式，但是目前桥梁加固中的运用还处于推广之中，但是其发展潜力巨大。锚喷加固技术在隧道、矿山、地下工程中广泛使用，道桥加固的锚喷技术是指利用体外钻孔安装锚杆以及钢筋网支护或者体外预应力加固再喷射混凝土将其覆盖的一种加固增强工艺。
施喷机具的发展与喷射、钢筋网、锚杆配合使用，进一步增强了锚喷技术。在加固桥梁上部结构时，一般采用锚喷技术来完成。具体过程如下，利用喷射硅，不管是在工艺材料还是结构方面，都比现有的现浇硅技术有很大的优势。施工的时候，需要添加加速凝剂，所有具有很高的强度和凝结速度。锚喷技术在施工过程中一般不利用模板，或者只采用侧向模板，可以把它的运输、捣固、浇注多道工序进行合并，这样就具有设备简单、占地较少、自动化程度高、工作效率高等诸多优势。
4 结语
道桥加固技术做为21世纪公路桥梁施工领域发展速度最快、用途最为广泛的一种科学技术，极大地推动了土木工程的快速发展，同时也给道桥结构的承载能力的提升做出了贡献。对我国旧桥加固或者改造技术进行研究，不仅能够解决目前迫切的运输运力问题，而且对国家长远经济发展产生巨大经济效益，发展前景极为广阔。
