淺談舊橋加固

邱俊青

中圖分類號：TB1文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320074－01

目前，我省公路建設事業蒸蒸日上，不少新建公路已建成投入運營中，還有不少正在建設的公路也即將建成投入運營。但是，由于施工質量和橋梁設計等方面的原因，使得橋梁的檢測和加固成為必要，更因為建國以來所修建的不少舊橋，由于受到當時的設計、材料、施工等方面的影響和局限，先天不足，加上不能適應目前交通量的迅猛增長，使得舊橋的檢測和加固技術顯得非常迫切。近年來，舊橋加固工程越來越多。據不完全統計，我國的公路危橋約有4000余座，但至今未看到專門的橋梁加固規范。作為公路養護部門，我們對現有的養護段內的舊橋都制定了詳細監控措施，現在就對舊橋的加固簡要談談我的一些看法。

一、舊橋加固的意義

舊梁加固后，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，還可以緩和橋梁投資的集中性。加固橋梁不是新建項目，由于橋梁使用壽命要比路基路面長，在路基改建過程中，勢必要保留一些原有橋梁，這樣對原有橋梁做必要的加固才可以保證整個道路的安全運營。特別是對于我們養護部門，這是一個長期的任務。

二、舊梁加固的任務和形勢

（一）橋梁加固的原因

1．隨著經濟的發展、交通量增大，載重等級發生變化；2．早年設計的指導思想注重于材料的節省，安全度低。一般來說造成斷面單薄、安全儲備低，其中最典型的就是雙曲拱；3．橋梁耐久性差和年久老化，如磚拱橋等；4．近年修建的橋梁，因設計失當或者施工質量差，也存在著加固的問題。

（二）橋梁加固的難度大

1．已通車的橋梁，有現實的交通需要，因為要在不中斷交通的情況下進行加固，所以加固時有交通干擾；2．結構形式的限制：加固的原則一般必須利用原有結構進行，只能在原有結構上做文章，所以受到局限；3. 新老結構的結合是一個難題：這里包含新老結構體系的變化和過渡，還包括新老橋體的結合面；4．風險大：因為凡是要加固的橋梁，多半是危橋，結構已處在不利狀態，有的還岌岌可危。對舊橋有的缺乏原有的設計資料和施工記錄，結構內部情況不詳；現有的受力情況不一樣，很難確定其結構極限，這給舊橋的加固帶來了風險。

（三）加固的技術要求高

1．通常我們更愿意廢棄舊橋另修新橋，除非必要時才利用舊橋而采用加固措施；2．由于舊橋加固方案的設計，工作量大，收費低，所以一般大的設計單位不愿意承擔這樣的設計任務；3．加固設計需要良好的橋梁理論水平和力學基礎知識。確定加固方案時要能正確分析和判斷舊橋的安危程度，即其結構狀態和內力大小程度。這就需要一定的力學試驗以作結構分析的支撐；4．加固方案實施中存在復雜性。加固方案和處理方法要有一定施工經驗的專業隊伍。

三、加固方法探討

（一）加固的思路

1．加固和維修養護所起的作用是不同的，維修養護是橋梁保持正常運營狀態的保護性和預防性的工作，而加固卻是從承載受力的角度來處理的；2．第一類加固需求，橋梁不能承受原設計荷重要求，應該通過加固恢復其原有的承載力；3．原設計的荷載標準不能滿足現在的交通要求，要求提高到一個新的標準；4．橋梁要通過一次性的特重荷載，要求采用臨時性措施通過特重荷載而不使原結構受到破壞，過后恢復正常。

一般來說加固方案可以考慮減少內力或增大斷面，也可以應用加固新材料。

（二）加固方法簡介

加固，簡單來說，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。這些措施包括直接針對整個結構的，如體外預應力，改變了結構的應力狀態，使其回到原設計狀態或者更適應新的要求；有些措施是針對截面的，即通過提高截面某一方面的承載力強度（如抗剪強度），從而改善整個結構的承載力水平。

根據橋梁的加固原因、加固部位以及現有橋梁本身橋型方案的不同，應采用不同的加固方法。目前，橋梁上部結構常用的加固方法有：體外預應力加固法、體系轉換加固法、增加構件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補強加固法等；現將以上加固方法簡要介紹如下：

1．體外預應力加固法：體外預應力法的加固原理是在梁的下緣受拉區設置預應力材料，通過張拉對梁體產生偏心預應力，在此偏心壓力作用下，使梁體發生上拱，抵消部分自重應力，減小了結構變形和裂縫寬度、改善了結構受力，能夠較大幅度的提高結構承載力。與通常的預應力混凝土結構相比，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。這種方法在自重增加很小的情況下可大幅度的改善和調整原結構的狀態，提高結構剛度、抗裂性。此法既適用于通行重車時的臨時加固，也可作為提高橋梁承載力的永久加固措施。

2．體系轉換加固法：改變結構體系加固舊橋通常是指增設附加構件或進行技術改造，使橋梁的受力體系和受力狀況發生改變，從而起到減小承重構件的應力，改善橋梁性能，達到提高承載能力的目的。這種技術具有提高結構承載力，增大結構剛度，減小撓度等優點。常使用的方法有：拱橋轉換為梁拱式拱上建筑法；梁橋轉換為梁拱組合體系法；簡支轉連續法；多跨簡支梁轉為先簡支后橋面連續體系法；增加輔助墩法等。以上加固方案形式各異，但加固實質相同，即均是為所加固的橋梁加入新的支撐點，縮短梁的計算跨徑，從而提高結構承載力。

3．增加構件加固法：增加構件加固法主要是指增設縱梁提高承載能力或拓寬改建，增加橫隔板加強橫向聯系。當墩臺地基安全性能好，并具有承載能力，上部結構也基本完好，但其承載能力不能滿足要求，同時要求加寬橋面時，一般采用增加承載能力高和剛度大的新縱梁使新舊梁互相聯結共同受力。對于要進行拓寬改造的則還需要對墩臺進行拓寬。

常使用的方法根據增加構件及新舊主梁聯合受力形式可分為：增設縱梁加固（不拓寬橋面）；增設邊梁加固；單邊拓寬技術改造；雙邊拓寬技術改造；增加輔助橫梁加固。

4．碳纖維加固法：粘貼碳纖維加固技術是指采用高性能粘結劑將碳纖維布粘貼在建筑結構物表面，當結構荷載增加時，兩者共同工作，提高構件承載力，從而達到加固補強的目的。纖維復合材料的力學特點是其應力應變量完全線彈性，不存在屈服點或塑性區。由于碳纖維具有高強、輕質、耐腐蝕、耐疲勞等優異物理力學性能，以及施工速度快，施工工期短，粘貼質量容易得到保證等優點，因此是舊橋加固補強的理想材料。碳纖維加固法中粘結材料的性能是保證碳纖維與混凝土共同工作的關鍵，也是兩者傳力途徑的薄弱環節，因此粘結材料應有足夠的剛度與強度保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時應有足夠的韌性，不會因混凝土開裂導致脆性粘結破壞。與其它加固方法相比，采用碳纖維加固舊橋能最小程度的改變原有結構的應力分布，保證在設計荷載范圍內與原結構共同受力。