淺析公路橋梁加固新技術的應用

摘 要:橋梁是公路交通的咽喉，其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通。原來公路橋梁的設計荷載、通行能力以及自然環境等，已經無法滿足現代交通的荷載，隨著橋梁使用年限的增長以及橋梁負荷的日趨增大，許多橋梁均出現了破損，對公路橋梁的加固維修已經勢在必行。本文闡述了橋梁加固新技術是維修橋梁、提高橋梁承載能力的最基本的方法。

關鍵詞:橋梁加固 公路橋梁 技術探討 加固施工

中圖分類號:U44文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0123-01

橋梁加固，就是通過一定的措施使構件乃至整個結構的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。加固改造技術，是針對正在使用的舊橋進行檢測、評價、維修、加固或改造等技術對策的總稱。隨著經濟的發展，交通量增大，載重等級發生變化，舊橋主要是鋼筋混凝土梁橋和雙曲拱橋，這些橋梁耐久性差和年久老化。通過橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，能夠緩和橋梁投資的集中性。下面就談談公路橋梁加固的幾種新技術。

1 橋梁加固的目的和原因

1.1 橋梁加固的目的

增加橋面的寬度，提高交通運行能力，提高技術等級，增加橋梁的承載能力，滿足現代化運輸的要求，特別是大型重型車的與日俱增，對于提高技術標準和承載力，在舊橋加固與維修中成為首要考慮的因素。橋梁加固能滿足現代人的需求以不損害后代人滿足需求的能力，是經濟、社會、資源和環境保護協調發展。

1.2 橋梁加固的原因

(1)使用荷載超限。隨著城市道路運輸量的大幅增加，車輛荷載的超限現象非常普遍，貨運機動車單車重量已遠遠超過當時設計規范的設計值，這將直接導致橋梁關鍵部位承受超過設計允許的荷載而使梁體出現較大裂縫，因此該立交橋腹板等部位出現較多裂縫與大量超載車輛通行有直接的關系。

(2)施工存在著弊端。橋面板間伸縮間距的施工誤差，后澆柱填料老化，伸縮裝置安裝的不好，橋頭前后橋面凸凹不平。普通鋼筋混凝土本身是帶裂縫工作的，加上周邊空氣濕度等外界因素的影響，部分保護層厚度不夠的鋼筋就會產生銹蝕，使原本未超標的裂縫繼續擴大，給橋梁帶來各種病害。橋面澆筑不良，支撐臺做的不好。

2 體外預應力加固法

用預應力鋼筋對梁、板進行加固的方法，稱為預應力加固法。體外預應力加固法就是設置在混凝土體外的預應力筋給混凝土施加的預應力，增設預應力筋能夠提高結構安全儲備，達到提高橋梁承載能力和改善橋梁受力狀態的目的。具有施工方便、經濟可靠，預應力筋可以單獨防腐，被廣泛應用于舊橋的加固工程中。

2.1 作用原理

在梁的下緣受拉區設置預應力材料，通過張拉對梁體產生較大的偏心預應力，在偏心壓力的作用下，使梁體產生上拱，部分自重應力被抵消，結構變形和裂縫寬度減小、結構受力得到了改善，提高了橋梁結構承載力。在橋梁自重增加很小的情況下能夠大幅度地調整原結構的狀態，提高了結構剛度和抗裂性，提高了橋梁承載力。力筋與原結構只在錨固點與梁連接，類似于無粘結預應力結構。使主橋得到結構性補強，梁體剛度增大，恢復了原設計正常使用承載能力。

2.2 加固設計

增設體外預應力束筋和粘貼鋼板的維修加固方案。當橋梁混凝土梁中預應力筋或普通鋼筋嚴重銹蝕造成結構承載力下降時，要提高橋梁的荷載等級;梁體裂縫和鋼筋疲勞應力幅度，采用體外預應力法進行加固。將體外預應力束筋直接通過穿孔的方式從主墩橫隔板中間直通，再錨固于在邊跨端部增設的錨固齒板上，每幅橋設置體外預應力束筋，主梁頂板上按一定間距粘貼鋼板條來約束裂縫的繼續擴張。改善了橋梁的整體的使用性能，延長了橋梁的使用壽命。

