橋梁加固與改造技術(shù)的探討

潘盛向

(貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司)

1 對(duì)現(xiàn)役橋梁進(jìn)行加固應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)現(xiàn)役橋梁進(jìn)行加固的方法多種多樣，針對(duì)不同類型的橋則需要選擇不同的加固方法。在加固之前一定要明確橋梁出現(xiàn)病害的程度，然后確定在加固的過(guò)程中應(yīng)該選擇哪種方法。

1.1 判定現(xiàn)役橋梁是否需要進(jìn)行加固的主要標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)役橋梁出現(xiàn)下述任意一種情況就需要采取恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行加固:

(1)橋梁的承載能力無(wú)法達(dá)到強(qiáng)度要求。根據(jù)通常情況下車輛對(duì)現(xiàn)役橋梁產(chǎn)生的承載能力進(jìn)行檢測(cè)，如果橋梁無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度要求，就需要加固改造。需要注意的是如果通行過(guò)程中重型車輛持續(xù)增加，現(xiàn)役橋梁承載能力過(guò)低則需要進(jìn)行加固改造;如果整條路線上的承載能力一致，需要對(duì)承載能力較低的部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸獭?/p>

(2)在經(jīng)過(guò)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)役橋梁的應(yīng)力如果超出極限就需要采取恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行加固。

(3)如果橋梁的通行能力受到了寬度的限制，需要進(jìn)行拓寬、加固處理。

(4)橋梁結(jié)構(gòu)在局部位置甚至整體都出現(xiàn)剛度不足的情況，需要對(duì)其進(jìn)行加固除處理。

(5)如果在通行特殊重車的過(guò)程中，現(xiàn)役橋梁的承載能力無(wú)法達(dá)到相應(yīng)條件則需要臨時(shí)采取恰當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)其進(jìn)行加固。

橋梁可以說(shuō)是整個(gè)交通建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施中的一個(gè)重要組成部分，在加固的過(guò)程中要求的技術(shù)含量以及經(jīng)濟(jì)含量都非常高，這就要求在選擇加固方法時(shí)進(jìn)行技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)對(duì)比，選擇最恰當(dāng)?shù)募庸檀胧?/p>

在對(duì)現(xiàn)役橋梁加固的過(guò)程中需要考慮到下述兩個(gè)因素，首先，應(yīng)該根據(jù)目前所使用的加固技術(shù)、橋梁出現(xiàn)病害的程度、車輛荷載的要求以及未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)等，對(duì)橋梁加固的必要性進(jìn)行準(zhǔn)確判斷;其次，對(duì)多種加固方法進(jìn)行技術(shù)上以及經(jīng)濟(jì)上的衡量和對(duì)比，選擇最佳方案。

1.2 對(duì)橋梁進(jìn)行加固過(guò)程中選擇的方案需要遵循下述三個(gè)原則

(1)現(xiàn)役橋梁在經(jīng)過(guò)加固之后，不論是承載能力還是耐久性等各個(gè)方面的指標(biāo)都應(yīng)該達(dá)到相關(guān)要求;

(2)在對(duì)橋梁進(jìn)行加固的過(guò)程中不能改變其原有結(jié)構(gòu)，通常會(huì)適當(dāng)?shù)募哟髽蛄菏芰孛娼孛妗?duì)受損構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)，或者還可以通過(guò)采用其他方法來(lái)有效的加大承載力;

(3)在判定橋梁下部結(jié)構(gòu)具有的承載力時(shí)，如果基礎(chǔ)承載力小是由于基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降或者位移等現(xiàn)象引起的，這就需要先進(jìn)行橋梁下部結(jié)構(gòu)的加固，在完成加固后能夠滿足橋梁自重以及荷載的要求。

2 橋梁加固原理

在交通荷載的作用下，通常梁式橋梁的結(jié)構(gòu)普遍采用受彎結(jié)構(gòu)，承受著荷載造成的彎矩作用，按照力學(xué)原理，其計(jì)算公式

式中:σ為表示在荷載作用下，主梁造成的拉應(yīng)力或者壓應(yīng)力;M為荷載對(duì)主梁造成的彎矩;W為橋梁主梁截面產(chǎn)生的幾何抗彎彈性模量。

