淺議連續箱型橋梁的加固方法

孫秋彥梁西建皇星星陳艷陽

1 河南建筑職業技術學院（450000） 2 河南省建筑工程學校（450000） 3 河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司（450052） 4 河南省交院工程檢測加固有限公司（450000）

淺議連續箱型橋梁的加固方法

孫秋彥1，2梁西建3，4皇星星3，4陳艷陽3，4

1 河南建筑職業技術學院（450000） 2 河南省建筑工程學校（450000） 3 河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司（450052） 4 河南省交院工程檢測加固有限公司（450000）

隨著交通量的增加和荷載等級的提高，原有的橋梁已經無法滿足當今交通的需要。與重建新橋相比，對已有橋梁進行加固，其社會和經濟效益十分顯著。連續箱型橋梁作為典型的橋梁結構型式之一，由于其整體性好、跨越距離大、自重輕，在我國公路、城市橋梁中占有相當大的比重，針對該橋型開展加固性能研究將具有重要的工程應用價值。

連續箱型橋梁；加固；增大截面與配筋加固法

0 引言

隨著交通量的增加和荷載等級的提高，由于前期設計、施工的先天不足，以及后期養護維修、加固措施不當，原有的橋梁已經無法滿足當今交通的需要，有些橋梁已經出現嚴重的病害。諸如橋面破損、欄桿斷裂、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、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、河道被沖刷嚴重變遷而危及橋頭路基等[1]。對于不能適應現代交通運輸的橋梁，如果全部拆除重建，不僅資金耗費巨大，而且在時間上也不允許，既不科學，更不現實。國內已有橋梁加固經驗表明，梁橋的加固費用通常為30%～40%，較重建新橋可以節省大量的資金，社會、經濟效益十分顯著。因此，加固舊、危橋，恢復和提高它們的承載能力，使其盡可能地繼續為現代交通運輸服務，是非常有意義的。

1 加固原則

橋梁加固一般是通過對構件的補強和結構性能的改善來恢復或提高現有橋梁的承載能力，以延長其使用年限，適應現代交通運輸的要求。應遵循以下基本原則:

1）應按現行公路橋涵設計規范進行設計，加固后的橋梁在使用荷載作用下，原有結構構件及新增加結構各部分的強度、剛度及裂縫限值等均應符合規范要求。

2）設計時應周密考慮并采取必要措施保證新舊結構、新舊混凝土的整體性并能共同工作。新舊結構的混凝土往往會由于收縮不同而導致結構內力重分布，從而引起新舊混凝土結合面因較大的拉應力而開裂，這將影響結構的整體性。因此，設計加固時應注意盡量減小混凝土收縮的不利影響而采取相應的措施。

2 加固方法

連續箱型橋梁作為典型的橋梁結構型式之一，在實際工程中被廣泛應用，針對該橋型開展加固性能研究將具有重要的工程應用價值。目前，常用的加固技術主要有體外預應力加固法、粘鋼加固法、增大截面加固法和改變結構受力體系加固法等，但各種加固方法對不同橋型加固的有效性是不同的。

2.1 預應力加固法

預應力加固是指運用預應力原理，在增設的構件或原有構件中，施加了一定初始應力的一種加固方法。具體來講，其優點是:

1）在自重增加很小的情況下，能夠大幅度改善和調整原結構的受力狀況，提高承重結構的剛度、抗裂性能，加固效果好，工作可靠，可以減少或限制結構的裂縫和其他變形。

2）由于承重結構自重增加少，故對墩臺及基礎受力狀況影響很少，可節省對墩臺及基礎的加固。

3）對橋梁運營使用的影響較小，可在不限制通行的條件下完成加固施工；在人力、物力和資金消耗方面也具有明顯的經濟優勢。

4）預應力加固法既可作為橋梁通過重車時的臨時加固手段，又可作為永久性提高橋梁荷載等級的措施。

5）體外預應力技術能大大縮短施工工期。

6）連續箱型橋梁體外預應力往往設置于箱梁內部，加固后對原結構外觀無任何影響。

但體外預應力加固法在無防護的情況下，不能用于溫度在60℃以上的環境中,也不宜用于混凝土收縮徐變大的結構，且該法對體外索的防銹、防腐要求較高，防腐問題在一定程度上增加了后期養護費用，因此一般不是公路部門首選的加固方法。

