淺談橋梁加固技術的應用與分析

龔薪鑌

（廣西隆欣建設監理有限公司南寧分公司，廣西 南寧 530028）

近年來，我國交通運輸業得到了長足的發展，但由于車輛超限超載現象十分嚴重，致使公路橋梁特別是農村公路橋梁易被破壞。我國農村大部分橋梁建造于20世紀80年代之前。由于當時經濟不發達，橋梁建設投入的資金較少以及施工質量欠缺，使許多橋梁發生了大大小小的各種病害，如橋面破損、欄桿斷裂、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、混凝土剝落、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結構裂紋銹爛、墩臺斷裂位移、擋墻傾斜錯位、錐坡下挫坍塌、墩臺基底沖空、橋頭路基沖塌、河床護底沖翻以及河道被沖刷嚴重變遷而危及橋頭路基等，存在著嚴重的安全隱患，這些危橋嚴重影響著農村公路的使用安全，但又不可能全部拆除重建。因此，對舊橋進行加固改造，提高其承載能力，確保交通運輸安全是當務之急。

常用的橋梁加固改造技術包括減輕恒載、加固臨界桿件、提供新的補充桿件和改善原來結構體系的方法，以增大橋梁承受活載的能力。此外，下部結構的穩定、支座和車行道伸縮縫的適當清潔、幾何形狀的改善以及安全性的改善，也在改善服務性能和延長現有結構使用壽命中起著重要作用。

1 概述

我國公路橋梁大多是根據20世紀70年代或80年代初期頒布的設計標準建造的，其設計荷載均較低。目前我國公路橋梁所承受的荷載有交通量不斷增大；重型車輛增加及超載現象嚴重；超限運輸的出現和增加等特點。隨著各種重型車輛，尤其是工程用重型運輸車的不斷出現，公路橋梁負荷日趨加重，加之舊橋部分老化、破損，已經不能適應現代交通運輸的要求，對舊橋、危橋的加固維修，以及如何提高其承載力的問題，確保交通運輸的安全是目前和今后面臨的主要任務，開展有關的維修與加固方法研究是非常有必要的。

隨著國家經濟建設的快速發展，我國的橋梁工程建設日新月異。通過六十多年的發展振興，越來越多的橋梁被修建，而且橋梁的跨徑、規模、技術難度與造價也在不斷攀升。與此同時，越來越多地橋梁進入維修的時期，橋梁使用管理工作越來越繁重，也日益顯得重要。

2 橋梁加固方法

2.1 體外預應力加固法

體外預應力結構與體內預應力結構本質的區別在于體外預應力結構的預應力筋布置在主體結構之外，因體外預應力索通常為由多根鋼絞線組合成的集中鋼索，故稱為體外預應力索。體外預應力加固通常是在梁底或梁側下部增設預應力加勁鋼絲索或預應力粗鋼筋補強并分別錨固在梁的兩端，通過設置一定的聯結構件使預應力拉桿與梁體構成一個析架體系，成為一次超靜定結構，施加體外預應力，抵消部分恒載應力，起到卸載的作用，從而較大提高橋梁結構的承載能力。

2.2 粘貼鋼板加固法

用粘結劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結構受拉面或其他薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結構形成整體，以達到提高結構承載能力的目的。

2.3 增加橫向聯系加固法

通過增設橋梁橫向聯系，改善上部結構的荷載橫向分布規律，從而達到提高結構整體承載能力的加固方法。一般用于無內橫梁或少內橫梁的T形截面及工字形截面梁式橋，工程上常在相鄰主梁間增設現澆混凝土橫梁或鋼橫梁來提高橫向抗彎剛度。

2.4 橋面補強層加固法

將原橋面鋪裝全都鑿除或鑿毛，然后加鋪一定厚度的補強層，以增大主梁有效高度及改善橋梁荷載橫向分布能力，從而提高單梁承載能力或橋梁結構整體承載能力。

2.5 增大截面與配筋加固法

通過增大構件截面面積或配筋率以提高鋼筋混凝土梁的強度、剛度、穩定性。

2.6 粘貼碳纖維布加固法

碳纖維增強復合材料是一種性能優良的混凝土結構加固材料，它具有強度高、密度小、耐腐蝕、抗疲勞等優點其加固法是利用樹脂類材料把碳纖維布材或板材粘貼于混凝土結構或構件表面，形成復合材料體，通過碳纖維布與結構的協同工作，達到對結構補強加固及改善受力性能的目的。

