浅谈桥梁加固工程技术
2015-08-17
0 引言
随着大型承重车辆的增多，部分桥梁的初始设计承重已经无法满足交通运输的要求，而且我国很多桥梁是上世纪修建的，一直沿用至今，经过长时间的使用，积累的大大小小的毛病，桥梁加固改造已经成为交通建设的重要内容。桥梁加固是指通过措施、施工来提高桥梁构件的承载能力和使用性能，其最终目的是为了能够保证桥梁的正常通行，将一些安全隐患及时扼杀以提高其运行安全性。桥梁作为我国交通建设的重要组成，其重要性不言而喻，为了能够保证桥梁的行车能力，提高桥梁的安全稳定性，加固工程必不可少。下面笔者就我省情况对桥梁加固改造进行了分析，仅供参考。
1 我省桥梁现状
我省处于长江影响范围以内，桥梁数量众多，但是其中大部分是于上世纪修建，至今已经使用了几十年，有鉴于当时桥梁施工能力的限制以及较低的设计要求，很多桥梁所能承重的荷载已经无法跟上时代的脚步。截止至2012年，我省危桥数量数以千计，总长逾万米，桥梁加固改造时间紧、任务重，是我省交通建设的重要内容。
2 桥梁改造技术
桥梁改造有局部改造和整体改造，要根据桥梁的危险程度来判断，目前桥梁改造大方向是改造梁体，如果桥梁隐患实在严重无法通过结构替代来加固就只有拆除重建。桥梁加固技术主要有常规型和预应力型，其中常规加固技术又分为三种：
1）利用新的结构代替原有结构的抗力不足；
2）改变原结构的受力体系,使原结构受力变小；
3）扩大增加原有结构面，在原结构上提高强度和刚度。
预应力加固技术则是通过对梁体进行预应力加强，来起到改善原结构受力性能的效果。
2.1 常规加固技术
2.1.1 增加梁体法
在凿开梁肋下部保护层后，使底板的主筋露出，将原有箍筋进行切割剔除，再进行梁体主筋的加焊，最后在进行底部混凝土浇筑，这种技术的加固原理在于增加主筋的截面，适用于主筋截面较小和桥下净空较小的桥梁，虽然这种施工技术不增加梁端高度，保证桥下净空，但是由于其施工形式属于半损坏型，对梁体的影响十分巨大，这就导致了在施工中增加了大量不安全因素，并且在施工中工艺十分复杂。
2.1.2 粘贴钢板
粘贴钢板法是通过对所需粘贴部位使用钢板进行的表面处理，在结合环氧树脂胶浆将钢板与混凝土梁体粘贴连接，最后施以加压处理使钢板和混凝土表面形成一个统一整体，以保证桥梁的抗弯、抗剪能力的提高。但这项加固方法的对粘贴钢板的工序十分困难，而且需要进行满堂脚手架才能用于施工，一旦施工周期加长就会增加维修保养的工作量，造成费用的增加，而且目前以我国技术所生产的粘结材料上看，耐久性是整个工艺中的一大难题。
2.1.3 粘贴玻璃钢
在需要加固的部位将粘贴钢板工序，完成后的表面进行清理，再利用环氧树脂胶浆将多层玻璃纤维布压铺成玻璃钢。最后利用成型的玻璃钢粘贴在结构下表面。这种方式十分适用于长期有大型及重型车辆通过的桥梁。因为玻璃钢可以利用自身的弹性将车辆施于梁体的力进行回弹。对混凝土面起到很好的保护作用，但是由于在玻璃钢要低于混凝土表面的弹性模量，所以在双重荷载作用下容易产生大幅度的变形，在加上玻璃钢受气候环境影响较大，易发生老化问题。
2.1.4 粘贴钢筋
在需要加固的部位将粘贴钢板工序完成后的表面进行清理，再利用氧树脂胶浆将点焊成排栅的钢筋粘贴在混凝土梁体表面，并对钢筋进行防锈处理。这就是粘贴钢筋施工法。这样做的效果在于增加主梁对车辆的抗力，以达到加固的目的
