橋梁主要加固方法的比較與加固技術要點的探討

葉恒梅

【摘 要】加固橋梁是提高舊橋抗彎、抗剪承載力、耐久性能以及荷載等級的一種經濟適用的技術措施，本文重點分析了目前用于加固橋梁的幾種主要加固方法的特點，并對其加固技術的施工要點進行了探討。

【關鍵詞】加固橋梁；加固方法；特點；加固技術

0 前言

隨著我國交通事業的迅猛發展，公路橋梁上大型、重型車的行車密度與日俱增，而早期建設的橋梁設計標準低以及趨向老化等問題嚴重影響了公路交通的暢通與安全。利用加固方法對原橋進行補強與維護不但節省了大量的建設資金，而且在短期內解決了橋梁的承載能力與交通需求的矛盾問題。目前，用于加固橋梁的主要方法有加大截面與配筋加固法、粘帖鋼板加固法、體外預應力加固法、碳纖維布加固法。

1 加大截面與配筋加固法及施工要點

1.1 加大截面與配筋加固法

加大構件截面尺寸與配筋是一種適用于跨徑較小的板梁橋和T梁橋的橋梁加固方法，該方法通常是在原橋的橋面板、主梁側面和底面部位澆筑一定厚度的鋼筋混凝土補強層，通過加大構件截面面積以及配筋率來提高橋梁的抗彎強度和抗裂性能。該加固法的優點是：工藝簡單，施工經驗成熟，對原橋的剛度和承載力有較大的提高，尤其是對于加固肋梁橋，效果更好。缺點是：通常在梁底下進行現場施工，影響了通航或通行。養護時間也較長，施工質量不易控制。此外，為了使新舊混凝土結合良好，混凝土鑿毛工作量大，加固區由于鋼筋布置密集，振搗混凝土時不易密實。此法由于加大了主梁自重，對于橋梁下部結構與地基的承載力要求更高。

1.2 加大截面與配筋加固技術的施工要點

采用此加固技術的關鍵之處是確保新舊混凝土結合良好，故施工中應遵循以下施工要點：

1）對原橋梁構件表面進行鑿毛時應打掉混凝土的棱角部分，鑿毛后將塵土和浮渣清除干凈，同時對增加的受力主筋表面進行除銹處理。

2）在原橋梁構件表面進行植筋鉆孔時，不可破壞原構件內部的鋼筋。

3）澆筑新混凝土前，應在舊混凝土表面先抹上水泥漿，以增強新舊混凝土的結合力。

4）為避免因新舊混凝土收縮不同而形成結構內力的重分布，新澆筑的混凝土不宜采用過高標號的水泥，應盡量采用與原構件性能相近的混凝土材料，或者在新澆筑的混凝土中設置鋼筋網加固補強。

2 粘帖鋼板加固法及施工要點

2.1 粘帖鋼板加固法

粘帖鋼板加固法是利用建筑結構膠、環氧樹脂等粘結劑和錨栓將抗拉強度高的鋼板或玻璃鋼粘帖錨固在主梁底部的受拉邊緣或其它薄弱部位，使之與原主梁形成整體共同抵抗彎矩與剪力，以達到限制裂縫的開展，提高橋梁結構承載力與耐久性的目的。該加固法的優點是：工藝簡單，耗材少，增加的自重小，加固部位靈活，施工快捷，施工質量可靠，不改變原構件的外形尺寸，基本不影響橋下交通。不足之處是：粘結劑本身的質量和耐久性能會直接影響到橋梁的加固效果。此外，為防止鋼板銹蝕，粘帖鋼板加固后需要進行表面防護，故增加了后期的養護費用。

2.2 粘帖鋼板加固技術的施工要點

采用此加固技術在施工中應遵循以下施工要點：

1）對加固構件的混凝土表面應先進行打磨，然后用清水將渣滓沖洗干凈。

2）對粘帖鋼板的表面應事先做好除銹處理，焊接鋼板時，焊縫處需進行打磨。

3）粘帖鋼板前應對加固構件進行卸荷，粘帖鋼板時應確保鋼板位置正確，粘結順直。

4）在冬季低溫條件下施工時，需及時對粘結劑進行加溫，為加快粘結劑固化，在鋼板粘結處可用紅外線燈進行加熱。

3 體外預應力加固法及施工要點

3.1 體外預應力加固法

體外預應力加固法是對布置于橋梁受力構件外部的高強鋼材進行張拉而產生無粘結預應力的后張法。體外預應力加固體系主要由體外預應力管道、水泥漿體、錨固裝置和轉向裝置構成。該加固法的優點是：適用于大跨徑的重型橋梁結構，能夠主動調整原結構的應力狀態，有效的限制撓度、裂縫以及顯著提高原橋的承載能力，具有卸荷與加固的雙重效果。此外，該加固法可隨時更換預應力筋便于維護，增加的自重小，對原橋的下部結構受力狀況以及正常交通影響小。不足之處是：體外預應力筋在外界不良環境作用下易腐蝕，且原結構混凝土若出現很大的收縮、徐變以及體外預應力筋發生松弛、斷筋等現象必將影響到橋梁的加固效果。