2.7 錨噴混凝土加固法

從隧道施工中轉化而來的加固方法，主要用于因支點截面尺寸偏小而導致的抗剪強度不足的混凝土梁的加固維修。

2.8 改變結構受力體系加固法

通過改變橋梁結構受力體系以達到提高結構整體承載能力的目的，是一種變被動為主動的加固方法。

3 體外預應力加固設計計算的步驟和方法

3.1 體外預應力加固體系的力學分析

用力法求解體外預應力加固體系內力時，以活載引起的水平鋼筋拉力增量為變量，切斷水平筋而得到基本結構，計算得到水平鋼筋承擔的力之后，可進行體外索的配置，由水平鋼筋的張力估算出預應力筋的用量，最后校核計算結果。

3.2 加固體系正常使用階段驗算

（1）鋼筋應力驗算：根據應力控制條件來判斷是否滿足要求。

（2）裂縫驗算：采用直接控制裂縫寬度的方式計算，求最大裂縫寬度。

（3）撓度驗算：根據《公路橋涵設計通用規范》（JT－GD60－2004），控制的活載撓度為：fk＝fa＋fxp≤L/600。

3.3 求解加固體系的預應力損失

預應力損失的計算主要包括摩阻力引起的預應力損失；錨具變形引起的預應力損失；溫差引起的預應力；分批張拉由于混凝土彈性收縮引起的預應力損失；鋼筋松弛引起的預應力損失；混凝土收縮與徐變引起的預應力損失。

4 工程實例

資源縣合浦街大橋，是鋼筋砼箱式梁橋，該橋全長126 m，寬15 m，主梁跨徑為19.2 m，原設計荷載為汽－15，于1989年12月建成。目前梁體部分混凝土開始脫落，出現了縱向貫通裂縫，鋼筋也開始有銹蝕，為了適應目前交通量以及不影響正常的交通，計劃于2010年8月擬采用體外預應力加固法對該橋進行維修加固，加固后的荷載等級標準為汽－20。梁體為 C25砼，fc＝2.85×104N/mm2。

跨中截面主筋面積為Ag＝68.37 cm2，梁自重及恒載在跨中截面引起的彎矩為Mg＝1 256.69 kN·m，提高荷載等級后汽車活載在跨中截面產生的彎矩為Mg＝1 200 kN·m。加固體系擬采用鋼鉸線，水平鋼筋為同鋼絞線束，單根鋼鉸線的截面面積為Apl＝139 mm2，抗拉強度標準值為Aptk＝1 860 MPa，張拉控制應力取σcon＝0.55，fptk＝1 023 MPa。

（1）主梁截面幾何性質：跨中截面對下邊緣的抵抗矩：Wσ＝6.86×107mm3。

（2）計算活載引起的水平預應力筋增量Xp＝（1.02×10－3）×Ay（N）/10.54×10－11。

（3）體外索配筋計算。求解結果為Ay＝1 165 mm2，所需預應力鋼鉸線的根數為8.4，取九根。

（4）計算預應力水平鋼筋拉力增量。采用力法計算可得：Xp＝12.1 kN，當采用簡化公式來計算拉力增量時，計算結果為Xp＝11.9 kN，兩者相差很小，故用簡化公式來計算也可以滿足要求。

（5）加固體系正常使用階段驗算：①鋼筋應力驗算σy＝972.8 MPa＜f＝1 209 MPa故滿足控制應力要求。②裂縫驗算δfmax＝0.01 mm＜f＝0.1 mm，裂縫最大值滿足要求。③加固體系的撓度驗算fk＝26.03≤L/600＝32.5 mm，故加固體系的撓度滿足要求。

5 結束語

各種橋梁加固實例表明，體外預應力加固體系是最常用的橋梁加固方法，其優點是：①受力明確、施工簡單、不影響正常交通；②維護修補方便，可以隨時更換預應力筋；③能夠大幅度提高舊橋的承載能力；④對原橋的結構損傷很小，可以做到不影響橋下凈空，且不增加路面標高。

1 壬慶霖.服役結構的抗力衰減模型與可靠性研究［J］.西安建筑科技大學學報，1997（7）

2 孫曉燕.服役期及加固后的鋼筋混凝土橋梁可靠性研究［D］.大連理工大學，2004.3

3 李揚海、程翔云.公路橋梁結構可靠度與概率極限狀態設計［M］.北京：人民交通出版社，1997

4 《公路工程結構可靠性設計統一標準》［S］.（GB50068－2001）

5 蔡成祥.公路工程經濟分析［M］.北京：人民交通出版社，1995