公路橋梁上部結構加固技術

李丹青

（邢臨高速公路管理處，河北 邢臺054001）

0 引言

橋梁加固，通俗地講，指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，也就是要針對橋梁所發生的不能滿足繼續使用的狀況進行處理。

隨著我國經濟的發展，交通運輸量迅速增大，道路行車密度和車輛軸重不斷增大，勢必造成公路橋梁負荷不斷加重，加之舊橋部分老化、破損或受原設計標準的限制，因此，從整體而言，公路橋梁已不能適應現代交通運輸的需要。

公路橋梁需要加固的原因主要有以下幾類：預制拼裝梁板由于荷載造成裂縫；單板受力；因設計失當或施工質量差導致結構先天不足；大跨徑箱梁下撓開裂；沿海地區由于環境因素造成的結構鋼筋腐蝕，混凝土剝落，氯離子侵蝕；西北、華北地區季節性河流導致橋梁下部結構嚴重侵蝕；受到南方地區雨水河流沖刷，不合理挖沙導致基礎嚴重沖刷；東北地區冬天溫度較低造成的混凝土凍融病害等。

1 橋梁的加固原則

橋梁加固首先根據橋梁的現有技術狀況、病害、車輛通行的需要以及將來交通發展的趨勢，對加固的必要性和可行性做出分析和判斷，然后對各種加固方案的技術經濟效果進行比較，選擇合理的加固方案。一般應符合下列要求：比重建新橋節約60%～70%以上的費用才是可行的、有意義的，因為要考慮因加固橋梁中斷交通造成的經濟損失；橋梁經加固后，其結構性能、承載力和耐久性都能滿足使用要求；橋梁下部結構具有足夠的潛力，能滿足加固后的橋梁對基礎的要求；對加固技術的先進性、經濟性及耐久性等進行全面綜合評價，力爭采用各種指標較好的加固方案。

橋梁加固應在不斷總結經驗和技術進步的基礎上形成專門規范，同時要重視對加固后的橋梁進行檢測和觀察，以評價加固效果。橋梁加固后的上部結構通常是用靜載或動載試驗，將試驗結果與加固設計的計算結果進行對比，來判斷橋梁加固成功與否。但對下部結構而言，不方便進行荷載試驗，可通過其頻率變化來定量評估橋墩的加固效果。

2 橋梁加固的分類

從加固部位來分，橋梁加固可分為上部結構加固、下部結構加固。上部結構加固可分為主動加固和被動加固兩類。主動加固使結構的應力狀態重新分布，改變結構強度和剛度，承擔活載和部分恒載。主動加固適用于正常使用極限承載、承載能力或適用性不足等情況。被動加固對應力狀態和剛度改變不大，承擔少量不足的活載效應，此類加固適用于極限承載能力少量的不足，基本滿足能正常使用要求，無危險狀況等情形。

橋梁上部結構加固有常用方法有：加大截面法、粘貼加固法、體外預應力加固法、增加輔助構件法和體系轉換法等。橋梁下部結構加固常用方法有：擴大基礎加固法、高壓旋噴注漿加固法、鋼筋混凝土套箍及外包鋼板等。需要說明的是，這些加固方法的應用并不是單一的，必須根據實際情況來選擇加固的方法或者多種方法結合使用，并且在使用這些方法加固之前，必須先將橋梁的裂縫、麻面等病害處理完。

3 上部結構加固方法

3.1 粘貼鋼板加固法

3.1.1 優點

技術先進，性能良好；占空間小，不影響結構外觀；加固施工周期短，材料用量少，施工工藝簡單。

3.1.2 適用范圍

鋼筋混凝土受彎、受拉和受壓構件；無化學腐蝕地區的結構構件；混凝土標號不能過低的構件。

3.1.3 材料要求

膠黏劑彈性模量要高，線膨脹系數要小，韌性和耐久性要好；鋼板采用Q235 鋼板為宜；鋼板、連接螺栓及焊縫的強度設計值按現行鋼結構設計規范規定采用。

3.1.4 施工的構造要求

基層鋼筋混凝土受彎構件標號不應低于C20，預應力混凝土構件不應低于C30；干粘粘鋼鋼板厚度以2～6mm 為宜，一般取4mm，濕粘一般取8mm；錨固長度對于受拉區不得小于200t亦不得小于600mm；對鋼板及其臨接的混凝土表面應進行密封防水防腐處理。

