摘要：由于自然環(huán)境各種因素的影響、施工質(zhì)量和實(shí)際交通組成變化及超載車(chē)輛的作用，已建的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)承載能力不足、混凝土表面裂縫等問(wèn)題。加之舊橋部分老化、破損或受原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的限制，己不能適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)囊�。這些混凝土橋梁中絕大部分可以通過(guò)加固改造來(lái)提高或改善結(jié)構(gòu)受力性能，重新投入使用。
關(guān)鍵詞：公路橋梁；加固；施工技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào)：U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
1 橋梁需要加固的原因
橋梁是公路的咽喉,其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通,既有公路中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的橋梁嚴(yán)重制約了公路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。我國(guó)公路橋梁 的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷提高:設(shè)計(jì)荷載由汽- 6 、汽- 8 、汽- 10、汽- 13 發(fā)展到汽- 15、汽- 20 及汽- 超20 級(jí);驗(yàn)算荷載也由拖- 30、拖- 60 、拖- 80 發(fā)展到掛- 100 和掛- 120。據(jù)調(diào)查,全國(guó)在20 世紀(jì)80 年代前建成的國(guó)道、省道和縣級(jí)公路中永久性大、中型橋梁的設(shè)計(jì)荷載達(dá)到汽- 20 級(jí)、掛- 100 標(biāo)準(zhǔn)的僅占6. 53 % ,汽- l0 、履- 50 及以下荷載標(biāo)準(zhǔn)的橋梁占9. 17 % ,其余84. 3 %的橋梁基本上是汽- 13 級(jí)和汽- 15 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由此可見(jiàn),既有橋梁已不能適應(yīng)當(dāng)前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,交通量和車(chē)輛載重不斷加大,公路交通的負(fù)荷日趨增大,使部分早期設(shè)計(jì)修建的橋梁的既有損傷不斷加重,加速了橋梁的老化、破損。特別是修建年代早、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低的橋梁,病害嚴(yán)重, 已不能維持正常使用,而只能限速限載通行,甚至不得不關(guān)閉交通,嚴(yán)重影響和制約了交通運(yùn)輸和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
受資金和材料資源的限制,上述橋梁不可能全部拆除重建,而期望盡量利用既有橋梁,通過(guò)技術(shù)手段對(duì)舊橋進(jìn)行技術(shù)改造,恢復(fù)和提高其承載能力。
2 梁式橋上部結(jié)構(gòu)改造技術(shù)
梁式橋上部結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)主要有以下幾種: 一是擴(kuò)大和增加原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,以提高原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度；二是以新的結(jié)構(gòu)代替原抗力不足的結(jié)構(gòu)；三是改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力體系,使原結(jié)構(gòu)受力減少；四是對(duì)原結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,改善原結(jié)構(gòu)的受力性能。
2.1預(yù)應(yīng)力技術(shù)。
隨著荷載等級(jí)的不斷提高,橋梁工程逐漸向輕型、大跨度方向發(fā)展,預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,在今后的橋梁加固中,現(xiàn)有加固技術(shù)可能在很大程度上受到限制,因此,有必要開(kāi)發(fā)和研究預(yù)應(yīng)力技術(shù)在舊橋改造中的應(yīng)用。
用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固主要是通過(guò)后張法中的體外預(yù)應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其施工工藝:體外預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)于砼構(gòu)件的外側(cè),鋼束穿過(guò)設(shè)在構(gòu)件端部的擋塊和中部適當(dāng)位置的轉(zhuǎn)向塊進(jìn)行張拉,從而使砼構(gòu)件獲得預(yù)壓應(yīng)力。此法的主要目的是簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力工藝,但結(jié)構(gòu)的受力|考試-大|特性比常規(guī)的粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼差,鋼材用量也較大,目前主要用于較大跨度的橋梁工程或維修加固工程中。
2.2下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿法。
當(dāng)橋下凈空能夠滿足通車(chē)、通航要求時(shí),可采用在梁下設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿的方法進(jìn)行加固。設(shè)計(jì)時(shí)一般采用粗鋼筋作為拉桿,兩端錨固在梁端,中間采用單柱或多柱支撐,使梁受到預(yù)應(yīng)力的作用。施加預(yù)應(yīng)力的主要方法: ①橫向收緊法。將拉桿分兩層布置于梁底兩側(cè),在靠近梁的支座附近向上彎起,與固定在梁端的錨固板焊接。在拉桿的彎起處用短柱支撐,在縱向每隔一定距離設(shè)置一道撐棍和緊鎖螺栓, 再通過(guò)收緊器將拉桿橫向收攏而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。② 縱向張拉法。將預(yù)應(yīng)力拉桿沿梁底布置,兩端向上彎起,錨固于梁端,然后直接張拉梁底的水平拉桿, 使拉桿產(chǎn)生預(yù)拉力,梁體因此受到預(yù)應(yīng)力的作用。
