淺議連續(xù)箱型橋梁的加固方法

孫秋彥梁西建皇星星陳艷陽(yáng)

1 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院（450000） 2 河南省建筑工程學(xué)校（450000） 3 河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450052） 4 河南省交院工程檢測(cè)加固有限公司（450000）

淺議連續(xù)箱型橋梁的加固方法

孫秋彥1，2梁西建3，4皇星星3，4陳艷陽(yáng)3，4

1 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院（450000） 2 河南省建筑工程學(xué)校（450000） 3 河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450052） 4 河南省交院工程檢測(cè)加固有限公司（450000）

隨著交通量的增加和荷載等級(jí)的提高，原有的橋梁已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今交通的需要。與重建新橋相比，對(duì)已有橋梁進(jìn)行加固，其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。連續(xù)箱型橋梁作為典型的橋梁結(jié)構(gòu)型式之一，由于其整體性好、跨越距離大、自重輕，在我國(guó)公路、城市橋梁中占有相當(dāng)大的比重，針對(duì)該橋型開(kāi)展加固性能研究將具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

連續(xù)箱型橋梁；加固；增大截面與配筋加固法

0 引言

隨著交通量的增加和荷載等級(jí)的提高，由于前期設(shè)計(jì)、施工的先天不足，以及后期養(yǎng)護(hù)維修、加固措施不當(dāng)，原有的橋梁已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今交通的需要，有些橋梁已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的病害。諸如橋面破損、欄桿斷裂、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結(jié)構(gòu)裂紋銹爛、墩臺(tái)斷裂位移、擋墻傾斜錯(cuò)位、錐坡下挫坍塌、墩臺(tái)基底沖空、橋頭路基沖塌、河床護(hù)底沖翻、河道被沖刷嚴(yán)重變遷而危及橋頭路基等[1]。對(duì)于不能適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)臉蛄海绻坎鸪亟?，不僅資金耗費(fèi)巨大，而且在時(shí)間上也不允許，既不科學(xué)，更不現(xiàn)實(shí)。國(guó)內(nèi)已有橋梁加固經(jīng)驗(yàn)表明，梁橋的加固費(fèi)用通常為30%～40%，較重建新橋可以節(jié)省大量的資金，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。因此，加固舊、危橋，恢復(fù)和提高它們的承載能力，使其盡可能地繼續(xù)為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)，是非常有意義的。

1 加固原則

橋梁加固一般是通過(guò)對(duì)構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)和結(jié)構(gòu)性能的改善來(lái)恢復(fù)或提高現(xiàn)有橋梁的承載能力，以延長(zhǎng)其使用年限，適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)囊蟆?yīng)遵循以下基本原則:

1）應(yīng)按現(xiàn)行公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，加固后的橋梁在使用荷載作用下，原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件及新增加結(jié)構(gòu)各部分的強(qiáng)度、剛度及裂縫限值等均應(yīng)符合規(guī)范要求。

2）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)周密考慮并采取必要措施保證新舊結(jié)構(gòu)、新舊混凝土的整體性并能共同工作。新舊結(jié)構(gòu)的混凝土往往會(huì)由于收縮不同而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，從而引起新舊混凝土結(jié)合面因較大的拉應(yīng)力而開(kāi)裂，這將影響結(jié)構(gòu)的整體性。因此，設(shè)計(jì)加固時(shí)應(yīng)注意盡量減小混凝土收縮的不利影響而采取相應(yīng)的措施。

2 加固方法

連續(xù)箱型橋梁作為典型的橋梁結(jié)構(gòu)型式之一，在實(shí)際工程中被廣泛應(yīng)用，針對(duì)該橋型開(kāi)展加固性能研究將具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。目前，常用的加固技術(shù)主要有體外預(yù)應(yīng)力加固法、粘鋼加固法、增大截面加固法和改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法等，但各種加固方法對(duì)不同橋型加固的有效性是不同的。

2.1 預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固是指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件中，施加了一定初始應(yīng)力的一種加固方法。具體來(lái)講，其優(yōu)點(diǎn)是:

1）在自重增加很小的情況下，能夠大幅度改善和調(diào)整原結(jié)構(gòu)的受力狀況，提高承重結(jié)構(gòu)的剛度、抗裂性能，加固效果好，工作可靠，可以減少或限制結(jié)構(gòu)的裂縫和其他變形。

2）由于承重結(jié)構(gòu)自重增加少，故對(duì)墩臺(tái)及基礎(chǔ)受力狀況影響很少，可節(jié)省對(duì)墩臺(tái)及基礎(chǔ)的加固。

3）對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)使用的影響較小，可在不限制通行的條件下完成加固施工；在人力、物力和資金消耗方面也具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

4）預(yù)應(yīng)力加固法既可作為橋梁通過(guò)重車時(shí)的臨時(shí)加固手段，又可作為永久性提高橋梁荷載等級(jí)的措施。

5）體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)能大大縮短施工工期。

6）連續(xù)箱型橋梁體外預(yù)應(yīng)力往往設(shè)置于箱梁內(nèi)部，加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀無(wú)任何影響。

但體外預(yù)應(yīng)力加固法在無(wú)防護(hù)的情況下，不能用于溫度在60℃以上的環(huán)境中,也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)，且該法對(duì)體外索的防銹、防腐要求較高，防腐問(wèn)題在一定程度上增加了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，因此一般不是公路部門首選的加固方法。