施工工序如圖1所示。

圖1 粘貼鋼板加固法施工工序

3.2 碳纖維片加固

3.2.1 優點

輕質高強、操作簡單、易于粘貼不銹蝕。

3.2.2 適用范圍鋼筋混凝土受壓柱，以提高延性、耐久性的加固；亦可用于梁、板的加固。

3.2.3 施工構造要求

碳纖維片加固施工構造要求包括抗彎和抗剪構造要求。

抗彎加固構造要求為：

（1）條形碳纖維片材應盡量并列布置；

（2）盡量避免碳纖維片材的搭接；

（3）碳纖維片材的尾端宜采取可靠地錨固措施；

（4）當梁板的正彎矩區粘貼加固時，對于跨徑在20m以內的，宜將碳纖維片材末端延伸至支座邊緣，當跨徑大于20m時，碳纖維片材截斷位置應滿足應滿足錨固長度的要求；

（5）板的抗彎加固時，碳纖維片應采用多條密布方案。

抗剪加固構造要求為：

（1）在截面上的轉角處粘貼碳纖維片材時，轉角的最小半徑不小于30mm，抗剪加固最好采用封閉粘貼或U形粘貼，條件不允許時也可采用側面粘貼，且宜設端部錨固措施；

（2）當采用碳纖維片材條帶粘貼間隔粘貼時，其凈間距不應大于現行《公路橋梁加固施工技術規范》規定的最大箍筋間距的0.7倍；

（3）為提供水散發的路徑；

（4）不提倡碳纖維片材的大面積粘貼。

碳纖維片加固施工工序如圖2所示。

圖2 碳纖維片加固施工工序

3.3 橋面補強層加固

3.3.1 優點

在主梁頂面加鋪一層鋼筋混凝土層，與原有結構形成整體；增大橋面板或主梁有效高度和受壓截面；增加橋面整體剛度；提高橋梁承載能力。

3.3.2 適用條件

適用于主梁或橋面板承載力不足、剛度不夠或鉸接梁板的鉸縫不能有效傳力，受橋面補強層厚度限制的情況，這種加固方法主要適用于中小跨徑的橋梁。

3.3.3 材料要求

錨固筋應采用螺紋鋼筋以增加握裹力，保證新舊混凝土的結合；補強層的混凝土除應具有黏結力強、收縮小、抗裂性能高等特點外，還應該具有足夠的韌性、沖擊能力和抗滲性；植筋膠應具備黏結力強、耐久性好、快硬性和低毒、無害等特性，一般可采用環氧樹脂類黏結材料；界面劑應對混凝土黏結力強，抗化學腐蝕，強度高，可用于潮濕表面，并有適當的操作時間。

3.3.4 施工構造要求

橋面表面應做成凹凸深度不小于4mm 的粗糙面，無表面浮漿，集料外露清晰，亦可在表面涂刷界面劑以加強新舊混凝土的黏結。避免使用大型設備銑刨，注意對拱起部位的銑刨。新增厚度不宜小于10cm，新舊齡差大，應防收縮，必須注意養護。結合面應植入結合抗剪鋼筋，間距不應大于50cm，直徑不大于80mm，也不應小于20mm。拉坡很重要。

橋面補強層加固施工工序如圖3所示。

圖3 橋面補強層加固施工工序

3.4 增設主梁加固法

要保證新舊主梁的整體性，新舊主梁間橫隔板和翼板聯結要加強，可設置貫穿全橋寬的拉緊鋼筋，以增強橫行整體性。新舊主梁的聯結工序應在新梁拆除模板之后進行，以免新梁荷重增加舊梁的附加應力。

3.5 體外預應力加固法

改變原結構內力分布并降低原結構受力水平，使一般加固結構中所特有的應力應變滯后現象得以消除，后加部分與原結構能較好地共同工作，結構的總承載能力可顯著提高，適用于采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應力狀態下的大跨徑橋梁。

4 結語

隨著高速公路運營的時間逐漸增長，橋梁的病害也逐年增加，及時地對橋梁的進行加固或預防性加固是很有必要的，根據病害種類的不同選擇不同的加固方法，也是負責高速養護的工作人員必備的能力。

[1] JTG/T J23—2008，公路橋梁加固施工技術規范[S].

[2] JTG/T J22—2008，公路橋梁加固設計技術規范[S].