常用桥梁加固技术探析

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摘 要；桥梁加固是随着日益增长的交通运输业而产生并随其发展的新课题,它很好地处理了新工程一与旧工程的衔接,是实现可持续发展的物质保障.因此,桥梁加固技术的发展意义相当重大.

关 键 词：桥梁加固技术耐久性

桥梁加固是随着日益增长的交通运输业而产生并随其发展的新课题,它很好地处理了新工程与旧工程的衔接,是实现可持续发展的物质保障.因此,桥梁加固技术的发展意义相当重大.

1.桥梁加固改造基本要求

1)采用加固方案之前,须先考虑经济效益好、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求.2)桥梁加固后,无论结构性能、承载能力,还是耐久性方面都能达到使用上的要求.3)桥梁加固一般以不改变原有结构形式为原则,采用加大受力截面或者修复原来桥梁构件,或者采用其他措施来提高桥梁的承载能力.在兼顾经济性的前提下,只有在较复杂的情况下,才可考虑更改结构形式.4)了解和判断桥梁下部结构的承载能力冗余度,以满足加固后所增加桥梁的自重和活载对基础的要求.5)桥梁加固的方式,必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量,最好参考已经成功完成补强加固的桥梁的施工.6)在选定桥梁加固方案时,还应考虑到以下因素：加固设施的养护费用、加固时交通阻碍造成运输上的损失、加固技术的耐久性、施工安全性以及对环境的干扰程度等.

2.常用加固技术综述

2.1改变结构体系加固法

通过改变结构的受力体系,改善结构的受力,提高桥梁的承载能力.主要有以下几种方法：(1)八字撑架加固法：在简支桥孔设置钢制或钢筋混凝土制八字撑架,为原桥上部结构增设两个支承,使原一跨简支梁变为三跨连续梁.(2)连续体系加固法：将原多跨简支梁的梁端翼缘连接起来,使受力体系由原来的简支转变为连续,从而改善结构的受力性能.3)改桥为涵加固法：对于跨径较小的桥梁,在不影响通航和排洪能力的情况下,可用改桥为涵的方法加固.

2.2承重构件增减

通过增设纵梁或者拓宽桥面等办法分担原构件的活载,达到提高承载力的目的.包括新增加主梁、增设纵梁拓宽桥面等.拓宽的桥面不仅可以有效的减小单个主梁荷载通行的集度,同时新增纵梁和原主梁之间还可以通过增加辅助横梁来改善荷载的横向分布问题.

2.3增大构件的截面

通常采用的增大构件截面的方法有以下几种：1)桥面补强层加固法,主要用于主梁刚度不够,桥面板承载力不足,或铰接梁、板的铰缝不能有效传力.在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层,一般先凿除旧桥面,使其与原有主梁形成整体,达到增大主梁有效高度和抗压截面强度,改善桥梁荷载横向分布能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的.该法用工量较大,工期较长,并有可能对原结构(如主梁等)造成一定的损伤.2)增大截面与配筋加固法是通过增大构件截面面积或配筋率以提高钢筋混凝土梁的强度、刚度、稳定性的加固方法.该方法一般采用在粱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.但该方法会使上部结构恒载增加,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,需要现场作业.3)锚喷混凝土加固法,较多用于加固砌体墩台、护坡等砌体工程.锚喷混凝土加固法是从隧道施工中转化而来的加固方法,但由于施工工艺要求较高且存在一个新旧混凝土的衔接问题,加上施工过程中需要封闭交通,施工过程对环境影响较大.

2.4外加预应力体系

外加预应力体系是利用预应力所产生的反向预矩,能较大幅度地减小恒载下的构件变形与应力水平,属一种主动加固法.其优点是在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度、抗裂性能.由于承重结构自重增加小,故对墩台及基础受力状况影响很小.可节省对墩台及基础的加固,对桥梁营运影响较小,可在不限制通行的条件下加固施工.缺点是会导致超静定结构发生内力重分布、转向块和锚固点存在着巨大的集中力、易受环境的影响,需要做防腐处理.

2.5增补加劲材料

采用经济梁高和经济配筋率的混凝土受弯构件,其受压区混凝土比受拉区钢筋具有更多的强度空间,可通过增补拉区加劲材料的办法来实现承载力的提高.传统的外贴加劲材料加固法主要指粘贴钢板法,随着碳纤维,预应力碳纤维材料的出现,采用高强轻质的材料进行外贴加固愈来愈成为工程加固的研究热点.这种加固方法的特点是：不需要破坏被加固的原结构的尺寸,施工工艺简单,施工质量较容易控制,施工工期短.

2.5.1碳纤维布加固的原理

用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍；但是,碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏.而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地共同工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作,因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既要确保各碳纤维丝共同工作,同时又确保碳纤维布与结构共同工作,从而达到加固的目的.

2.5.2碳纤维布结构加固技术

粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的.

碳纤维增强聚合物(CarbonFibreReinforcedPolymer简称CFRP,也称为碳纤维增强塑料)是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的.使用碳纤维布加固具有以下几个优点：a、强度高(强度约为普通钢材的10倍),效果好；b、加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性；c、自重轻(约200g／m2),基本不增加结构自重及截面尺寸；柔性好,易于裁剪,适用范围广；d、施工简便(不需大型施工机构及周转材料),易于操作,经济性好；e、施工工期短(本工程实例仅用一周)；因此,碳纤维结构加固技术在混凝土结构方面已产生较大的效应.碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、简体、壳体等结构,要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可；另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固.

总之,桥梁加固是随着日益增长的交通运输业而产生并随其发展的新课题,它很好地处理了新工程与旧工程的衔接,是实现可持续发展的物质保障.因此,桥梁加固技术的发展意义相当重大.同时,各种新型材料以及粘结剂的发展,新方法的运用,使得桥梁加固的对象更广,施工更方便快捷,效果更明显,并推动着桥梁加固技术的不断成熟和完善.