舊橋加固技術(shù)與應(yīng)用

內(nèi)蒙古 通遼市交通工程局 張燕飛

長安大學(xué) 公路學(xué)院 任士樸

舊橋加固技術(shù)與應(yīng)用

內(nèi)蒙古 通遼市交通工程局 張燕飛

長安大學(xué) 公路學(xué)院 任士樸

現(xiàn)代橋梁的設(shè)計(jì)使用年限一般在20 ～ 30 a，但是隨著現(xiàn)代建橋技術(shù)、材料的發(fā)展以及交通量的增加，很多原有橋梁出現(xiàn)承載能力不足、通過能力不足等問題，對于不滿足承載能力和現(xiàn)代交通車輛的通過能力舊橋的處理，通常采用以下解決方案：一是拆除舊橋，重建新橋，二是換下全部舊橋主梁、架設(shè)荷載等級高的新梁，三是采用加固技術(shù)，對舊橋進(jìn)行加寬處理。由于舊橋拆除重建不僅資金耗費(fèi)巨大，而且在時間上也受到諸多制約；而采取有效的加固和拓寬措施，恢復(fù)和提高現(xiàn)有橋梁的承載力，使其繼續(xù)為交通運(yùn)輸服務(wù)，可以給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益。

一、加固前的準(zhǔn)備工作

橋梁加固之前，首先要對舊橋進(jìn)行評價，舊橋的評價包括使用功能評價、承載能力評價和使用價值評價等方面。使用功能評價主要側(cè)重于橋梁本身功能和效用的評價；承載能力的評價是在使用功能評價的基礎(chǔ)上，通過對橋梁靜、動載試驗(yàn)的分析，對橋梁的承載力做出切合實(shí)際的分析與評價。使用價值的評價是在完成上面兩個評價之后，對舊橋加固、改造后的效益和建造新橋的總效益進(jìn)行對比分析，若認(rèn)為前者大于后者，即可對舊橋進(jìn)行加固處理。

二、現(xiàn)代橋梁加固技術(shù)常用方法及工程實(shí)例分析

現(xiàn)代橋梁加固技術(shù)中，常用的加固方法有：增大主梁截面的慣性矩，從而提高主梁截面的承載力；改變橋梁的結(jié)構(gòu)體系或增強(qiáng)主梁間的橫向聯(lián)系，以減小主梁中的內(nèi)力；體外預(yù)應(yīng)力加固法，粘貼加固法等。在實(shí)際工程中，要結(jié)合橋梁的實(shí)際使用情況，選取合適的加固方法。

本文，筆者以江西省某橋加固方案為例，對橋梁加固技術(shù)進(jìn)行探討。該橋自建成以來已運(yùn)營將近30 a，隨著私家車及大噸位的車輛的不斷增加，該橋的交通通過量日益增加，荷載承受水平也越來越大，原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能適應(yīng)新的交通情況；再加上橋梁出現(xiàn)多處病害，無法滿足現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)囊螅虼耍@該橋進(jìn)行加固處理勢在必行。

由于此橋是一段交通要道，不允許中斷交通，若另外搭設(shè)施工便橋，會增加工程造價，造成不必要的浪費(fèi)。結(jié)合經(jīng)費(fèi)運(yùn)營困難的實(shí)際情況，在進(jìn)行多方比較之后，決定采用體外預(yù)應(yīng)力鋼筋加固提載法對原橋進(jìn)行加固。

體外預(yù)應(yīng)力筋的布置和張拉方式多種多樣，根據(jù)被加固構(gòu)件受力要求不同可分為三種，即梁底水平設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋、斜撐式預(yù)應(yīng)力筋布置和組合式預(yù)應(yīng)力筋布置。加固前對該進(jìn)行靜、動載試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析計(jì)算，決定采用斜撐式體外預(yù)應(yīng)力筋加固方式，既能明顯提高跨中斷面的抗彎能力，又能改善斜撐斷面的抗剪能力，同時預(yù)應(yīng)力施工過程也比較簡便。斜撐式布筋方式如圖1所示。

在確定了基本方案后，再進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力筋的相關(guān)計(jì)算，確定合理的預(yù)應(yīng)力筋數(shù)，最后采用斜撐式布筋方案對橋梁進(jìn)行加固處理。所有的加固過程完成后還要對加固效果進(jìn)行檢驗(yàn)，該橋檢驗(yàn)采用用荷載試驗(yàn)的方法，測定橋梁加固后的承載力是否達(dá)到加固設(shè)計(jì)的要求。測試試驗(yàn)主要檢測主梁加固后的受力狀況。加固前后20級靜載作用下梁地步鋼筋應(yīng)力對比見表1。

表1 20級靜載作用下梁底部鋼筋應(yīng)力比較

由表1可知，該橋加固后承載力得到了較大提高，達(dá)到了加固設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果。

三、新技術(shù)展望

1.碳纖維材料技術(shù)。碳纖維材料是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料， 碳纖維材料的強(qiáng)度與其密度之比大大高于鋼板， 其比模量也比鋼板高很多。

2.超早強(qiáng)鋼纖維混凝土技術(shù)。以快硬硫鋁酸鹽水泥為膠結(jié)材料，以TS型速凝劑為外加劑，并摻入約占體積1%的鋼纖維，采用噴射法施工的超早強(qiáng)鋼纖維混凝土技術(shù)，具有凝結(jié)時間快、早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度不受速凝劑影響、耐久性能良好、耐震性和韌性好等顯著特點(diǎn)，在橋梁的搶修加固中得到了廣泛應(yīng)用。

3.無損技術(shù)。無損技術(shù)主要運(yùn)用于橋梁加固前的檢測工作中，如，應(yīng)用激光雷達(dá)技術(shù)對橋梁下部結(jié)構(gòu)的撓度進(jìn)行測試，利用全息干涉儀對橋面的變形情況進(jìn)行測量，利用雙波長紅外成像技術(shù)對橋梁混凝土損傷情況進(jìn)行檢測等。

四、橋梁加固中存在的問題

1.橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。由于舊有建筑物的存在，以及未來使用年限要求不同，橋梁加固或改建的標(biāo)準(zhǔn)不可能與設(shè)計(jì)時所采用的標(biāo)準(zhǔn)完全相同。

2.舊橋加固技術(shù)沒有權(quán)威的規(guī)范要求。很多舊橋加固技術(shù)都是在不斷的試驗(yàn)中逐漸成形，舊橋加固設(shè)計(jì)時的制約因素和技術(shù)風(fēng)險遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于新橋設(shè)計(jì)。

3.各種加固方法中依然存在著許多不足，目前這一方面的實(shí)測數(shù)據(jù)和理論研究都很缺乏，多數(shù)憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，在實(shí)際工程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況認(rèn)真考慮。