簡述橋梁上部結(jié)構(gòu)加固的方法
摘 要：橋梁加固技術(shù)以其特有的安全、經(jīng)濟、方便、快捷等特點得到世界各國的廣泛采用。作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，針對橋梁上部結(jié)構(gòu)加固的方法進行了簡要論述，主要總結(jié)了四種類型包括：增大截面、粘貼加固、提外預應力加固及改變結(jié)構(gòu)體系等方法，并對各種方法的優(yōu)缺點及適用條件進行分析，為橋梁結(jié)構(gòu)的加固及改造提供參考。
關(guān)鍵詞：橋梁,上部結(jié)構(gòu),加固技術(shù),改造
1、增大構(gòu)件截面加固技術(shù)
1.1橋面補強層加固技術(shù)
在橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)中，對橋面的補強層進行加固是一種常用的技術(shù)，橋面補強層加固法是主要是將原有橋面鋪裝層拆除，然后在梁頂面(橋面)上加鋪一層鋼筋混凝土面層，通過一定的工藝和結(jié)構(gòu)措施，使其與原有主梁形成整體，從而達到加厚主梁高度、增大梁的抗壓截面以及提高橋梁抗彎剛度的目的，提高橋梁的承載能力和變形能力。
1.2增大主梁截面和配筋加固技術(shù)
當原橋截面過小，下緣拉應力超過容許值導致承載力不足，而橋下凈空又允許時，可以采用增大主梁截面和配筋加固法，即將主梁截面加寬、加高以擴大截面，并在新混凝土截面中增設(shè)受力鋼筋。對T形截面梁可采用底面及側(cè)面同時加大寬度，或者截面下緣局部加大形成馬蹄形的方式增加截面，從而達到加固的目的。
1.3噴射混凝土加固技術(shù)
噴射混凝土加固一般來說既不需要立模，也不需要振搗，依靠高速度的噴射將混合料連續(xù)噴敷在受噴面上即可，具有施工簡單、快速、經(jīng)濟、不影響車輛通行等優(yōu)點。采用噴射混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的澆筑混凝土，就可以解決傳統(tǒng)加固方法所遇到的問題，因而具有比較大的研究推廣和應用價值。
目前實際工程當中通常采用噴射合成纖維混凝土進行加固，在噴射混凝土中摻入三維分布的合成纖維來改善混凝土性能。噴射合成纖維混凝土除具有噴射混凝士抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、粘結(jié)強度高的優(yōu)點外，還具備良好的抗裂阻裂性能、抗沖擊性能、耐磨耐腐蝕性能、抗?jié)B抗凍融性能以及較好的抗疲勞性和抗碎裂性。
增大構(gòu)件截面加固技術(shù)適應性比較強，且具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗，適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。
2、粘貼加固技術(shù)
2.1粘貼鋼板加固技術(shù)
粘貼鋼板加固技術(shù)是20世紀60年代末70年代初由法國、南非等國家率先應用于橋梁結(jié)構(gòu)加固的，隨后瑞士、日本、英國等也相繼開始使用。粘貼鋼板加固法有許多獨特的優(yōu)點和先進性，主要包括：1)堅固耐用;2)施工快速、簡潔;3)結(jié)構(gòu)輕巧、外形不變;4)靈活多樣;5)經(jīng)濟安全。
因此，粘貼鋼板加固法在許多情況下替代了增大截面加固技術(shù)。然而，隨著加固技術(shù)的不斷研究和發(fā)展，粘貼鋼板加固技術(shù)的不足也日益顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在：1)鋼板因遭受污染大氣侵蝕等原因造成各種化學腐蝕而影響其加固效果，這使得后期的養(yǎng)護問題變得異常突出;2)由于鋼板剛度較大、施工誤差等原因使得結(jié)構(gòu)在使用過程中容易在粘結(jié)面上發(fā)生剝離脫空，特別是鋼板端部更容易發(fā)生剝離破壞，因而加固設(shè)計時一般需附加螺栓加以輔助錨固，這從一定程度上增加了施工難度并對原結(jié)構(gòu)造成一定程度的損傷，導致粘貼鋼板結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能不佳。為此，一種新型的粘貼纖維增強復合材料(FI)加固技術(shù)應運而生。
2.2粘貼FI加固技術(shù)
FRP材料是以連續(xù)纖維浸漬在用于粘合纖維的聚合物中硬化后形成的。目前常用的FRP材料主要有玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)和芳綸纖維(AFRP)，其中CFRP以其優(yōu)異的物理力學性能而在FRP材料中備受推崇，并日益得到更為廣泛的應用。與傳統(tǒng)加固方法比較，CFRP加固方法具有以下優(yōu)點：1)材料具有很高的抗拉強度，而且自重小，比強度高。2)耐久性和抗腐蝕性能好。3)抗疲勞能力強。4)適應性強，適用面廣。5)施工便捷。