2.2 錨粘鋼板加固法

錨粘鋼板加固是采用環(huán)氧樹(shù)脂系列黏結(jié)劑將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉緣或薄弱部位，并植螺桿錨固，使之與結(jié)構(gòu)物形成整體，用以代替需增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，提高梁的承載能力，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果。該加固方法具有如下優(yōu)點(diǎn):

1）工藝簡(jiǎn)便，只需對(duì)被加固構(gòu)件的表面進(jìn)行處理，用環(huán)氧樹(shù)脂將鋼板與之牢固地黏結(jié)，并植螺桿錨固，使鋼板與原構(gòu)件能很好的協(xié)同工作。

2）加固工程不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu)物，也幾乎不增大原結(jié)構(gòu)的尺寸,粘鋼所占空間下，不減小橋梁凈空。

3）加固施工周期短，消耗材料少，粘鋼加固部位、范圍與強(qiáng)度可視設(shè)計(jì)構(gòu)造靈活設(shè)置。

4）加固效果比較明顯。因?yàn)檎充摷庸滩粌H補(bǔ)充了原構(gòu)件的鋼筋不足，而且還通過(guò)大面積的鋼板粘貼，有效地保護(hù)了原構(gòu)件的混凝土不再產(chǎn)生裂縫或使已有的裂縫得到控制而不繼續(xù)擴(kuò)展，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性，提高了原構(gòu)件的承載能力。

但由于鋼板與混凝土存在著剛度變化，結(jié)構(gòu)易在此處開(kāi)裂而導(dǎo)致破壞，使錨粘鋼板達(dá)不到應(yīng)有的抗彎剛度。

2.3 增大截面與配筋加固法

該方法一般用在梁底面或側(cè)面加大尺寸，增配主筋，以提高主粱截面的有效高度，從而達(dá)到提高橋梁承載能力的目的[2]。根據(jù)位置的不同，一般可分為橋面補(bǔ)強(qiáng)加固、箱梁腹板補(bǔ)強(qiáng)加固和底板補(bǔ)強(qiáng)加固。

對(duì)于橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法，造價(jià)省，施工方便；但是增加了上部結(jié)構(gòu)的自重，卻沒(méi)能顯著提高截面的抗彎、抗剪能力，同時(shí)又影響原有橋梁的使用，僅適用于中小跨徑且交通量不大的橋梁，連續(xù)箱型橋梁的加固維修一般很少采用該方式。

對(duì)于底板補(bǔ)強(qiáng)層加固法，效果顯著且不影響原有橋梁的使用；但是施工程序繁瑣，焊接鋼筋時(shí)易燒壞混凝土，新老混凝土接合處易出現(xiàn)裂縫。對(duì)于連續(xù)箱型橋梁來(lái)說(shuō)，底板厚度的增加除增大上部結(jié)構(gòu)自重以外，實(shí)際上對(duì)該橋型承載能力的提高是有限的，承載能力的提高相當(dāng)大部分被結(jié)構(gòu)自重增加所平衡。因此，該方案在連續(xù)箱型橋梁的加固維修中也較少采用。

對(duì)于腹板補(bǔ)強(qiáng)層加固法，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)低，通過(guò)在箱梁內(nèi)部增加腹板厚度來(lái)提高箱梁抗剪能力；但同時(shí)也增大了橋梁上部結(jié)構(gòu)自重，可能會(huì)引發(fā)橋梁其他部位損傷。一般該方法配合其他加固方式，在連續(xù)箱型橋梁中應(yīng)用較多。

2.4 粘貼碳纖維布加固法

碳纖維布加固方法具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，不減小橋梁凈空，并可在不影響或少影響交通的情況下施工,而且從其維修費(fèi)用上看，碳纖維加固一次性投資，其基本的維修工作比其他加固方法至少減少1/2以上，維修周期可以大幅度延長(zhǎng)，從而大幅度降低維修費(fèi)用；但前期投資較大，并且國(guó)產(chǎn)碳纖維還面臨著性能不太穩(wěn)定且離散系數(shù)大、無(wú)高性能碳纖維、品種單一、規(guī)格不全、連續(xù)長(zhǎng)度不夠、未經(jīng)表面處理、價(jià)格偏高等主要問(wèn)題；加上碳纖維本身的一些缺陷，如脆性、耐火性不好等使得這種材料的應(yīng)用受到限制。

3 結(jié)語(yǔ)

因此，在明確各種加固方法對(duì)連續(xù)箱型橋梁加固效率的前提下，將上述加固方法優(yōu)化組合，復(fù)合應(yīng)用不同加固技術(shù)和手段,克服或彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，發(fā)揮相應(yīng)加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，給出合理有效的施工順序，并建立相應(yīng)加固連續(xù)箱型橋梁的施工工藝，使連續(xù)箱型橋梁的加固目標(biāo)和手段更為明確，為該橋型在未來(lái)的加固維修活動(dòng)中提供強(qiáng)有力的技術(shù)參考，是我們亟待解決的問(wèn)題之一。

[1]王有志,等.橋梁的可靠性評(píng)估與加固[M].中國(guó)水利水電出版社,2002.

[2]賀拴海.橋梁結(jié)構(gòu)理論與計(jì)算方法[M].人民交通出版社, 2003.

[3]劉自明.橋梁工程養(yǎng)護(hù)與維修手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4]孟光軍,陳亮.橋梁上部結(jié)構(gòu)加固及其分析[J].中國(guó)科技信息,2005(16):157.