2.3 技術特點

在需要加固的受拉區段外面補加預應力筋用張拉設備對鋼筋進行張拉，并將其錨固在梁、板的端部。體外預應力鋼筋易于維修、養護、加固，體外預應力加固舊橋構造簡單，施工簡便。加固中人力投入少，施工工期短，對原橋結構損傷小，不影響橋下凈空，不增加路面標高。取消管道灌漿工序能夠實現全年施工，預應力筋利用效率高，減小了鋼筋束的摩阻損失，對抗疲勞有利。為橋梁養護管理及加固補強帶來可觀的經濟效益。

(1)預應力筋的張拉

預應力筋通常裸置于梁體外面，預應力筋的張拉是在梁體外面進行的。為了達到鋼絞線從松散狀態到張拉完成后順直不纏繞，正式張拉前先要進行預緊張拉，為保證兩端粘結段長度大致相等，要兩端對稱進行預緊。鋼絞線繃緊且不纏繞，又要保證在高應力張拉時鋼絞線不錯位，預緊張拉力過大或過小都達不到該目的。張拉的方法有:千斤頂張拉法、橫向收緊法和豎向張拉法。

(2)預應力筋的錨固

螺桿式錨夾具是在粗鋼筋端部用滾壓法加工出螺紋，利用螺母對螺桿的支承作用，張拉后將預應力筋錨固在結構或構件的鋼墊板上。

鐓頭式錨夾具是將高強鋼絲或鋼筋的端頭局部鐓粗，使其不能通過錨具上的錨孔，靠鐓粗頭支承在錨孔端面形成錨固。

錐塞式錨夾具是由帶錨孔的錨環和截錐體的錐塞組成。將錨塞塞入錨環，把預應力筋均勻地錨固在錨環與錨塞之間。

3 高強復合纖維加固法

高強復合纖維加固法是采用層壓法用樹脂膠將高強復合纖維材料直接粘結在被加固混凝土結構的薄弱部分，和被加固結構形成整體共同受力，提高結構的抗彎、抗剪以及抗壓承載力，增加混凝土的抗碳化能力。用于混凝土結構加固的高強復合纖維材料主要有:碳纖維(CFRP)和芳綸纖維(AFRP)和玻璃纖維(GFRP)三種，目前加固市場上的纖維復合材主要是碳纖維材料。

3.1 作用原理

碳纖維加固法是一種將高強度碳纖維織物或預成型板材通過改性環氧樹脂粘貼于被加固構件表面的一種新型加固方法，主要應用于受拉和受彎構件承載力不足的加固。碳纖維片的強度相當于是鋼材的10倍，采用專利技術編織，纖維束之間留有空隙，有良好的消泡性能，解決了因粘貼時產生氣泡造成的表層膨脹問題。具有輕質高強，一般無需搭接，能適應曲面形狀混凝土的粘貼要求，耐腐蝕、耐潮濕、施工便捷等優點。

3.2 技術特點

碳纖維高強復合纖維材料具有較高抗拉強度，應力與應變關系呈完全線彈性，不存在屈服點和塑性區的優越力學性能;纖維貼片預先以剪刀、刀子依所設計的尺寸大小裁好。依使用量剪裁尺寸、長度在2米以內最適當。為防止保管期間的破損，裁剪數量只裁所需使用的數量。碳纖維片自身不生銹、不被酸腐蝕，耐久性強，可抑制混凝土中性化的變化趨勢，保護內部鋼筋，施工面底漆的干燥程度可以指觸確認。

總之，體外預應力加固法和高強復合纖維加固法是粘貼加固新技術，適合公路橋梁加固期間盡量不影響橋梁正常營運的要求。從加固效果，耐久方面來考慮橋梁加固后運營效益與經濟性。現場施工無需重型設備、施工便利，便于橋下的高空作業，可在公路橋梁上推廣應用。

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