橋梁的加固與維修技術應用

摘要：預應力加固即在加固過程中建立永久的，與外部荷載作用相反的內力以及內應力，以達到消除結構或構件的小部分的外力，改善預應力在不同條件下的變形性能，提高公路、橋梁的堅固強度，從而提高承載力，確保結構安全地工作，達到加固的主要目的。本文對公路橋梁施工中預應力加固技術進行了探討。

關鍵詞：公路橋梁；施工；預應力；加固技術；探討

隨著經濟的發展，各類重型車輛數目爆發式的增長，加重公路橋梁的負擔。一部分舊橋在設計之初就缺少長遠的計劃，甚至部分老化、破損嚴重。對已經不能適應現代交通運輸要求的舊橋，研究相關的維修與加固方法并要求進行施工，提高橋梁的承載力，確保交通安全運輸。預應力加固即在加固過程中建立永久的，與外部荷載作用相反的內力以及內應力，以達到消除結構或構件的小部分的外力，改善預應力在不同條件下的變形性能，提高公路、橋梁的堅固強度，從而提高承載力，確保結構安全地工作，達到加固的主要目的。

1 橋梁維修加固原則

1.1根據不同橋梁的結構和材料特點，在成本可控的前提下，采用不同的加固維修方法，更換或修復損壞的橋梁構件，使橋梁整體恢復到原有的設計承載能力，保證橋梁的設計使用壽命。

1.2對一些通過加固維修不能恢復原有設計承載能力但又必須繼續使用的橋梁，要確定好加固后橋梁的實際荷載等級和橋梁的剩余使用壽命。

1.3一般情況，不宜通過橋梁加固提高原有橋梁的設計承載能力；也不宜通過橋梁加固改變橋梁的結構受力體系。

1.4用于橋梁加固維修的材料必須通過國家權威檢測機構檢測認證、各項性能指標滿足現行規范和設計要求。

2 橋梁加固維修的常用技術

2.1主動加固技術

方法：施加預應力、改變結構體系等，改變結構原有的受力行為。

特點：改善橋梁恒載的內力分配，增加全橋剛度，閉合裂縫，并調整變形。

涉及因素：結構原有內力的狀況、原橋的施工工藝、混凝土的強度、預應力的損失、支座型式、加固的工藝等效果：方法得當可有效的改變結構損傷狀況；方法失誤可加重損傷，甚至垮塌。

2.1.1施加梁體外預應力加固

施加梁體外預應力加固可以較好的提高梁體的抗彎截面模量、減小梁體繞度、減小受拉區梁體裂縫、從而調整原結構的受力狀況，提高剛度及抗裂性。由于自重增加小，減小了對墩臺及基礎受力狀況的影響，可節省對墩臺及基礎的加固量。適用性：可在不限制通行的條件下進行加固施工，既可作為橋梁通過重車的臨時加固手段，也可作為永久提高承載能力的措施。

施工工藝流程為：施工準備→放樣確定轉向塊、錨固塊的位置→鉆孔、種植鋼筋→綁扎鋼筋、預應力孔道、立模澆筑混凝土→穿索、張拉、錨固→梁體病害修復→清理場地，竣工驗收。

2.1.2 增加隔板加固

增加橫隔板加固可以明顯改善T型梁橋鉸縫開裂病害，防止病害擴展。

優點：不影響橋下凈空，對原橋景觀基本無改變。

適用性：適用于因橫向聯系較差而降低承載力的橋梁上部結構。

增加橫隔板加固只是將相對集中的荷載進行了分散，對橋梁整體承載能力并無實質性的提高。加固效果并不明顯，需配合其他方法同時進行。

施工工藝流程為：搭設支架→確定新增橫隔板位置→混凝土表面清理、鑿毛→探測梁體鋼筋位置→鉆孔、植筋→連接橫隔板主筋、綁扎箍筋→吊模灌注砼及養生→預應力張拉、錨固。

2.1.3 加大橋面鋪裝鋼筋

采用加大橋面鋪裝鋼筋直徑的方法對絞縫開裂病害進行修補，是基于原橋面鋪裝鋼筋網設計直徑過小或網格過大，或由于施工質量原因造成的絞縫開裂病害而進行的維修方法。該方法全部在橋面施工，要求中斷至少半幅交通。

