桥梁加固工程技术探究.doc

　　摘要：近年来我国经济快速发展，汽车保有量增大，交通运输量大幅度增长，部分旧桥不能满足现代交通运输要求，需要在原桥基础上采取加固措施，提高它们的承载能力。文章主要对我国现有桥梁现状进行了分析，并对桥梁加固方法进行了深入研究和探讨。
　　关键词：桥梁;加固原因;工程技术;现状要点
　　采用相应的技术手段、措施对桥梁受力结构进行补强加固，在不能满足继续使用的情条件下进行有效处理，使桥梁的承载力提高，继续安全地工作，满足安全性、适用性、耐久性的要求的过程桥梁加固。桥梁需要加固补强的原因很多，主要有桥梁年久失修、设计不当、施工过程中品控不严或车辆荷载增大等。桥梁加固后，可以满足继续使用的要求，与拆除重建相比，节约资金。
　　一、我国老、旧桥梁工程现状
　　近年来我国经济快速发展，人们生活水平不断提高，汽车保有量增大，交通运输量大幅度增长。许多前期修建的桥梁，由于当时经济及实际需求限制，设计承载能力低，车流少、桥体狭窄。随着车流增大，大型车辆载重大，我国桥梁工程负荷环境恶劣，前期修建的大批桥梁出现一定的损伤。常规桥梁中以梁桥、拱桥为主，普通梁桥的上部结构常常伴有裂缝、露筋、局部破损等，且梁板受汽车震动冲击变形量大;下部结构受风蚀、水蚀作用，常常伴有墩柱混凝土麻面、剥落、露筋等。圬工拱桥更是存在抗震性能差，拱肋、拱波裂缝超限等问题。桥梁的承载能力明显下降，有相当一部分成为危桥严重影响影响了交通行驶安全、桥梁安全状况迫待加以改善。对这些桥梁需要通过加固补强来提高设计承载能力。特别是对于修建年代久远、质量低、病害严重的老桥，或因设计、施工以及使用上的种种原因存在不同缺陷的桥梁，承载能力偏低，已不能满足现代交通需求，而采取限重、限流，甚至不得不封闭交通。对于上述不能满足现代交通运输要求的旧桥，如果拆除重建，将耗费巨大的人力、物力、财力。因此，如果能在原桥基础上采取有效的加固改造措施，提高它们的承载能力，将给国家带来巨大的经济效益。所以世界各国都把旧桥视为宝贵的财富，力求充分地利用旧桥价值，进行适当地维修和加固，延长其使用寿命，以满足交通运输发展的需要。据有关资料统计，旧桥加固所需的费用仅是新建桥梁的10%左右，由此可见旧桥加固经济效果十分显著。
　　二、桥梁病害原因简析
　　桥梁病害原因多种多样，但目前来看，大多病害的发展原因都离不开如下几条：①近年来我国经济快速发展，交通运输量大幅度增长，大型拖挂运输和集装箱、重型车辆日益增多;②早期建设的桥梁工程结构设计标准低，受当时经济、技术条件影响，材料强度低;③旧有桥梁在长期使用过程中，材料老化、结构变形;④近年修建的桥梁，因勘察设计不合理或施工过程中品控不严，部分桥梁也存在一定的安全隐患。
　　三、桥梁工程加固特点
　　特点如下：①需要加固的桥梁工程，大多都正在使用中，有现实的交通需要。在不中断交通的情况下进行桥梁加固，需要采取限流或封闭措施，对交通造成干扰;②桥梁工程加固一般都是不改变原桥梁受力形式，所以受到原设计的限制;③原桥梁结构材料与加固材料的结合是个难题，包含新老结构体系的变化和过渡，还包括新老桥体的接合面;④施工风险大，凡是需要进行加固的桥梁，多数结构已处在受力不利状态。老桥有的缺乏原有设计资料和施工记录，桥体结构内部情况不详，很难确定其极限承载能力，给旧桥加固带来了风险。
　　四、加固原则
　　加固工程实施前，首先要对旧桥进行勘察，根据桥梁的使用现状、病害以及未来周边路网发展趋势，对加固的必要性和可行性进行评估，然后对各种加固方案的技术经济效果进行比较，选择合理的加固方案。一般应符合下列要求：①与重建新桥相比，费用节约60%～70%以上才更能突显改造价值。包括因加固桥梁中断交通造成的经济损失;②桥梁经加固后，其承载力和继续使用年限方面都满足相关技术标准;③经勘测计算，桥梁下部地基基础承载能力能满足加固后所需提供的承载力。④对加固技术是否安全可行及经济性等进行全面评估，采用合理的加固措施。