3、體外預應力加固技術(shù)
體外預應力加固技術(shù)的實質(zhì)是以粗鋼筋或鋼絞線等高強鋼材作為施力工具，對橋梁上部結(jié)構(gòu)施加體外預應力，以預加力產(chǎn)生的反彎矩抵消部分外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，從而達到改善舊橋使用性能并提高其極限承載能力的目的。
體外預應力技術(shù)早期曾應用于加固工業(yè)與民用建筑，前蘇聯(lián)在這方面做了較多工作。但由于預應力筋轉(zhuǎn)向塊構(gòu)造設(shè)計困難、耐腐蝕性差，體外預應力技術(shù)加固橋梁的維修養(yǎng)護費用很高，未能體現(xiàn)其工程應用上的優(yōu)越性，因而在20世紀60年代前未能在橋梁工程中得到推廣。
由于體外預應力體系布置靈活，不僅可用來加固簡支梁橋和連續(xù)梁橋，還可用來加固拱橋和剛構(gòu)橋等;不僅可用來改善梁的抗彎性能，還可用來改善構(gòu)件的抗剪性能;不僅可用來進行整體橋梁加固，而且可用于橋梁局部加固;不僅可用來加固橋梁的上部結(jié)構(gòu)，也能用于加固橋墩及索塔等部位，具有良好的加固效果及廣闊的應用前景。
4、改變結(jié)構(gòu)體系加固技術(shù)
4.1簡支梁變連續(xù)梁加固技術(shù)
采用在簡支梁下增設(shè)臨時支墩，變單跨簡支梁為多跨連續(xù)梁，或把相鄰的簡支梁端部用一定構(gòu)造加以連接的方法，可改變原有結(jié)構(gòu)的受力體系。變簡支體系為連續(xù)體系，可以降低主梁截面最大彎矩，改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，提高橋梁的承載能力。
4.2加勁梁或疊合梁加固技術(shù)
采用加勁梁或疊合梁以增強主梁的承載能力，也是常用的改變結(jié)構(gòu)體系的一種加固法。采用加勁梁或疊合梁加固時，應根據(jù)加固時結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的實際受力狀態(tài)，分清主次，進行合理的抽象和簡化，得出計算圖式，進行補強計算。因?qū)嶋H結(jié)構(gòu)比較復雜，各種結(jié)構(gòu)部分之間存在著多種多樣的聯(lián)系，而決定聯(lián)系性質(zhì)的主要因素是結(jié)構(gòu)各部分的剛度比值。故新舊結(jié)構(gòu)體系可依據(jù)相對剛度大小分解為基本部分和附屬部分，以分開計算其內(nèi)力，如分成主梁和次梁、主跨與附跨，并注意略去結(jié)構(gòu)的次要變形，從而獲得較簡明的力學圖式。除此以外，還有很多其他改變結(jié)構(gòu)體系的方法，如增設(shè)支架或橋墩、改橋為涵等。當然，這些方法往往都需要在橋下操作，有時還要設(shè)置永久設(shè)施，會影響橋下凈空，因此僅適合在不影響通航及橋梁排洪能力的情況下使用。
5 結(jié)語
橋梁是公路的重要組成部分，橋梁的質(zhì)量直接影響著行車安全和公路的暢通。隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各種重型車輛不斷出現(xiàn)，公路橋梁的負荷也日趨加重，有相當數(shù)量的橋梁處于超期運營狀態(tài)，加之舊橋部分結(jié)構(gòu)老化、破損、開裂嚴重，對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、適用性及耐久性產(chǎn)生了很大的影響，不同程度地造成橋梁承載力降低甚至喪失，嚴重危及橋梁的安全運營。如果將舊橋拆除新建，不僅耗資巨大，而且影響交通，給國家造成的經(jīng)濟損失將是巨大的，為我國的國情與財力所不容。而橋梁的加固費用僅為新建費用的10%-20%，采取有效的加固和改造措施，提高橋梁的承載能力，延長其使用年限，以滿足現(xiàn)代交通對橋梁的客觀要求，也不失為一種解決問題的辦法。國外的統(tǒng)計資料也表明，一些交通發(fā)達國家的橋梁建設(shè)重點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了舊橋的加固與改造方面。因此，實現(xiàn)對舊橋和危橋進行處理就成為目前所面臨的重要問題，將具有重要的現(xiàn)實意義。
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