從公式中可以知道，梁式結(jié)構(gòu)橋梁主梁的受力情況主要是由下述三個(gè)因素決定的，分別是荷載形成的內(nèi)力，主梁材料本身具有的強(qiáng)度以及由主梁截面面積產(chǎn)生的幾何特性等。

雖然到目前為止在進(jìn)行梁式橋梁的加固改造過(guò)程中能夠采用的方法有很多，但是這些方法所遵循的基本原理都是一樣的遵循力學(xué)原理，不僅要考慮對(duì)橋梁產(chǎn)生影響的外界因素，還要綜合考慮橋梁內(nèi)在發(fā)生的改變來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)和改造，有效的提高橋梁的承載能力。

3 通過(guò)改變橋梁的結(jié)構(gòu)性能來(lái)提高主梁具有的承載能力

3.1 進(jìn)一步增大主梁具有的截面面積

增加主梁截面面積的方法主要包括增加主筋，進(jìn)行現(xiàn)澆、噴射以及外包混凝土，增加橋面的厚度等。從上文的公式(1)中我們可以知道，通過(guò)增大主梁具有的截面面積來(lái)對(duì)橋梁進(jìn)行加固和改造，主要目的是能夠增加主梁具有的幾何抗彎模量，如果交通荷載形成的內(nèi)力不發(fā)生改變或者荷載等級(jí)出現(xiàn)一定程度的提高，那么就可以改變主梁截面面積有效的降低其所承受的拉力。

3.2 進(jìn)一步增加主梁具有的強(qiáng)度

增加主梁強(qiáng)度的方法主要包括利用環(huán)氧砂漿進(jìn)行鋼板的粘貼以及利用碳纖維布或者芳綸纖維布等具有高等級(jí)強(qiáng)度的材料進(jìn)行加固和改造。從上文的公式中我們可以知道，保持主梁截面面積大小不變，通過(guò)增強(qiáng)主筋的強(qiáng)度，如果交通荷載形成的內(nèi)力不發(fā)生改變或者荷載等級(jí)出現(xiàn)一定程度的提高，就使得荷載形成的拉應(yīng)力低于補(bǔ)強(qiáng)材料所具有的強(qiáng)度。

4 從結(jié)構(gòu)體系上適當(dāng)?shù)恼{(diào)整主梁具有的內(nèi)力來(lái)有效提高主梁承載力

降低主梁所承受的荷載內(nèi)力的主要方法包括適當(dāng)?shù)母淖儸F(xiàn)役橋梁的結(jié)構(gòu)體系，通過(guò)采取外加預(yù)應(yīng)力的方式有效的將主梁結(jié)構(gòu)從原來(lái)的彎曲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為壓彎結(jié)構(gòu)以及通過(guò)加斜支撐來(lái)有效的改變橋梁跨徑等。

5 結(jié)論

總而言之，不管我們采用什么樣的加固和改造方法，是從外部因素的角度對(duì)主梁具有的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行加固和改造，還是從結(jié)構(gòu)體系上來(lái)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整主梁具有的內(nèi)力，它們所遵循的基本原理都是為了盡可能的降低主梁所承受的拉應(yīng)力，提高主梁承受拉應(yīng)力的能力，以及最大程度上提高橋梁具有的承載力。

[1]趙彤，謝劍.碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)[M］.天津大學(xué)出版社，2000.

[2]張繼文，岳麗婕，呂志濤，顧明亮.混凝土梁側(cè)面粘貼CFRP布的結(jié)構(gòu)加固性能的試驗(yàn)研究[J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2002.

[3]葉列平，崔衛(wèi)，岳清瑞，等.碳纖維加固混凝土構(gòu)件正截面受彎承載力分析[J］.建筑結(jié)構(gòu)，2001.

[5]邵容光.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M］.人民交通出版社，1987.

[6]高本立.碳纖維片材加固混凝土構(gòu)件正截面受彎承載力設(shè)計(jì)[J］.建筑結(jié)構(gòu)，2002.