論橋梁結構的加固設計

摘 要：進入新世紀以來，隨著國民經濟實力的不斷增強，我國公路橋梁的建設事業也有了長足發展，橋梁的建設在我國的交通建筑行業的地位也是越來越重要，橋梁建設的施工質量對我國公路交通路線的運行以及安全都是有著至關重要的影響。但是隨時間的不斷推移，一些舊橋、危橋以及病橋的數量越來越多了，這些橋梁也都存在這樣或是那樣的問題和病害，為了能更好的提高橋梁的承載力，保證交通運輸的安全運行，對這些橋梁工程進行加固設計的工作就很重要。本文便對我國橋梁工程出現病害的主要原因以及加固設計的主要方法兩個方面進行了分析和探析。

關鍵詞：橋梁結構；病害成因；加固設計方法

中圖分類號： TU997 文獻標識碼：A

第一，我國橋梁工程出現病害的主要原因

橋梁工程的結構只有具有足夠剛度，當其承受很大強度的荷載時才不會產生過大的變形和撓曲；橋梁工程的結構的各部分的尺寸還必須有適當的大小，這樣當其受到很大強度的軸向壓力時，各部分的構件就不會產生屈服變形，從而喪失穩定性；橋梁工程的結構還必須有足夠的強度，這樣它就能夠更好地承受其所受的重力以及附加力；另外，橋梁工程的結構還應該具備較高的耐久性。鑒于橋梁結構所受到的荷載是具有隨機性的，橋梁結構施工質量和制造是具有分散性的，橋梁結構的材料強度是具有離散性的，橋梁機構設計的計算假定是具有近似性的，所以其在長期使用的過程中就會產生病害，而出現病害主要有以下幾個方面的原因：

（1）結構設計的過程中存在問題，如設計假定不夠合理，橋型結構的選取不正確；

（2）橋梁工程的施工質量差，施工的過程中沒有按照施工規程以及設計要求進行施工。

（3）施工場地的地質條件不佳，如滑坡和軟基等現象都會造成橋梁出現病害。

（4）橋梁工程的使用過程中沒有進行養護工作，就不能及時的消除病害。

（5）橋梁結構的原始設計的荷載就是較低的，隨著我國交通行業的快速發展，車輛荷載增大導致橋梁結構的承載力不足而產生病害。

（6）一些如洪水、地震等自然災害也會對橋梁造成損害。

第二，我國橋梁工程加固設計的主要方法

（一） 體外預應力加固方法。

這種加固設計方法的原理就是在橋梁結構梁的下底受拉區域設置預應力鋼筋，之后在通過張拉加工的方式對梁結構產生一定的偏心預應力，而梁結構在這樣的影響下就會出現上拱的效果，通過這種上拱的效果就能夠很好的抵消結構的自重應力，那么梁結構變形以及產生裂縫的可能性或是控制裂縫和變形的寬度就能夠被減少。因此體外預應力這種加固的方法實際上就是通過改善橋梁結構的受力分布，從而提高橋梁結構的承載能力。外部預應力鋼絲束加固法和下承式預應力拉桿加固法是兩種主要利用體外預應力的加固方法，通常情況下，只有能夠組織好施工現場的施工流程，體外預應力加固法是能夠很大程度的降低橋梁結構對正常使用的影響，這種方法在我國橋梁建設行業中應用是很廣泛的。當然這種方法也是有問題的，最主要的問題就是預應力鋼筋極易受到腐蝕，所以后期對橋梁結構的養護成本就會大大的增加。而這種加固方法采用的主要兩種加固措施是剪切加強和彎曲加強。剪切加強就是通過在橋梁結構的外部設置一些型鋼加工產品，從而提高橋梁結構的抗剪強度。而彎曲加強措施就是在橋梁的梁式結構構件中盡可能的采用折線形的連接筋布置，這樣的布置形式更好的發揮鋼筋的抗拉強度，從而很好的提高橋梁結構的穩定性能和剛度。

（二） 體系轉變法。

這種方法就是指通過改變橋梁結構的體系實現對其加固增強的效果，改變了橋梁結構的體系，其結構構件間的內應力就會減少，那么橋梁結構的整體承載力就得到了提高。這種方法是一種化被動加固為主動加固的方法，只有細致的調研橋梁原結構的情況以及對其進行高精度的計算分析，才能制定出合理的加固方案。體系轉變法最常用的方法之一就是在簡支梁結構下部增加一個固定支架，或是重新連接固定相鄰的簡支梁，從而將簡支梁轉變成為連續梁。

（三） 增加橋梁結構構件的截面尺寸。

增加橋梁結構構件的截面尺寸實際上就是提高橋梁結構的整體剛度和強度，而在增加橋梁結構構件截面尺寸的同時橋梁結構的自重也必然得到了增加，那么橋梁結構內部應力的增量就會在一定程度上抵消結構的承載能力，另外要想應用好這種方法，增加的橋梁結構構件的截面尺寸能否與原結構構件的截面良好的結合也是一個急需解決的問題。

（四） 粘貼加固法。

鋼板粘貼法以及碳纖維粘貼法是粘貼加固法的兩種主要的方法，其原理都是將粘貼的材料粘貼在橋梁結構中受力較為薄弱的部位，完成后新增的粘貼材料與橋梁結構就成為了一個整體結構，從而真正的達到提高橋梁結構整體承載力及增強橋梁結構強度的效果。而碳纖維粘貼法就是將碳纖維材料合理并且有序的粘貼在橋梁結構構件的表面處，于是橋梁結構構件的變形在這種新增的碳纖維材料的控制下就得到了約束，橋梁結構的整體的承載能力以及極限強度也都得到了增強。

以上的這種橋梁結構的加固設計方法從力學的角度上講都是屬于二次超靜定受力結構的，這些結構在我們對其進行加固設計之前都是已經受到過荷載的作用，所以橋梁結構的原結構構件是在反復發生截面應力和應變的過程。就在橋梁結構發生二次承載后，新增加的加固材料才能夠發揮其加固結構的作用，這就導致了橋梁整體的加固結構在其發生二次受力荷載的過程中新增的加固材料一直都是滯后于原來結構構件的累積應力的，這個問題也是制約著橋梁工程結構的加固設計工作快速發展的重要問題之一，因此這也是日后所有的橋梁建設行業的研究學者應該研究、分析和解決的最重要的課題。

我們對我國橋梁工程出現病害的主要原因以及我國橋梁工程加固設計的主要方法進行了詳細的分析和探討。在對橋梁工程的結構進行加固設計的過程中，應注意綜合利用各種類型的加固設計方法，應盡量減輕原橋梁結構的負擔，只有將對橋梁結構的加固補強工作的工程量壓縮到最少時，才能夠更好地發揮橋梁結構的使用性能，才能夠盡可能的延長橋梁結構的使用壽命，才能夠真正地保證我國交通運輸行業的暢通無阻，才能夠更好地促進我國橋梁建設行業的健康發展。

參考文獻

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