橋梁墩柱加固施工技術研究

楊國林

(山西省靜樂公路管理段，山西 忻州 034000)

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橋梁墩柱加固施工技術研究

楊國林

(山西省靜樂公路管理段，山西 忻州 034000)

由于部分早期橋梁存在設計不合理，施工質量存在缺陷等，導致在使用過程中出現一定程度的損傷和承載能力下降等問題，所以采取必要的措施進行加壓來延長橋梁的使用壽命成為現階段橋梁工程中的一個重要問題，結合工程實際，對比了常用的墩柱加固方法，對綜合加固措施進入了深入研究。

墩柱；加固；體外預應力

1 橋梁墩柱加固方法分析

1.1 下部薄弱構件加固方法

(1)粘貼鋼板法

粘貼鋼板主要是采用環氧樹脂等粘結材料將具有一定強度的鋼板、鋼筋等粘結到墩柱表面使之成為一個整體，從而有效的提高橋梁墩柱的抗彎和抗剪能力，減緩裂縫的發展，從而提高了橋梁的承載能力。

采用粘貼鋼板法首先對橋梁墩柱的病害進行分析，確定病害產生的部位和范圍大小，將鋼板粘貼在受力部位的外邊緣，通過粘結劑和鋼板的共同作用來封閉裂縫，約束混凝土進一步的變形發展。鋼板的形狀可以根據實際情況進行調整，但是鋼板的厚度必須要比計算得到的厚度略大，鋼板的大小范圍要延伸到低應力區，以便減少鋼板錨固段的粘結應力集中，從而避免結構粘結位置出裂縫或鋼板被拉脫現象。

粘貼鋼板法加固橋梁墩柱方法中如何保證鋼板和構件的整體受力是加固成功預付的關鍵，所以在補強施工過程中除了考慮到鋼板要具有足夠的錨固范圍，粘結劑具有足夠的強度和耐久性外，還要避免鋼板的自由端出現脫拉現象，在端部位置可以采用緊固螺栓進行加固，從而保證混凝土和鋼板之間的粘結力能夠滿足抗拉和抗剪要求。

粘貼鋼板施工首先需要清除混凝土表面破碎部分，并進行鑿毛處理，對于混凝土表面出現的大面積凹陷，易采用高強度砂漿進行表面處理，并加以平整。鋼板表面要去除油污和銹跡。其次要定位鉆孔植筋，鉆孔植筋要盡量避開受力主筋，定位鋼筋穩固后在混凝土墩柱和鋼板表面涂抹一層厚度2 mm作用的粘結劑，進行加壓成型。粘結劑的固化時間約為24h左右，固化之后即可受力。粘貼鋼板法雖然具有造價低、施工方便的特點，但是在實際施工過程中主要發生的破壞還是粘結破壞。對橋梁墩柱的極限承載能力的提高程度有限，在加固的過程中一般需要中斷交通，另外鋼板本身的防腐、防銹涂裝也為日后的橋梁養護工作增加了部分負擔。

(2)粘貼復合纖維法

復核碳纖維具有抗拉強度高的特性，起抗拉強度要遠遠大于鋼筋的抗拉強度,所以通過粘貼復核纖維的方法加固橋梁墩柱，在一定程度上相當于大大提高了橋梁墩柱的配筋率,使橋梁墩柱的抗剪承載力得到明顯的提高,同時也可以顯著改善出現斜裂縫以后構件的變形發展速度;另一方面,在加固構件橫向范圍包裹碳纖維,能夠對橋梁墩柱的內部的混凝土起到有效的約束作用,如果橋梁墩柱的受壓區混凝土達到峰值應力后,便會產生急劇增大的橫向膨脹變形大,碳纖維高強度的特性就發揮了明顯的作用，碳纖維的橫向布置,使得環向約束力增大,從而使得混凝土應力—應變曲線發生較為平緩的下降,橋梁墩柱的極限壓應變也得到了顯著的提高,因而大大降低了受壓區混凝土的破壞過程,充分發揮了縱向鋼筋的塑性變形性能,顯著改善構件的延性，該方法對于已經出現開裂部位的加固效果不明顯，材料的成本也較高。特別是在加固部分配筋率較大的構件過程中，效果不是十分明顯，另外施工過程中受外部環境變化的影響較大。

(3)體外預應力加固法

該方法主要是采用外加預應力的鋼拉桿或撐桿,來達到對橋梁墩柱結構進行加固的目的。通過施加體外預應力的方法能夠明顯提高結構的承載能力,同時也可以顯著增強構件的剛度和抗裂性能,從而使得橋梁墩柱結構的整體承載能力得到較大程度的提高。施加體外預應力的加固方法起到了協調、加固和改變結構受力的三重效果,加固完成之后占用的空間小。所以該方法可用于大型結構、大跨度結構的梁、板、柱、屋架、網架等的加固。但不適用于混凝土收縮徐變大的結構的加固和在無防護的情況下用于600℃以上的高溫場所。該方法雖然具有明顯的結構優勢，但是在實際施工過程中要受到諸多外部因素的影響，對錨固端的安全性也提出了較高的要求，同時對錨具也提出了較高的要求，特別是施工空間相對不足的橋梁墩柱加固過程中要充分考慮到錨具的設置條件，該方法施工工藝相對復雜，工程造價相對較高。

1.2 加固后分析計算

本文以橋梁19#墩為例，受力對加固之前的橋墩受力狀況進行了分析，加固之間受力表見表1。加固措施采用對橋墩施加 6 束 7Φs15.2 可換索無粘結體外預應力鋼絞線,施加了體外預應力后,19#墩配筋驗算見表2。

表1 加固前19#墩受力狀況

通過對比19#墩加固前后的受力狀況可以發現，通過對橋梁墩柱施加體外預應力的加固方法,墩頂墩底在使用階段裂縫寬度均出現了大幅程度的減小。同時施加體外預應力后,19#墩牛腿上拱0.15 cm。

表2 加固后19#墩受力狀況

2 結 語

通常橋梁加固多以上部為主，而忽略對下部結構的利用，本文從橋梁墩柱常見病害出發，分析了病害產生的原因及結構檢測方法，對當前橋梁墩柱中常用的加固方法進行了研究，對對橋梁墩柱加固前后結果的受力狀態進行了分析，取得了較好的實用效果。在實際的橋梁墩柱加固過程中還需要根據現場實際情況多方面的對比分析合適的加固方法，以便取得經久耐用和經濟性能好的效果。

[1] 吳少亮. 基于裂縫擴展計算在役 RC 橋梁剩余承載力及耐久性研究[D]. 重慶:重慶交通大學, 2011.

[2] 黃俊斌. 混凝土結構的裂縫成因及在整體式斜交板橋中的分析研究[D].西安:長安大學, 2004.

[3] 孟繁杰. 鋼筋混凝土粘鋼加固技術的研究與工程應用[D].天津:天津大學, 2011

2016-05-23

楊國林(1969-)，男，山西忻州原平人，工程師，從事公路工程方面的工作。

U445

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1008-3383(2016)08-0096-02