橋梁加固技術的應用與研究

呂思豪 楊翔飛

摘 要：橋梁加固成為一個日益迫切的需求，但在國內尚缺乏針對橋梁加固的技術規范。本文通過應用實例，總結橋梁加固技術的一些經驗，并對相關規范在橋梁加固上的應用提出一些建議。

關鍵詞：橋梁加固；裂縫；應用；研究

1 橋梁加固的意義

舊橋加固改造技術，是針對正在使用的舊橋進行檢測、評價、維修、加固或改造等技術的總稱。隨著交通建設的發展，交通運輸量大幅度提高，行車密度及車輛載重越來越大，跨河橋梁和高架橋梁在交通工程中的重要性與日俱增。現役橋梁中有相當一部分已不能滿足使用上的要求，這是世界各國所面臨的嚴峻問題。特別是建造年代久遠、病害嚴重的在役橋梁，受人為損壞和自然災害的頻繁影響，橋梁老化情況嚴重，已不能維持正常使用，不得不采取限重、限速等通行措施，有時甚至不得不關閉舊危橋梁。對有缺陷的橋梁進行安全評估和加固補強，使其恢復正常運行，是交通工程中的重要課題。在我國，20世紀60年代～70年代修建的橋梁，設計荷載標準較低，施工工藝和施工方法較為落后，導致相當一部分橋梁成為危橋，加固和維修的任務十分繁重。全部重建的思想既不現實，也不科學。實踐證明，采用適當的加固技術，對恢復和提高舊橋的承載能力和通行能力，延長橋梁的使用壽命，是可行的。很多資料顯示，當前有些交通發達的國家，橋梁建設重點放在舊橋加固與改造方面，而新建橋梁已降至次要地位。

2 橋梁加固技術

2.1 橋梁上部結構加固技術

橋梁上部結構的常用加固方法有以下幾種：

1）加大截面加固法，也稱為外包混凝土加固法，是用增大混凝土結構物的截面面積和配筋進行加固的一種方法。這種加固方法要求被加固的橋梁下部結構能夠承受更多的自重，能夠提供更高的承載力。通常情況下，以加厚橋面板或者加大主梁的梁肋寬度為主。該法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗，適用于較小跨徑的T梁橋或者板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高，承載能力也取得較好的效果。但現場施工的濕作用時間長，對生產和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

2）預應力加固法，是采用外加預應力的鋼拉桿對結構進行加固的方法，預應力技術能大大縮短施工工期，能降低被加固構件的應力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結構整體承載力，但加固后對原結構外觀有一定影響。適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后所占用空間小的橋梁。

3）改變結構受力體系加固法，此法是改變橋梁結構受力體系，達到提高橋梁承載能力得目的。如：在簡支梁下增設支架或橋墩，或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接，由簡支變連續梁，或在梁下增設鋼析架等加勁或結合梁等，以減小梁內應力，達到提高梁的承載力的目的。改變結構體系的方法有多種，但往往都需要在橋下操作，或設置永久設施，因而減小橋下凈空，或施工時會影響通航，所以必須考慮通航及橋梁排洪能力。但是，該法由于加固效果較好，目前也是常用來作解決臨時通行超重車輛的一種加固措施。重車通過后，臨時支撐可以隨后拆除。

4）粘貼F即加固法，是采用高強度或高彈性模量的纖維復合材料，用專門配置的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構件表面，使之與原構件形成整體共同受力的加固方法。目前，結構工程中常用的FRP材料有玻璃纖維（GF即）、碳纖維（CFRP）和芳綸纖維（AFRP）3種，其中以碳纖維增強復合材料（CF即）應用更多。該方法的主要特點是：.高強高效，可設計性強，基本不改變原結構外觀，不會對原結構造成損害；運輸、儲存、施工更方便、快捷，容易保證施工質量而且后期維護費用低；幾乎不增加結構自重和截面尺寸，不改變凈空高度，對原結構幾乎不會造成新的損傷；具有高的強度重量比和剛度重量比率、良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能、熱膨脹系數低等特點；根據受力分析可進行多層粘貼進行補強，其方向性也可以靈活控制。當被加固的橋梁結構處于特殊環境時，應根據具體情況選用其他防護材料。粘貼碳纖維布加固方法往往輔以裂縫灌漿、封閉等方法。該方法的缺點是彈性模量與強度比值過低；環氧樹脂在溫度大于60oC時會呈現軟化現象，因此只能用于陰涼通風處的結構構件。

5）噴混凝土加固法，該法是在原有結構上噴涂一層高品質的混凝土，以恢復對鋼筋的保護，提高己剝離或變質的混凝土的強度，提供美觀表面的功能，是目前常用的維修加固方法，但只能用于結構破壞非常輕微的橋梁構件中。

6）置換混凝土加固法，該法的優點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑的凈空，但同樣存在施工的濕作用時間長的缺點。適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。

2.2 橋梁下部結構加固技術

橋梁下部結構的常用加固方法有以下幾種：

1）擴大基礎加固法，即擴大橋梁基礎底面積。此法適用于基礎承載力不足或埋深太淺，而墩臺又是磚石或混凝土剛性實體式基礎時的情況。擴大基礎底面積應由地基強度檢算確定。當地基強度滿足要求而缺陷僅僅表現為不均勻沉降變形過大時，采用擴大基礎底面積的加固，主要由地基變形計算加以選定。

2）增補樁基加固法，即在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁，或打入鋼筋混凝土預制樁，擴大原承臺，以此提供基礎的承載力，增強基礎的穩定性，主要用于當橋梁墩臺基底下有軟臥層，或墩臺基礎未下至堅硬層時，墩臺發生沉陷以及樁的深度不足，或由于水流沖刷等原因使樁發生傾斜的情況。

3）鋼筋混凝土套箍或護套加固法。當橋梁墩臺由于基礎埋置深度不夠，或因施工質量控制不嚴等原因，導致墩臺開裂破損時，有時會出現貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固。加固時一般在墩身上、中、下分設三道圍帶，其間距應大致相當于橋墩側面的寬度。

4）橋臺新建輔助擋土墻加固法。由于橋臺臺背水平土壓力過大，引起橋臺傾斜，應設法采取平衡橋臺壁的土壓力處理，在臺背之后加建一擋土墻，以抵抗過大的壓力。

3 建議和要求

在役橋梁的補強加固是橋梁工程中的重要組成部分。對于大量存在質量安全隱患的橋梁，如果拆除重建，不但資金耗費巨大，而且造成長時間中斷交通。如能采取有效的加固維修措施，恢復和提高它們的承載能力，消除質量隱患，使其能夠繼續服役，將會帶來巨大的社會經濟效益。舊橋的補強加固比新建橋梁難度更大，需要技術人員通過對舊橋的實際情況進行評估。因此，應高度重視公路舊橋的管理工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態，確保公路運輸安全。經驗表明，在役橋梁加固所用的資金僅是新建橋梁的10%左右，所以橋梁安全評估和加固補強必將成為橋梁工程中的一門新興學科，推動橋梁工程向前發展。

參考文獻

[1]李鳳求，楊莉.橋梁加固技術探討.湖南交通科技，2005，6：85.

[2]趙文秀，曾磊.公路工程橋梁加固技術.公路與汽運，2004，4：75

[3]王國華.橋梁加固基本概念.公路工程與運輸，2005，9：60.

[4]張開鵬，蔣玉龍，曾雪芳.橋梁加固的發展與展望.公路，2005，8：300.

[5]王福敏，肖賢德，連啟濱.橋梁加固技術的應用與研究.2001年全國公路橋梁維修與加固技術研討會