2.2 錨粘鋼板加固法

錨粘鋼板加固是采用環氧樹脂系列黏結劑將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構物的受拉緣或薄弱部位，并植螺桿錨固，使之與結構物形成整體，用以代替需增設的補強鋼筋，提高梁的承載能力，達到補強效果。該加固方法具有如下優點:

1）工藝簡便，只需對被加固構件的表面進行處理，用環氧樹脂將鋼板與之牢固地黏結，并植螺桿錨固，使鋼板與原構件能很好的協同工作。

2）加固工程不需要破壞被加固的原有結構物，也幾乎不增大原結構的尺寸,粘鋼所占空間下，不減小橋梁凈空。

3）加固施工周期短，消耗材料少，粘鋼加固部位、范圍與強度可視設計構造靈活設置。

4）加固效果比較明顯。因為粘鋼加固不僅補充了原構件的鋼筋不足，而且還通過大面積的鋼板粘貼，有效地保護了原構件的混凝土不再產生裂縫或使已有的裂縫得到控制而不繼續擴展，加強了結構的整體性，提高了原構件的承載能力。

但由于鋼板與混凝土存在著剛度變化，結構易在此處開裂而導致破壞，使錨粘鋼板達不到應有的抗彎剛度。

2.3 增大截面與配筋加固法

該方法一般用在梁底面或側面加大尺寸，增配主筋，以提高主粱截面的有效高度，從而達到提高橋梁承載能力的目的[2]。根據位置的不同，一般可分為橋面補強加固、箱梁腹板補強加固和底板補強加固。

對于橋面補強層加固法，造價省，施工方便；但是增加了上部結構的自重，卻沒能顯著提高截面的抗彎、抗剪能力，同時又影響原有橋梁的使用，僅適用于中小跨徑且交通量不大的橋梁，連續箱型橋梁的加固維修一般很少采用該方式。

對于底板補強層加固法，效果顯著且不影響原有橋梁的使用；但是施工程序繁瑣，焊接鋼筋時易燒壞混凝土，新老混凝土接合處易出現裂縫。對于連續箱型橋梁來說，底板厚度的增加除增大上部結構自重以外，實際上對該橋型承載能力的提高是有限的，承載能力的提高相當大部分被結構自重增加所平衡。因此，該方案在連續箱型橋梁的加固維修中也較少采用。

對于腹板補強層加固法，施工簡便，造價低，通過在箱梁內部增加腹板厚度來提高箱梁抗剪能力；但同時也增大了橋梁上部結構自重，可能會引發橋梁其他部位損傷。一般該方法配合其他加固方式，在連續箱型橋梁中應用較多。

2.4 粘貼碳纖維布加固法

碳纖維布加固方法具有強度高、耐腐蝕、施工簡便等優點，不減小橋梁凈空，并可在不影響或少影響交通的情況下施工,而且從其維修費用上看，碳纖維加固一次性投資，其基本的維修工作比其他加固方法至少減少1/2以上，維修周期可以大幅度延長，從而大幅度降低維修費用；但前期投資較大，并且國產碳纖維還面臨著性能不太穩定且離散系數大、無高性能碳纖維、品種單一、規格不全、連續長度不夠、未經表面處理、價格偏高等主要問題；加上碳纖維本身的一些缺陷，如脆性、耐火性不好等使得這種材料的應用受到限制。

3 結語

因此，在明確各種加固方法對連續箱型橋梁加固效率的前提下，將上述加固方法優化組合，復合應用不同加固技術和手段,克服或彌補各自的缺點，發揮相應加固技術的優點，給出合理有效的施工順序，并建立相應加固連續箱型橋梁的施工工藝，使連續箱型橋梁的加固目標和手段更為明確，為該橋型在未來的加固維修活動中提供強有力的技術參考，是我們亟待解決的問題之一。

[1]王有志,等.橋梁的可靠性評估與加固[M].中國水利水電出版社,2002.

[2]賀拴海.橋梁結構理論與計算方法[M].人民交通出版社, 2003.

[3]劉自明.橋梁工程養護與維修手冊[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4]孟光軍,陳亮.橋梁上部結構加固及其分析[J].中國科技信息,2005(16):157.