橋梁維修加固常見技術的應用

高學樓

摘 要：隨著橋梁病害問題的不斷顯化，我國橋梁建設對新橋梁的建設、維修和保養有了更高的重視度，所以橋梁的維護和加固任務也越來越艱巨。本文從橋梁加固維修現狀、橋梁加固維修的常用技術方面進行分析和研究。

關鍵詞：橋梁;維修加固技術;被動;主動;體外預應力

中圖分類號：U445.72 文獻標識碼：A

0 引言

近年來，我國橋梁建設取得了國際公認的成功。但是，隨著橋梁病害問題的不斷的顯現在人們面前，我國橋梁建設已進入維護的過渡階段，在這一階段中，橋梁的維護、維修和保養也受到同樣的關注度，橋梁的維護和加固任務日益重要，越來越重要和繁重。而隨著我國橋梁建設的飛速發展，出現了管理維護技術滯后的問題，橋梁維護目前正處于技術的瓶頸期。橋梁維修技術的系統研究與開發已成為我國道路橋梁管理部門的重要研究方向。

1 橋梁常見病害分析

橋梁在使用過程中，因荷載、外界環境、使用壽命和建筑材料性能劣化等原因引起的主要病害如下：

（1）橋梁主拱圈出現大面積裂縫。由于橋梁承載力不足，橋梁主拱圈出現縱向裂縫，裂縫大小可見。

（2）橋梁主拱線過低，橋墩位置會呈現出豎向裂縫。

（3）橋臺后座嚴重變形。這是由于橋梁后擋土墻與橋臺之間存在較大裂縫，屬于沉降縫隙。沉降縫對橋梁整體承載能力的影響較大，增添了橋梁的安全隱患。在沉降間隙中可以觀察到橋梁的內部構件，隨著時間的延長，橋梁的扭曲現象會越來越大，安全隱患也越來越大。因此，對于此類裂紋應引起高度重視，一旦出現，必須及時消除。

（4）鋼筋銹蝕是橋梁使用過程中的常見對病害問題。鋼筋混凝土結構是現代橋梁建設的基礎，鋼筋的大面積腐蝕直接降低了橋梁的承載能力和安全性，也影響了其使用壽命。鋼筋銹蝕的原因有很多。一方面，施工時使用的鋼筋質量不達標，橋梁施工時間過長，鋼筋在外界環境的影響下逐漸腐蝕。另一方面，施工過程中混凝土的密度不符合施工標準，導致鋼筋氧化過快，導致銹蝕。

2 橋梁加固維修現狀

盡管我國已成為世界橋梁大國，但是在橋梁的維護和管理中仍然存在許多缺點以及迫切需要解決的技術和管理挑戰。隨著經濟的發展，這些挑戰將繼續被發現，同時也將成為道路運輸可持續健康發展的主要障礙，也是我國成為全球橋梁強國所必須克服的重要環節之一。

（1）橋梁的維護和加固應遵循“堅固可靠，簡單耐用，經濟適用”的原則。

（2）根據各種橋梁的結構和材料特性，在控制成本的前提下，采用各種加固和保養方法來更換或修理損壞的橋梁零件，從而使橋梁能夠恢復到原來的承重能力。

（3）用于橋梁加固和維護的材料必須由國家指定的檢查機構進行測試和認證，并且所有性能指標必須符合當前的規格和設計要求。

3 橋梁加固維修的常用技術

橋梁加固技術可分為兩類：主動加固和被動加固。通過添加預應力增強元件以主動吸收力，可以通過預應力或更改施工系統來改善原始梁上的受重力，并可以實現最大強度。

3.1 主動加固技術

通過增加預應力、改變結構系統等會改變結構的原始受力行為。改善橋梁靜載荷的內力分布，增加整個橋梁的剛度，封閉裂縫并調整變形。

3.1.1 施加體外預應力加固

使用外部預應力鋼筋可以更好地提高梁的抗彎截面模量，減少梁的纏繞程度，并減少受拉區的梁裂縫，從而與原始結構的受力條件相匹配，并提高剛度和抗裂性。通過自重增加較小，可以減小對梁和地基強度狀態的影響，并且還可以節省用于梁和地基的加固量。可以用作臨時橋梁來加固重型車輛，也可以永久性地提高承重能力。在實際使用中，應注意新舊混凝土的融合問題，預應力電纜的組合或預應力鋼筋和鋼構件的腐蝕防護問題。

3.1.2 增加橫隔板加固

增加橫隔膜的加固可大大改善T型橋接頭的開裂并防止橋梁病害問題的加重。這一舉措不會影響橋下的空間距離，不會更改原橋的外觀。通過增加橫隔板的方式可以用于橫向連接不良而導致承載能力降低的橋梁結構。通過增加膜的強度，分散了相對集中的負荷問題，橋的總承重能力并未得到顯著改善，加固效果不明顯，必須同時使用其他方法。

3.1.3 加大橋面鋪裝鋼筋加固

可以利用增加橋面鋪裝鋼筋直徑的方式去除接縫中的裂紋，這樣的方式是解決鋼網構造直徑過小或網格過大問題，修補接縫病害的問題。修理方法完全作用在橋面，有必要縮減至少一半的交通通道，并且適合于帶有T型梁或窄跨度板的橋梁，所以施工期間橋梁上的交通十分不便，對于一些無法中斷部分交通的橋梁不適合使用這樣的方法進行維修，這由于結構的自重而增加了彎矩，并且結構的承重能力沒有得到顯著提高。

