現代梁橋加固技術

方清華

0 引言

橋梁上部構造是橋梁病害的多發部位，具體表現在上部構造變形、變位、裂縫等等，這些病態既可能是由于上部構造本身的設計或施工原因引起的，也可能是因基礎下沉所致，準確地分析病因是治本的基礎，選擇正確的加固方法是根除病害的關鍵[1-3］。本文詳細闡述了現代梁橋加固的幾種常用方法，為今后各類橋梁的加固提供參考。

1 體外索加固

體外預應力加固是通過在梁體外布設拉桿或撐桿，并與被加固的梁體錨固聯結在一起，然后施加預應力，強迫后加的拉桿或撐桿受力，從而改變原結構的內力分布，并降低原結構的應力水平，以提高結構的承載力。加固后可減少結構的變形，縮小裂縫寬度甚至使裂縫完全閉合。對于鋼筋混凝土或預應力混凝土梁橋，采用對受拉區施加預加壓力的加固，可以切實可靠地增加梁橋的抗彎剛度，以彌補梁內預應力配筋的不足，阻止梁體進一步下撓和受拉區混凝土的開裂。同時，它可以抵消部分自重應力，起到卸載作用，從而能較大幅度地提高梁的承載能力。

體外預應力索與一般預應力索相比，有很多重要的區別，其施工方法也不盡相同。體外預應力索施工應滿足以下要求:1)鋼絞線應選用PE防護、無粘連、低松弛鋼絞線;2)采用OVM防松動錨具;3)體外索分段支承，以減少振動，支承處外套不銹鋼管，內襯聚四氟乙烯套管，以減少摩擦;4)鋼絞線兩端編號，使每根鋼絞線在兩端錨具上的鎖定位置一一對應;5)預應力索應盡量爭取對稱張拉，以減少附加內力;6)張拉應力應控制在鋼絞線標準強度60%以內，以減少整體預應力損失;7)固定式體外索，應注意齒塊內裸露鋼絞線部分的封存。

2 “壁可”法灌縫

橋梁由于各種原因引起裂縫，需要進行仔細觀察，將產生裂縫的原因排除后應對已產生的裂縫進行處理，壁可法是行之有效的方法，它能將裂縫兩側的混凝土牢固地連接起來，使連接處的強度一般高于其他未開裂部位，其具體施工步驟如下[3］:

1)埋壓漿嘴封縫:實施壁可法灌縫時，首先應將裂縫兩側10 cm范圍內打磨干凈，再用丙酮擦洗，使用壁可封縫膠，沿著裂縫方向每隔30 cm埋置壓漿嘴，并將壓漿之間的裂縫封閉，其封縫寬度約為8 cm，厚度為8 mm。

2)進行氣密檢查:待封縫膠硬化之后進行氣密檢查，目的是觀察壓漿嘴是否牢靠，封縫膠是否將裂縫封牢。檢查方法有水壓法和氣壓法，若采用水壓法，試壓之后應間隔48 h(20℃以上)才能進行灌縫，以保證裂縫處于干燥狀況。

3)用壁可灌縫膠灌縫:灌縫時要使用一種與壓漿嘴相連的注射器，兩者之間卡口相連，易連易撤，是壁可法灌縫的配套設備，注射器為特種塑料制品，其彈性模量比一般塑料大得多，只要有一定的變形，便會提供較大的應力，因此灌縫過程是用高壓將灌縫膠壓入注射器，注射器體積膨脹，容量加大，注射器殼體張力也隨之加大，當注射器體積膨脹到最大限度之后，注射器便獲得第一次注射所需要的灌縫膠，并將裝入注射器內的壁可灌縫膠，在殼體張力的作用下持續不斷的注入裂縫中。根據裂縫大小，應即時對注射器中的灌縫膠予以補充，當其體積維持12 h以上不再縮小，且體積大于空腹20%時，裂縫已經注滿，完成灌縫。

3 碳纖維加固

碳纖維又稱增強復合材料(簡稱CFRP)，它具有優異的物理力學性能(極高的抗拉強度和彈性模量)。其抗拉強度是普通鋼筋的10倍以上，彈性模量與普通鋼筋接近，它耐酸、堿、鹽及大氣環境腐蝕，完工之后，不需維護，可廣泛用于各種形狀的混凝土結構加固。粘貼碳纖維的加固機理是將增強材料粘貼在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位，使之與結構形成整體，用以代替需要增設的補強鋼筋，提高梁的承載能力[4-6］。