2.3預(yù)應(yīng)力鋼絲束法。
沿梁腹側(cè)面按拋物線形敷設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲束,在梁底每隔一定距離(50～100 cm) 設(shè)置一根定位箍, 用以固定鋼絲束的形狀,鋼絲束的兩端穿過(guò)梁端翼緣板伸至梁頂錨固。張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲束,通過(guò)定位箍使梁獲得預(yù)應(yīng)力;再通過(guò)噴射砼使預(yù)應(yīng)力鋼絲束及定位箍與梁體形成整體。這種加固方法的受力明確,效果明顯,但箍圈的構(gòu)造較復(fù)雜。
2.4 橋路面層補(bǔ)強(qiáng)加固法。橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法是通過(guò)在梁頂（橋面）上加鋪一層鋼筋混凝土層，使其與原有主梁形成整體，從而達(dá)到增大主梁有效高度和抗壓截面，增加橋面整體剛度，提高橋梁承載能力的一種常用且有效的方法。為了減小補(bǔ)強(qiáng)層增加的恒載，常將原有橋面鋪裝層鑿除，而且能使新老結(jié)合良好，共同受力。
2.5 粘貼鋼板加固法。交通量增加，主梁出現(xiàn)承載力不足，或縱向主筋出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的情況下，梁板橋的主梁會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。粘貼鋼板法是公路混凝土橋梁常用的加固方法，一般是采用環(huán)氧樹(shù)脂或?qū)ｉT(mén)結(jié)構(gòu)膠將鋼板直接粘貼在混凝土構(gòu)件表面，使之與構(gòu)件形成受力整體。土木工程中的新技術(shù)往往來(lái)自新材料的應(yīng)用。自上世紀(jì)七十年代末初期，歐洲進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）在土木工程應(yīng)用研究以來(lái)，具有極好的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)秀耐腐蝕性的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的粘貼加固工程，形成了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固已有混凝土橋梁的新技術(shù)，其中碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）應(yīng)用更多。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外關(guān)于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固的工程研究，介紹這一新技術(shù)的材料特性、施工方法和技術(shù)措施。粘貼鋼板加固是對(duì)粘貼部位砼和粘貼用鋼板進(jìn)行表面處理后，用環(huán)氧樹(shù)脂膠漿將鋼板粘貼在砼表面，并加壓成型，使鋼板密貼砼表面，以提高梁的抗彎、抗剪能力的一種加固方法。采用粘接及幾錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，以達(dá)到提高梁的承載能力的目的。該方法還具有施工簡(jiǎn)便，快速，不影響結(jié)構(gòu)外形，加固費(fèi)用低，不減小橋梁凈空以及增加荷載不多等優(yōu)點(diǎn)。不足之處是粘貼鋼板加工成型較困難，需要一定的支護(hù)設(shè)備，而且在長(zhǎng)期使用過(guò)程中維修保養(yǎng)工作量大，粘結(jié)材料的耐久性能也值得重視。
2.6 增加主梁加固法。增加主梁加固法是在新增主梁位置將原橋面鑿開(kāi)，切斷原橫隔梁，利用原結(jié)構(gòu)掛設(shè)模板，現(xiàn)澆鋼筋砼主梁，并連通原橫隔梁，保證新舊結(jié)構(gòu)成為整體，共同受力。這種方法適用于主體結(jié)構(gòu)基本完好、而承載力不能滿足要求的情況。但是，在加固過(guò)程中必須中斷交通，且工藝復(fù)雜，工程量大，對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷較大。
2.7 錨噴混凝土加固法。借助高速?lài)娚錂C(jī)械，將新混凝土混合料連續(xù)地噴射到以錨固好鋼筋網(wǎng)的受?chē)娒嫔�，凝結(jié)硬化而成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面和補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，使其能承受更大的外部荷載作用，提高橋梁承載能力。
2.8碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)。由于自然環(huán)境各種因素的影響施工質(zhì)量和實(shí)際交通組成變化及超載車(chē)輛的作用，已建的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)承載能力不足、混凝土表面裂縫等問(wèn)題。這些混凝土橋梁中絕大部分可以通過(guò)加固改造就能提高或改善結(jié)構(gòu)受力性能，重新投入使用。
3 結(jié)語(yǔ)
公路橋梁的加固維修技術(shù)是最近興起的一門(mén)新技術(shù)，是二十一世紀(jì)公路橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門(mén)科學(xué)技術(shù)， 加速我國(guó)舊橋加固或改造技術(shù)的研究，不僅能更好地、及時(shí)地為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)，而且能為國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而加固施工工藝相對(duì)較復(fù)雜，要求橋梁加固工程取長(zhǎng)補(bǔ)短，不僅延長(zhǎng)了原橋的使用壽命，同時(shí)還增強(qiáng)了原橋的承載能力。橋梁的加固維修問(wèn)題已經(jīng)成為世界普遍關(guān)注的課題，加固理論、加固方法也是多種多樣，只有遵循一套科學(xué)的程序和方法，才能夠達(dá)到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、結(jié)構(gòu)安全的目的。
參考文獻(xiàn)：
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