服役橋梁的加固技術

徐 曼 玲，　王　舜

(中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，重慶　401320)

服役橋梁的加固技術

徐 曼 玲，王舜

(中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，重慶401320)

摘要：介紹了官地水電站對外交通公路改造工程A合同段安寧河大橋的加固改造過程，總結了加固改造的內容及原則，對加固改造的方法進行了比較分析，可為舊橋加固改造的選擇提供依據。

關鍵詞：服役橋梁；舊橋；加固；技術

隨著交通事業的迅速發展，現有橋梁一般均為超負荷工作，其承載能力和通過能力均不能滿足要求。解決此問題的方案通常有兩種可供選擇：一是重建法或換梁法。前者的做法是將不能滿足承載力要求和通過能力要求的舊梁拆除；而后者是將舊橋的主梁全部換下，架設強度等級高的新梁；二是加固法。該法主要是對有缺陷的橋梁進行維修和加固。加固法要比其他的方法在施工及造價方面更具有優勢，而且加固法所需的費用一般為建新橋的1/10至3/10。顯然，橋梁的加固與維修具有明顯的現實價值。

1橋梁加固改造的技術途徑及設計原則

1.1主要技術途徑

橋梁加固一般是通過對構件進行補強和結構性能的改善來恢復或提高現有橋梁的承載能力,以延長其使用年限，適應現代交通運輸的要求。其改造的主要技術途徑有：加強薄弱構件、增加輔助構件、改變結構體系、減輕恒載、加固墩臺及基礎等。

1.2加固方案的確定原則

(1)橋梁加固是對橋梁構件進行維修和加固，以提高局部或整座橋梁的承載能力或通過能力。因此，橋梁的加固改造工作一般是以不改變橋梁原有結構形式為原則，只有在特殊的情況下才改變其原有的結構形式。

(2)橋梁加固有多種形式，需根據舊橋的使用狀況、承載能力的減弱程度及今后的任務而具體實施。

(3)要從投資少、功效快、不中斷交通、技術上可行、有較好的耐久性等方面確定采用何種加固方案。

2橋梁加固的幾種常用方法

2.1加大截面加固法

在梁底面或側面增大尺寸，增配主筋，以提高梁的有效高度和抗彎承載力，從而提高梁的承載力，其特點為：

(1)施工時需對舊梁面進行鑿毛以加強新舊混凝土的結合，但其操作麻煩，工作量大；

(2)加固效果顯著，適用于梁橋及拱橋的加固。

2.2預應力加固法

預應力加固法是采用外加預應力的鋼拉桿對受拉區進行加固，以抵消部分自重應力，起到卸載的作用，從而能較大幅度地提高橋梁的承載能力,適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后所占用空間小的橋梁，其優點是：

(1)在自重增加很小的情況下，能夠大幅度改善和調整原結構的受力狀況，提高承重結構的剛度及抗裂性能；

(2)由于承重結構自重增加小，故對墩臺及基礎受力狀況影響很小，能夠極大地節省對墩臺及基礎的加固費用；

(3)對橋梁營運影響較小，可在不限制通行的條件下進行加固施工。

2.3外部粘鋼加固法

外部粘鋼加固法是一種采用化學粘結劑將鋼板直接粘貼在混凝土構件的受拉緣或薄弱部位，使之與構件形成受力整體以提高其承載力、增大延性、剛度,滿足正常使用要求的加固方法。其優點是：

(1)不需要破壞被加固的原結構的尺寸；

(2)施工工藝簡單，施工質量較易控制；

(3)施工工期短。

2.4粘貼FRP加固法

粘貼FRP加固法是采用高強度或高彈性模量的纖維復合材料，將專門配置的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構件表面，使之與原構件形成整體共同受力的加固方法。

目前,結構工程中常用的FRP材料有玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)和芳綸纖維(AFRP)3種，其中以碳纖維增強復合材料(CFRP)應用更多。筆者在文中著重概述了采用CFRP的加固方法及實際工程應用。

碳纖維布纖維方向分為單向和雙向兩種,其中以單向布應用為主。碳纖維布具有較高的強度重量比和剛度重量比率、良好的抗疲勞性及高的耐久性、耐腐蝕、熱膨脹系數低等特點。

與其他加固方法相比,碳纖維布加固技術的優勢主要體現在:高強、高效,可設計性強；基本不改變原結構外觀，不會對原結構造成損害；運輸、儲存、施工更方便、快捷，容易保證施工質量而且后期維護費用低；其化學結構穩定，在對氣候的適應性、腐蝕性以及抗疲勞性能等方面更加突出。但應用此法對橋梁進行加固時,應充分考慮纖維的方向布置,合理的材料連接方式、連接尺寸、連接位置、粘結材料的性能指標等。尤其是施工過程的質量控制一定要按正常的施工程序進行,否則將會影響橋梁加固的效果。

