淺談城市橋梁的加固維護管理

■莫 偉 ■成都市城市道路橋梁管理處，四川 成都 610000

橋梁工程自修建開始至使用壽命期滿，是一個漫長的過程，短則五十年、長則一百年，期間要經歷諸如洪水、地震等自然災害，也要經歷撞擊、火災、超載等不利影響因素，兼橋梁本身的疲勞破壞、開裂、強度降低等不利作用，需要城市橋梁維護人員在橋梁的使用過程中，充分利用新型的檢測方法，準確的診斷橋梁病害，在分析、計算、實驗的基礎之上，采用新工藝、新技術，主動的防治病害進一步發展、使橋梁達到設計使用壽命，保證國家和人民的人生財產安全，為城市的穩定與發展做出貢獻。

但是，我國橋梁養護事業起步較晚，經驗總結和四新技術的推廣力度還不夠，養護人員的專業素質和養護事業的制度化建設同發達國家相比還有很大的差距。傳統的加固方法是通過結構膠將新構件加在既有橋梁之上，需要在橋梁充分卸載之后進行，需要較長時間的養護，以便新加構件和結構膠的強度得到充分發展，城市橋梁的加固不同于新建橋梁，它是一項極其復雜的系統工程，須以原有基礎為立足點，綜合分析其客觀條件，此外，加固結構多為新舊組合結構，我們在設計計算時需要考慮其協調性和整體性，在加固施工時還要充分考慮到原有結構物的影響［1］。新型的加固技術，主要采用高強度的碳纖維條帶，利用錨具施加預應力，對橋梁施加主動的預應力，在改善加固效果的同時，縮短了加固養護周期，對于城市的交通恢復具有特別意義。

1 橋梁病害成因

橋梁結構應具有足夠的強度，以承受其自重和外部荷載;結構各部必須具有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產生過大的撓曲和變形;結構要具有較高的耐久性，以保證其在正常工作年限內正常使用［2］。由于作用荷載的隨機性、材料強度的離散性、制造與施工質量的分散性、計算假定的近似性，致使在長期使用過程中橋梁結構產生病害，其具體原因如下:(1)現今城市橋梁依據《城市橋梁設計荷載標準》(CJJ 77-98)設計，現在的車流量遠大于當時規劃設計。(2)原來大量使用的空心板等橋型不盡合理。(3)監理制度實施之前，過程驗收和檢查不嚴格;材料等級明顯偏低。(4)無橋梁養護規劃，沒有及時消除己產生的病害;養護設計方案不盡合理，不科學的加固反而加重了橋梁病害。(5)自然災害和意外事故加重橋梁破壞。

2 橋梁加固的一般流程

在城市橋梁發現病害或者檢測出強度不滿足使用要求后，需按照養護制度進行養護作業，一般可以按照以下順序進行:橋梁檢測—委托設計院一方案設計一確定施工單位一施工一驗收。

3 橋梁加固增強技術

橋梁的增強改造可以分為裂縫病害處置、橋梁結構加固補強、新技術推廣應用，下面介紹其特點及其適用的場合。

3.1 裂縫修補技術

裂縫修補的目的在于恢復結構物的防水性和耐久性，主要技術有:(1)表面處理法。對于小于0.1mm 的微裂縫，通過在其表面涂抹改性環氧樹脂，依靠其良好的滲透性滲透進入微裂紋，以提高結構防水性和耐久性。(2)注漿法(壓力注漿法)，在裂縫中注入改性樹脂，以提高結構的整體性和耐久性。主要注漿材料是改性環氧樹脂，多采用低壓低速注入法。環氧樹脂注入法與粘貼鋼板、粘貼碳纖維并用，可以增強裂縫部位的整體性，是一種防止裂縫繼續發展的好辦法。(3)充填法，這是一種適合于修補活動裂紋裂縫的方法。具體做法是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內嵌補彈性修復膠，要求彈性修補膠具有高彈性、一定的強度和良好的耐久性，實現膠體與混凝土裂紋的同步伸縮。