3.1.4 增大截面與配筋加固

擴大截面和加固方法通常將大梁的底部或側面擴大，并添加主筋以增加主梁截面的有效高度，并達到提升橋梁承重能力的目的。這樣的方法適用于橋下的間隙較大且主梁高度可以增加的情況，加固效果明顯，但施工過程復雜，技術要求高，但不適用于橋下尺寸受限的橋。在實際使用中，應考慮以下因素：新舊混凝土的融合情況，新添加的鋼筋和原始鋼筋的組合情況以及混凝土的澆筑過程。

3.2 被動加固技術

被動加固技術主要用于裂縫修復、粘貼碳纖維、鋼板、普通鋼加固等。被動加固技術不會改變結構的恒定內部載荷力，這個方法靈活，可以根據裂縫位置和方向隨意調整。為了進一步發展和提高橋梁的承載能力，可以控制裂縫。主要適用于靜態負載下承載能力滿足要求，而實際負載下不滿足承載能力的場合。廣泛用于加固中小型橋梁和橋梁，現有裂縫需要修復，然后進行被動加固。

3.2.1 粘貼纖維復合材料加固

增強粘合纖維復合材料的方法是根據現行國家標準《定向纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》使用環氧樹脂或結構性膠粘劑，其中纖維片的力學性能各不相同。直接粘附在鋼筋混凝土結構的薄弱部分上，并與鋼結構形成整體并共同承擔載荷，以限制裂紋的發展并提高抗裂性，耐腐蝕性和結構碳化的能力，以及結構的剛性不會有太大改善。通過粘合纖維復合材料進行加固的方法仍然會對加固的強度產生一定的影響，其主要目的是延長結構的使用壽命。

3.2.2 粘貼鋼板加固

鋼板加固使用環氧樹脂或結構粘合劑將鋼板直接附著到鋼筋混凝土結構的應力區或薄弱部分，從而使其與鋼筋結構形成整體連接力以提高結構高度。該結構改善了其應力狀況，限制了裂紋的擴展并改善了承重結構。粘貼鋼板的施工必須在去除混凝土缺陷和裂縫之后進行，粘貼鋼板加固可以大大提高結構的抗彎剛度，當使用功能補強來控制結構變形時非常有效。

4 橋梁維修加固措施

4.1 就地加固方案

對原有橋梁構件進行擴建和加固的最簡單、最有效的解決方案是就地加固。不僅可以有效節省施工成本，而且可以縮短加固時間，對正常的交通有序運行影響也很小。加固時的無需對車輛進行變道，不影響原有道路的正常行駛，延伸和加固都是對原橋體進行延伸，因此，需要制定更智能的執行計劃，以降低工程成本，提高服務和加固質量。在加固和擴建項目完成后，應采取措施驗證加固質量。這種加筋加長比較實用，能有效提高橋梁的承載能力，但加筋橋梁的美觀性由于工序簡單而有些不足。

4.2 主梁加固方案

主梁加固的目的是增加橋梁的整體承載能力。主梁的噸位和質量決定了橋梁的承載能力。 因此，懸臂梁應該安裝在橋墩頂端上，起到支撐作用，使其看起來水平。然后在里面放一塊微彎預制板，在原有橋道和人行道的內側澆筑混凝土，然后在人行道上放置鋼筋以提高橋梁的性能。同時，采用新型聚氨酯材料有效填充內置伸縮縫，從而增加橋梁的承載能力。

4.3 橋臺后座加固方案

加固橋臺后座之前，必須先清理路面，然后兩側用預制鋼筋混凝土板連接，并用簡單的混凝土和填充材料進行支撐，混凝土與填充材料之間必須留有空間，以增加摩擦阻力，達到預期的加固效果，提高橋梁的承載能力。

5 關于部分常用加固方法的探討

當直接在應力區域中粘貼抗拉增強材料時，會出現應力延遲的問題：使用時，必須通過載荷來加固橋，并且必須考慮相力的特性。在加固之前，原始結構要承受一定的載荷（即第一應力），尤其是在承載能力不足的情況下，加固之前原始結構的橫截面應力和變形水平通常會很高。新加固的零件在加固后不會立即承受荷載，而是在新荷載（即二次荷載）下開始承受荷載。所以，整個增強結構的新添加部分的應力和應變將始終滯后于第二應力過程中原始結構的累積應力和應變。因此，根據結構的一般概念不能完全進行鋼筋混凝土結構的計算和分析。增強結構的承載能力與新舊零件之間的應力或應變差異，原始結構的變形極限以及材料兩部分的應力應變比直接相關。受原始載體變形的限制，纖維復合材料的高拉伸性能無法在最終狀態下充分利用。如果不考慮相力的特性，則高估增強材料的作用性。在修理和加固橋梁時，應注意各種技術的綜合使用。調整結構的內部強度應使原始梁上的應力以及鋼筋和鋼筋上的應力最小化，減少到最低限度。

6 結束語

綜上所述，我國的橋梁建設正從大規模建設階段過渡到維修和養護同時作用的階段。改善并提高橋梁的控制力度，使其保持平穩運行以及延長橋梁使用壽命是橋梁管理人員和維護人員面臨的重要挑戰。開發和研究維護與維修技術是維護和維修橋梁工人的一項重要挑戰。橋梁維修加固技術迅速發展，新材料和新技術不斷發展，交流、學習、引進、開發和總結橋梁維護、加固和修理技術，尤其是最重要的施工技術，需要每個人共同努力。

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