　　五、桥梁加固方法
　　加固方法应根据桥梁本身实际情况和环境来选择，在桥梁上、下部加固前，应先将桥梁的裂缝、麻面等病害处理完之后方才能实施。目前圬工拱桥的加固方法较为简单，无外乎拱圈加贴钢板、加大不利构件受力面积等。而对于双曲拱桥，由于其受力特点本身存在不合理，在基本地震烈度大于7度地区不建议再做加固处理(建议拆除新建)。下面仅对常规梁桥的加固方法进行简单探究。
　　(1)普通梁桥上部加固。涉及梁桥结构问题，经常是梁板长期受荷载作用导致的挠度过大、以及长期的外部环境导致的混凝土老化、混凝土开裂、钢筋锈蚀等，是结构承载力降低主因。加固设计应针对不同的病害特征，采用相对应的加固方法。针对以上病害，常规做法是重做桥面铺装及修补梁板间横向联系。为了提高主梁承载能力，在修补外观混凝土后，梁底贴钢板或是碳纤维布、碳纤维板也是常见做法。体外预应力加固法由于施工相对复杂，要求控制因素较多，一般采用较少，但在提高主梁承载力方面，其优势非常明显，在车辆荷载不断增加及材料进步的背景下，其未来应用空间会更加广阔。以下简单介绍体外预应力加固方法相关概念。桥底抗弯能力不足或主梁挠度过大时，可在梁外施加预应力。外部预应力钢索加固一般采用预应力钢丝束或钢绞线，沿梁肋侧面按某种线形设置，通过张拉实现体外预应力。梁底设置若干定位装置，以保证钢索线形并固定其位置。钢索锚固于梁两端。预应力钢索通常套以保护管，或待张拉锚固后用混凝土包裹，以防锈蚀。
　　①体外预应力加固的优缺点。体外预应力加固方法的优点是：可在不改变桥梁结构的情况下平衡桥梁所受的外力;能够较大幅度地提高结构的承载能力和结构刚度;便于维修及更换体外力筋;能够有效地控制原结构的裂缝和挠度，使挠度大幅度减小，提高原梁的整体性体外预应力可调节;桥梁加固期间不中断交通，对交通影响小;所需的设备简单，施工工期短，节约施工成本。同时，体外预应力加固法也有不足，预应力筋易损坏，由于预应力状态下伸长率小可能失去了桥梁的危险预警;
　　②体外预应力加固方法。首先将高强钢丝锚固于被加固梁体上，用支承角钢固定，原梁钢筋布置形式确定支承角钢与被加固梁体的锚固方式，通常用植入膨胀螺栓(或植筋)，亦可采用膨胀螺栓与胶结(或焊接)相结合的方式。采用螺旋扣环拉紧器或测力扳手扭进螺帽进行张拉，对梁体施加预加力，然后喷注具有较高抗拉强度的复合砂浆，将预加力筋与被加固梁体粘结为一体，构成有粘结预应力加固体系。复合砂浆粘结强度高，使桥梁与后加预应力筋共同工作，抵抗外部荷载。复合砂浆的高强度性能是保证结构承载力，提高抗裂性，保护预应力筋避免锈蚀的重要前提。
　　(2)桥梁下部结构加固方法。
　　①盖梁可采用施加体外预应力、增大截面、粘贴钢板或纤维复合材料等方法进行加固;
　　②墩柱可采用增大截面尺寸、钢套管内灌注混凝土、粘贴纤维复合材料或钢板等方法加固;
　　③台身可采用外包钢筋混凝土套箍、更换台后填土、增设辅助挡土墙、框架梁加注浆锚杆等方法加固;
　　④基础可采用扩大基础受力面积、或增加基桩数量、设纵横向支撑梁等方法加固;⑤桥梁抗震方面：现使用中桥梁的钢筋混凝土桥墩通常刚性大，但是在抵抗弯曲和剪切破坏的能力不足，现加固方法中应用比较多的有增大桥墩尺寸、外包钢管或粘贴碳纤维布加固方法等。
　　六、结束语
　　了解既有桥梁现状，并根据具体病害深入研究选择合理的加固措施，使旧桥、危桥继续创造价值，具有重要的现实意义。
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