3.2 橋梁加固增強技術

(1)增大截面加固法。增大主梁截面法主要有增加橋面板厚法和增大梁柱截面法等。增加橋面板厚法即清除原來橋梁橋面的鋪裝層，橋梁的橋板經過施工人員鑿除干凈后，在固定間距安裝施工剪力鍵或者剪力鍵裝置，然后澆筑鋼筋混凝土的鋪裝層，這種加固方法主要用于可以進行交通中斷管制的跨度較小的T 型梁或者板型橋梁。通常情況下施工人員進行加固施工時橋梁交通受到影響，施工技術人員需要首先提高橋梁結構的自重所造成彎矩，橋梁結構的承載能力增加并不明顯。另外提高橋梁混凝土截面法是先將結構結合部位的混凝土清除干凈后，在固定間距顯露出來原來的主題鋼筋，增加固定部位鋼筋將存在的主要固定鋼筋焊接牢固，再利用鋼模灌注新的梁體特殊構造的混凝土構件。這種方法主要應用載橋梁較高，并能夠加固梁體高度的工程現狀上［3］。

(2)粘貼鋼板及復合材料加固法。粘貼鋼板施工方法是在橋梁薄弱表面外包鋼板，鋼板與被加固構件之間充填改性環氧樹脂膠，并采用錨固措施(化學錨栓)使鋼板與被加固橋梁共同受力、協調變形的一種加固方法。依靠改性環氧樹脂膠良好的正粘結力和抗剪切性能，使鋼板與橋梁粘結牢固形成一體，以達到加固補強的作用。

(3)拱圈套混凝土拱加固法。在原主拱圈腹面下增設一層新拱圈，即緊貼原拱圈底面上，澆注或錨噴混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一個新拱圈。

3.3 橋梁結構加固新技術—預應力碳纖維布加固技術

由于橋梁結構的自重較大，造成被動加固的材料與既有橋梁結構存在應變(應力)滯后，影響了加固材料與既有橋梁結構的協同受力變形、降低了加固材料的有效利用率。隨著碳纖維復合材料的發展，其高強、輕質、耐腐蝕的優良特性逐漸被社會接受，但是碳纖維材料的彈性模量與鋼筋混凝土結構差異較大，應變(應力)滯后更為突出。

受制于城市橋梁結構的交通壓力，橋梁的加固維護施工對交通維護和橋梁結構的外觀影響較大，這也促進我國的科研工作者和相關企業不斷的研發新的加固技術。為了解決這個問題，國內某著名企業和高效聯合進行碳纖維預應力化的研究，FAS-CF 于2009 年在石長線曉峰橋取得成功應用。預應力碳纖維條帶加固技術是采用自鎖式錨具對碳纖維布實現有效錨固，并使用特定的錨栓技術和膠黏劑技術快速承受荷載、均勻分布應力、保證在后期使用中的耐久性。

預應力碳纖維條帶技術實現了基本不用中斷交通和改變橋梁外觀，并且通過可靠的技術實現后期的長期觀測，有助于檢測單位和業主單位的日常檢測維護，從而實現社會效益和經濟效益的雙贏。

橋梁的使用需要科學和合理的養護，及時對橋梁病害進行處理，有助于橋梁的百年使用大計。城市橋梁的使用關系國計民生，作為橋梁維護管理人員，建立科學的養護制度、采用新技術并加強加固效果的監測，為橋梁的養護管理更上一個臺階作出貢獻!

［1］屠國海.淺談城市橋梁的加固技術［J］.城市建設理論研究，2013(27).

［2］盛吉崇，鄭志平.淺析道路橋梁結構病害與加固［J］.中國高新技術企業，2009(9).

［3］陳小芳，孫葉萍.對當前城市橋梁的加固技術研究［J］.黑龍江交通科技，2014(1).