2.2 预应力加固技术
随着荷载等级的不断提高,桥梁工程逐渐向轻型、大跨度方向发展,预应力砼结构的应用越来越广泛,在今后的桥梁加固中,现有加固技术可能在很大程度上受到限制,因此,有必要开发和研究预应力技术在旧桥改造中的应用。 用预应力技术对结构进行加固主要是通过后张法中的体外预应力来实现的,其施工工艺:体外预应力的预应力钢束设于砼构件的外侧,钢束穿过设在构件端部的挡块和中部适当位置的转向块进行张拉,从而使砼构件获得预压应力。此法的主要目的是简化预应力工艺,但结构的受力特性比常规的粘结预应力砼差,钢材用量也较大,目前主要用于较大跨度的桥梁工程或维修加固工程中。下面介绍两种预应力加固技术。
2.2.1 下撑式预应力拉杆法
当桥下净空能够满足通车、通航要求时,可采用在梁下设置预应力拉杆的方法进行加固。设计时一般采用粗钢筋作为拉杆,两端锚固在梁端,中间采用单柱或多柱支撑,使梁受到预应力的作用。施加预应力的主要方法:
1）横向收紧法。将拉杆分两层布置于梁底两侧,在靠近梁的支座附近向上弯起,与固定在梁端的锚固板焊接。在拉杆的弯起处用短柱支撑,在纵向每隔一定距离设置一道撑棍和紧锁螺栓, 再通过收紧器将拉杆横向收拢而产生预应力；
2）纵向张拉法。将预应力拉杆沿梁底布置,两端向上弯起,锚固于梁端,然后直接张拉梁底的水平拉杆, 使拉杆产生预拉力,梁体因此受到预应力的作用。
2.2.2 预应力体外加固技术
体外预应力加固技术作为结构加固最有效的手段之一，目前正广泛地应用于旧桥加固方面。
体外预应力分为锚具、体外索、锚固块及转向块、减震装置、施工机具等5个组成，有关说明如下：
1）锚具：由于体外预应力体系仅靠锚固端传力，因此体外预应力锚固体系的可靠性和安全性比一般体内预应力锚固体系要高，尺寸也较大；
2）体外索：多采用无粘结钢绞线，环氧喷涂带PE的单根钢绞线具有良好的耐腐蚀性能，非常适用；
3）锚固块以及转向块：锚固块和转向块必须和原结构有效连接，传递应力，目前主要钢筋混凝土结构和钢结构型式两种；
4）减震装置：用于转向块与转向块或者锚固块与转向块之间的体外索自由长度较大的位置，主要目的是减少体外索在动荷载作用下的振动；
5）施工机具：张拉机具根据张拉的要求分单孔千斤顶和整体千斤顶。单孔千斤顶用于施工空间狭小或单孔分丝张拉的体外索，整体千斤顶用于整体张拉的体外索。
预应力体外加固技术施工案例——箱梁底板索的安装
底板索效率不是很高，在一些特殊的结构中才会使用，它的最大优点是不需要设置转向块，施工较为简单，质量能够得到保证，但是布索位置会受到一定的限制，所以不是很常用。
施工工序：安装预埋钢管→齿板混凝土浇筑→连接外套管→穿布钢绞线→对称张拉→安装防震块→管道压浆→封锚压浆。
3 总结
综上所述，桥梁工程加固技术虽然方法各异，但总体方向万变不离其宗，具体该选用何种方法需要根据桥梁被破坏的程度以及其周边水文地质情况来决定。湖北省被长江横跨，江河众多，桥梁数量在全国数一数二，同时在建的工程也非常多，桥梁加固改造还是任重道远，身为一名相关技术人员，需要加强自身对桥梁加固的理解和认识，掌握多种方法，因地制宜，合理利用，同时开拓创新新的施工技术，为我省的桥梁加固而努力，为推动我国的桥梁建设行业而奋斗。