3.2 體外預應力加固技術的施工要點

采用此加固技術在施工中應遵循以下施工要點：

1）體外預應力筋不僅是整個加固體系的主要受力部位，它還將通過錨具將預應力傳給原橋的主要承載構件，其耐久性也影響著原橋的耐久性，故加固過程中需要給預應力筋涂上環氧樹脂或鍍鋅或在其外部設套管來進行防腐處理。此外，錨固裝置和轉向裝置也應采取防腐措施。

2）體外預應力筋應按以下程序進行張拉：0→10%設計張拉力→105%設計張拉力→回放到100%設計張拉力→頂塞。

3）轉向裝置是加固體外預應力筋的重要構件，也影響著施加預應力的效果，若設計與構造措施不當，預應力筋容易產生較大的摩阻損失。因此，設計轉向裝置時，要確保預應力筋在折角點的位置準確，以防產生附加應力。轉向裝置內預埋管道需要的最小彎曲半徑也應符合規范要求。

4 碳纖維布加固法及施工要點

4.1 碳纖維布加固法

碳纖維布是一種由碳纖維長絲編織而成且具有輕質、高強、耐疲勞、耐腐蝕等良好物理力學性能的柔軟片材。粘貼碳纖維布加固法的加固原理與粘貼鋼板加固法類似，它是利用環氧樹脂類粘結材料將碳纖維布粘帖于橋梁主要受力構件的表面，使之與原結構形成整體共同受力，從而提高結構的剛度和承載力，限制混凝土裂縫的開展，達到加固和補強原結構的目的。該加固法的優點是：加固后的橋梁結構其耐久性與抗疲勞性能變得更好，后期維護費用也較低；對原橋梁的整體性、結構自重、外觀尺寸、橋下凈空幾乎沒有影響；成型方便，質量可靠，施工快捷，無需大型的施工設備，可操作性與適應性強，可用于加固各種類型、各種形狀的橋梁構件。不足之處是：環氧樹脂類粘結材料在溫度超過60℃時會發生軟化，而橋梁結構在夏季陽光的直射下其溫度通常會超出60℃。

4.2 碳纖維布加固技術的施工要點

采用此加固技術在施工中應遵循以下施工要點：

1）為保證粘貼的碳纖維布平整密實，粘帖碳纖維布前，應先將被加固構件混凝土表面的污物、渣滓清除干凈并保持干燥。對構件進行打磨之前，需除掉表面劣化的混凝土，再將其修復平整。結構的裂縫處，應先用環氧樹脂涂抹封閉。

2）粘帖碳纖維布時，盡量不要彎折，以防斷絲。粘帖過程中，應反復對碳纖維布進行多次滾壓，盡量排除氣泡。

3）為確保碳纖維布的粘帖質量，當氣溫高于60℃時，應采取隔熱措施進行防護。當氣溫低于5℃，相對濕度大于85%時，應暫停施工。

5 橋梁加固方法的選用原則

綜上所述，橋梁常用的加固方法有多種，在工程實踐中應按照以下原則進行合理選擇。第一，通常先考慮選擇耗材少、施工設備簡單、對原結構的損傷小、不影響交通、經濟有效且后期維護工作量小的加固方法；第二，進行橋梁加固時，一般不改變原主體承載結構的形式，只有在復雜的情況下，并兼顧經濟性原則，可考慮采取改變結構形式的加固方法；第三，所選的加固方法應確保加固后的橋梁結構其強度、剛度和耐久性均能滿足設計規范及使用的要求。

6 結語

總之，橋梁的各種加固方法都各有利弊，只有具體考慮原橋的現狀、特點、加固要求、承載能力減弱的程度以及日后交通量等因素，做到因地制宜、合理選擇，并重點把握各種加固技術的施工要點，才能達到理想的加固效果，從而全面消除交通安全隱患，提高橋梁的通行能力。

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[責任編輯：田吉捷]