鋼筋混凝土梁橋加固改造技術探討

王 杰

0 引言

目前我國公路、鐵路交通事業蒸蒸日上,不少高速公路、鐵路已經建成并投入使用,還有不少正在建設的高速公路和其他等級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多方面的原因,已運營的各類橋梁都存在或多或少的病害及缺陷,嚴重影響和制約道路暢通及交通運輸的需要,使得橋梁的檢測與加固改造顯得非常迫切。下面簡單介紹幾種鋼筋混凝土梁橋加固改造常用技術。

1 鋼筋混凝土梁橋上部結構加固改造技術

1.1 下撐式預應力拉桿—噴射混凝土加固

鋼筋混凝土梁橋需要加固時,如果橋下凈空能滿足通車、通航的要求,可采用在梁下設置預應力拉桿,并噴射混凝土作為保護層進行加固。加固設計時一般采用粗鋼筋作為拉桿兩端錨固在梁頭,中間用單柱、雙柱或多柱支撐,然后噴射一層 5 cm～8 cm厚的混凝土作為保護層,與原結構組合受力。設置預應力拉桿的情況如圖1所示。

在加固過程中,可通過改變支撐位置和調整拉桿預應力的方式來滿足提高承載能力的要求。

1.2 預應力鋼絲束—噴射混凝土加固

該方法系沿梁腹側面按拋物線敷設預應力鋼絲束,在梁底每隔一定距離(50 cm～100 cm)設置一個定位箍圈或在梁腹上埋設定位梢,用來固定鋼絲束的幾何形狀。鋼絲束的兩端穿過梁端翼板上自斜孔伸至梁頂錨固,如圖2所示。

1.3 擴大或增加原結構構件截面,以提高原結構的強度或剛度

1.3.1 增大梁截面和配筋加固法

當梁的強度、剛度、穩定性和抗裂性能不足時,通常采用增大構件截面,增加配筋,提高配筋率的方法。該法是在梁受拉邊緣面或側面增配主筋,使梁的有效高度和抗彎截面加大,提高梁的承載力,該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。

1.3.2 加厚橋面板法

當原橋的承載力不足,截面面積過小時,在橋面板上加鋪一層鋼筋混凝土補強層,使其和全梁形成整體,以提高梁的抗彎剛度和抗壓能力,從而滿足橋梁承載力要求。

1.4 粘貼加固技術

該法借助化學粘貼劑將鋼板、鋼筋或纖維布粘貼錨固在混凝土結構的受拉邊緣或薄弱部位,使其與結構形成整體,可以提高構件的抗彎、抗剪能力以及減小裂縫的擴展。其最大優點在于施工簡便,基本上不減少橋梁的凈空且對橋上交通影響甚小。但它們也有不足之處,如由于玻璃鋼的彈性模量較混凝土低,一般僅為混凝土的1/15～1/20,當采用粘貼玻璃鋼補償時,雖可大大提高粘貼層的抗拉強度,但其受力時玻璃鋼的拉伸長度比混凝土大,因而控制結構變形能力較差;粘貼碳纖維布較昂貴,其加固費用為1 000元/m2～1 500元/m2;粘貼鋼板又存在加工成型較為困難及粘結是否牢固耐久等問題。

1.5 增設縱梁加固技術

在墩臺地基安全性能較好并且有承載潛力的情況下,可采用增設承載力和截面剛度較大的新縱梁。新、舊縱梁在橫向連接為一體,共同受力。由于新增縱梁的作用,調整了荷載橫向分布系數,從而減輕了原梁的負擔,間接達到加固補強的目的。

1.6 改變結構體系法

這種加固、改造方法是通過改變橋梁結構受力體系達到提高橋梁承載能力的目的。如:在簡支梁下增設支架和橋墩,或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接,由簡支變連續梁,或在梁下增設鋼桁架等加勁或疊合梁等,以減小梁內應力,達到提高梁的承載力的目的。

2 鋼筋混凝土梁橋下部結構加固改造技術

擴大基礎法,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的情況;增補樁基法,適用于墩臺樁基礎深度不足或由于水流沖刷使樁基礎發生傾斜時,可采用在橋臺外圍加樁,在沉井基礎內加樁或在橋墩上、下游加樁并擴大原承臺;鋼筋混凝土套箍法,適用于墩臺開裂破損出現貫通裂縫的情況;橋臺滑移傾斜時,可采用支撐,增建輔助擋土墻加固。

3 加固方法的選擇

根據橋梁病害檢測和評定結果,橋梁維修加固應分為:承載力加固、使用功能加固、耐久性加固和抗震加固四種情況。在實際工程中,可能是幾種不同性質的加固兼而有之,特別是承載力加固和耐久性加固通常是同時進行的。橋梁加固設計應注意各種加固方法的綜合利用,通過調整結構內力,盡量減輕原梁的負擔,將加固補強工作量壓縮到最少。

在公路改造設計中,很多情況下橋梁加固和加寬是同時進行的。在加寬寬度不大的情況下,盡量將加寬部分與原橋連為一體,使新、舊橋共同工作,利用新加寬部分調整原橋內力,減輕原梁負擔,間接達到加固補強的目的。

4 結語

對橋梁加固改造的方法很多,各有其利弊。因此,在選擇加固改造方案時,應在正確檢測評估病害與使用功能的前提下,在充分研究病害機理與加固改造要求基礎上,結合實際情況作出選擇,以達到“安全、合理、經濟”的目的。

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