碳纖維加固施工，可按如下步驟實施:1)清除加固部位結構表面的松散物質及污垢，并用丙酮擦洗;2)涂刷底層樹脂(底膠);3)當底膠硬化后，用環氧樹脂(找平膠)修補加固構件表面的孔洞;4)當底膠和找平膠硬化后，涂刷浸洗樹脂(面膠);5)粘貼碳纖維，要求充分排氣，并緊密貼合;6)再涂面膠。如需粘貼多層碳纖維布補強，可重復步驟4)～步驟6)。

4 粘貼鋼板或鋼板條加固

粘貼鋼板加固法是常用的舊橋加固技術。它是在結構上粘貼鋼板或鋼板條，與碳纖維布相比，其自重增加較多，但結構的抗剪、抗扭和整體剛度都有明顯的增強。總體上來說，粘貼鋼板加固法有以下優點:1)不需要破壞被加固的原有結構;2)加固工程幾乎不增大原結構物的尺寸;3)盡管工程質量要求很高，但施工時并不要求高級的專門技術人員操作;4)能在短期內完成加固工程;5)幾乎可以不改變具有歷史價值建筑的原有藝術特點。

5 截面轉換加固

截面轉換加固是重慶交通大學開發的一種新型的梁式橋加固方法。經實踐證明，該方法是一種非常成功的加固技術。加固機理主要是利用箱梁截面抗彎、抗扭剛度大，箱形梁整體受力性能明顯高于其他形式梁的特點而進行的加固整治。利用梁底新增設的鋼筋混凝土底板可以將分離的主梁連成整體共同協調變形、承擔活載，以達到改善橋梁橫向分布系數、提高橋梁承載力的目的。

將主梁截面轉換為箱形截面的加固方法具有以下優點:1)提高了梁體的抗彎和抗扭性能，在偏心荷載作用下，較加固前的多片主梁大為有利;2)極大地改善了橋梁的橫向分布系數;3)具有良好的動力特性;4)具有較大面積的底板，便于布置鋼筋;5)加固費用低，經濟性好;6)施工周期短，施工難度小。

6 變簡支梁為連續梁法

在多跨簡支梁的梁端設置承受負彎矩的鋼筋后，把簡支梁連接起來變為連續梁，則在活荷載作用下，梁中的彎矩將按連續梁計算。在簡支梁中可設置八字撐，斜撐為原橋上部構造提供了兩個彈性支撐，使原橋一跨變成三跨，大大減小了橋梁的跨徑。八字撐一般用鋼筋混凝土或型鋼制成，兩撐之間可設托梁或不設托梁，斜撐的位置由梁截面所容許承擔的彎矩和剪力來確定。

具體做法是:

1)鑿開橋面鋪裝層，并將原梁頂混凝土保護層鑿除，使梁頂部鋼筋外露，同時將原箍筋切斷拉直，沿梁頂增設縱向受力鋼筋，鋼筋的數量由墩頂梁端連接處所需承受的負彎矩大小確定。此時，也可考慮原梁頂的架立鋼筋參與承受負彎矩。2)澆筑梁頂加高混凝土及梁端接頭混凝土。此時，除必須將梁端面鑿毛清洗外，有時為了增加接頭處的剛度及加大梁端受壓區截面面積，也可考慮把相鄰梁的端橫隔板之間澆成整體混凝土。3)若采用更換支座進行技術改造，則需拆除原支座，用一組帶有加勁墊板的新支座來替換。4)重做橋面鋪裝層。

7 結語

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、破損或受原設計標準的限制，已不能適應現代交通運輸的要求。舊橋的加固以其巨大的經濟效益和實用價值，越來越廣泛地應用于現代橋梁建設中。通過本文以上的分析，我們可以得出，對于梁橋，其加固方法較多，大致有6種，然而各種方法都有其各自的特點，具體選用哪種方法需根據實際情況具體分析，在選擇加固方法時要充分考慮造成病害的原因，以選擇合理的加固方案。

[1]張開鵬，蔣玉龍，曾雪芳.橋梁加固的發展與展望[J］.公路，2005(8):299-301.

[2]葉吉軍.橋梁加固技術的研究與應用[D］.上海:同濟大學優秀碩士學位論文，2007.

[3]伍奇業.混凝土橋梁加固技術[J］.公路，2005(4):83-85.

[4]周建庭，冉仕平.截面轉換加固羅布江孜大橋研究[J］.公路，2003(12):14.

[5]堪潤水，胡釗芳，帥長斌.公路舊橋加固技術與實例[M］.北京:人民交通出版社，2001.

[6]宋一凡，賀拴海.錨栓鋼板法加固鋼筋混凝土梁橋的計算方法[J］.西安公路交通大學學報，2000(8):98-101.