3應用實例

安寧河橋橋長227.4 m，上部結構為11跨、單跨長度為20.2 m簡支普通混凝土T型梁，橋寬11 m，下部結構為雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎。該橋于1990年修建，設計荷載標準為汽—20、掛—100。為滿足雅礱江官地水電站的重大件運輸(300 t)，決定對該橋進行加固處理。經過加固處理后的該橋荷載設計等級為公路Ⅰ級，掛—300級。

3.1加固前橋梁的病害調查

在確定加固方案前,對舊橋現狀進行了全面調查。根據實際損壞情況，對2～4孔的18片主梁、支座、橋墩(臺)進行了細致的檢查。

3.1.1主梁

施工質量較差,各部位尺寸沿跨徑不一致。單根主梁最多發現裂縫51條,裂縫寬度最寬為4 mm。既有豎直裂縫,也有斜裂縫、水平裂縫,斜裂縫與水平方向夾角為40°～80°。豎向裂縫主要分布在主梁腹板下部(主要在跨中范圍內)且下寬上窄；斜裂縫主要分布在端部4 m范圍內；水平裂縫主要分布在梁端。主梁局部鋼筋外露并有銹蝕。

3.1.2其他

支座附近主梁混凝土有壓碎現象。部分欄桿傾斜，泄水孔堵塞，橋面上梁間隙較大，車輛通過時振動大、噪聲大。

3.2加固設計

加固材料采用日本原裝進口的、型號為TU-TH-300的碳纖維片材，設計樹脂材料采用與TU-TH-300碳纖維片材相配套的Ha84樹脂。計算時,考慮到碳纖維片材與主梁混凝土之間的密合性,對材料的抗拉強度設計值取用折減系數0.8。經計算,主梁跨中底部碳纖維材料厚度需0.25 mm,故采用2層。

3.3加固要點

碳纖維材料粘貼施工時應從梁底至梁肋頂部方向進行。先對混凝土表面作清洗處理,配置并涂刷底層樹脂、配置找平材料并對構件表面進行清平處理、配置并涂刷浸漬樹脂或粘結樹脂。粘貼時碳纖維布應與混凝土表面完全密合，粘貼完畢再次對其表面進行防護處理。

3.4評定

對原有橋梁進行現場靜載試驗，測定加固后橋梁控制截面的應力(應變)、撓度等技術參數，鑒定其承載能力。經過加固處理后，該橋荷載設計等級為公路Ⅰ級，掛—300級，依據橋梁荷載試驗規范并根據此荷載下跨中各T梁的最不利內力(彎矩)，現場荷載試驗通過等效加載方式測得試驗斷面中的最不利內力值達到設計最不利內力值的101%～105%，滿足承載力設計要求。

對所測數據進行分析可以看出，碳纖維加固的方法切實有效，加固后的主梁具有一定的承載潛力。

4結語

筆者介紹了當前舊橋加固的幾種主要方法，

著重探討了碳纖維材料在舊橋加固中的應用。通過具體的加固實例，說明經過碳纖維布加固的橋梁構件能大幅度提高梁板的抗彎、抗剪性能，并能提高橋梁構件的剛度和延性，起到抑制開裂和降低撓度的作用。可以相信：這種新材料、新工藝在經過更多的工程實踐檢驗和完善后會有更大的應用前景。

徐曼玲(1982-)，女，天津市人，工程師，碩士，從事水利水電工程技術與合同管理工作；

王舜(1981-)，男，重慶長壽人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與合同管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

ABSTRACTFirstly , Anning River bridge reinforcement option in Contract A of the access road improvement project of the Guandi hydropower project is described. Then the reinforcement works and the principles are summarized .Finally the comparative analysis on the reinforcement methods is performed , which provides the basis for selection of the existing bridge reinforcement options.

Reinforcement Technology for Existing Bridge

XU ManlingWANG Shun

(The Eighth Detachment of Armed Police Hydropower Troops, Chongqing, 401320,China)

Key words:service ; existing bridge ; reinforcement ; technology

收稿日期:2015-07-10

文章編號:1001-2184(2015)04-0001-02

文獻標識碼:B

中圖分類號:U445.6;U445.3;U442.5;U447

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