適用性：適用于允許中斷交通的小跨徑T梁或板梁橋。

優缺點：施工時橋上交通受阻，不允許中斷交通的橋梁不宜采用；將增加結構自重產生的彎矩，結構的承載力提高不顯著。

施工工藝流程：交通管制→破碎拆除原橋面鋪裝層→結合面處理→種植鋼筋→鋪設橋面鋪裝鋼筋網→澆筑橋面砼→澆筑橋面其它鋪裝層和恢復→完成加固施工恢復交。

2.1.4 增大截面與配筋加固

增大截面與配筋加固法一般采用在梁底面或側面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，從而達到提高橋梁承載能力的目的。適用性：適用于橋下凈空較高，允許增加主梁高度的情況。

優缺點：加固效果比較明顯，但施工工藝復雜，技術要求較高。對橋下凈空限制的橋梁不適用。

施工工藝流程：施工準備→混凝土表面清理→鉆孔種植錨筋→綁扎補強層鋼筋網→澆筑（噴射）補強層混凝土→竣工驗收。

2.1.5 擴大基礎加固

擴大基礎加固的主要內容為增大基礎的受力面積來提高橋梁基礎的承載力，防止橋梁基礎進一步沉降。擴大基礎加固對原基礎基本不影響，施工安全性較高。施工工藝流程：施工準備→基礎開挖→原基礎混凝土病害及表面處理→鉆孔、種植錨筋→綁扎新增基礎混凝土鋼筋→立模澆筑新增基礎混凝土→基坑回填、完成加固施工

2.2被動加固技術

方法：主要是裂縫修補、粘貼碳纖維、鋼板、補強普通鋼筋等。

特點：不改變結構的恒載內力狀況，方法靈活，可根據裂縫的位置方向隨意設置。

作用：控制裂縫進一步開展，提高橋梁承載能力。

缺點：對已存在的裂縫需壓漿封閉后再進行被動加固。適用范圍：多適用于在恒載作用下承載力滿足要求但活載作用下承載力不滿足的情況，在中小橋和大橋進行加固時常采用。

2.2.1 修補裂縫

施工前應詳細檢查裂縫的走向、分布、縫寬及深度，數量，并進行分類、標記和記錄，根據裂縫寬度，主要采取以下兩種施工方法。

1）表面封閉法，其施工工藝：清理混凝土表面（打磨）→涂刷裂縫修補膠。

2）自動低壓灌注法（壁可法）：施工工藝流程：清理混凝土表面→安裝注入座→封閉裂縫外口→灌注材料稱量并拌和→嚴格按程序注膠→注漿質量檢驗→表面清理、涂裝。

2.3 關于部分常用加固方法的探討

增大截面、體外預應力等加固方法都存在應力滯后的問題：加固前原結構已經承受荷載（即第一次受力），特別是當承載能力不足時，加固前原結構的截面應力、應變水平一般都很高。新加固部分加固后并不立即承受荷載，而是在新荷載（即二次加載）下才開始受力。從而導致整個加固結構在其后的第二次受力過程中新加部分的應力、應變始終滯后于原結構的累計應力和應變。所以，混凝土結構加固計算分析不能夠完全按普通結構概念進行。加固結構的承載力與新舊兩部分的應力差值或應變差值直接相關，與原結構的極限變形值有關，與兩部分材料的應力—應變關系有關。因此，改變結構體系的主動加固方法要慎用。

結束語

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，以確定加固的效果。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，通過其頻率變化來定量評估加固效果。橋梁的加固技術是新技術，為指導加固技術的應用，需提出一整套完整的實用性橋梁檢測、評定與加固成套的技術規范，為我國危舊橋的改造提供技術支持，確保危舊橋的改造工作科學合理，使橋梁加固做到“有章可循”、“有法可依”。