橋梁加固的基本知識及常用方法

劉家駿

橋梁加固，就是通過一定的措施使構件乃至整個結構的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。也就是要針對橋梁所發生的不能滿足繼續使用的狀況進行處理。加固的原因有橋梁耐久性差和年久老化、設計失當或施工質量差等。通過橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性，預防和避免橋梁坍塌造成的人員和財產的損失。

橋梁加固的原因

1、隨著經濟的發展，交通量增大，載重等級發生變化。

2、早年設計的指導思想注重于材料的節省，安全度低，一般來說造成斷面單薄、安全儲備低，其中最典型的是雙拱橋。

3、橋梁耐久性差和年久老化，如磚拱橋。

4、修建的橋梁，因設計失當或施工質量差，也存在加固的問題。

施工難度大

1、已通車的橋梁，有現實的交通需要，因為要在不中斷交通的情況下加固，所以加固時有交通干擾。

2、結構形式的限制，加固的原則一般必須利用原有結構進行，所以受到局限。

3、新老結構的結合是個難題，包含新老結構體系的變化和過渡，還包括新老橋體的接合面。

4、風險大，凡是要加固的橋梁，多半是危橋，結構已處在不利狀態，對舊橋有的缺乏原有的設計資料和施工記錄，結構內部情況不詳，現有受力情況不一樣，很難確定其受力極限，給舊橋加固帶來了風險。

加固原則

首先根據橋梁的現有技術狀況、存在病害、車輛通行的需要以及將來交通發展的趨勢，對加固的必要性和可行性作出分析判斷，然后對各種加固方案的技術經濟效果進行比較，選擇合理的加固方案。一般應符合下列要求：

1、比重建新橋節約60-70%以上的費用才是可行的，有意義的。包括因加固橋梁中斷交通造成的經濟損失。

2、橋梁經加固后，其結構性能、承載力和耐久性方面都能達到使用上的要求。

3、橋梁下部結構具有足夠的潛力，能滿足加固后的橋梁對基礎的要求。

4、對加固技術的先進性、經濟性及耐久性等進行全面綜合評價，力爭采用各種指標較好的加固方案。

常用加固方法

1、橋面補強層加固法

將原橋面鋪裝全都鑿除或鑿毛，然后加鋪一定厚度的補強層，以增大主梁有效高度及改善橋梁荷載橫向分布能力，從而提高單梁承載能力或橋梁結構整體承載能力。

2、粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法是以樹脂粘結鋼板與混凝土的結構加固法，其施工快速、現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業，對生產和生活影響小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響。但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平，適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。

3、加大截面加固法

加大截面法，也稱為外包混凝土加同法，是用增大混凝土結構物的截面面積和配筋進行加固的一種方法。這種加固方法要求被加固的橋梁下部結構能夠承受更多的自重，能夠提供更高的承載力。通常情況下，以加厚橋而飯或加大主粱的梁肋寬度為主。

4、錨噴混凝土加固法

從隧道施工中轉化而來的加固方法，主要用于因支點截面尺寸偏小而導致的抗剪強度不足的混凝土梁的加固維修。

5、粘貼碳纖維增強塑料加固法

碳纖維具有高強度，材質輕，耐腐蝕的優點。此法采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結構受拉表面，碳纖維與原結構形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應力，從而使結構達到了加固和補強效果。其主要特點是：幾乎不增加結構自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對原結構幾乎不會造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據受力分析可進行多層粘貼進行補強，其方向性也可以靈活掌握。該方法的缺點是彈性模量與強度比值過低；環氧樹脂在溫度大于60℃時會呈現軟化現象，而橋梁一般受到陽光直射，橋面溫度大于60℃的可能性很大，不利于采用樹脂膠作粘貼劑。

6、體外預應力加固法

體外預應力結構與體內預應力結構本質的區別在于體外預應力結構的預應力筋布置在主體結構之外，因體外預應力索通常為由多根鋼絞線組合成的集中鋼索，故稱為體外預應力索。體外預應力加固通常是在梁底或梁側下部增設預應力加勁鋼絲索或預應力粗鋼筋補強并分別錨固在梁的兩端，通過設置一定的聯結構件使預應力拉桿與梁體構成一個析架體系，成為一次超靜定結構，施加體外預應力，抵消部分恒載應力，起到卸載的作用，從而較大提高橋梁結構的承載能力。

7、增加受力構件及改變結構體系

當橋梁承載力不足或因種種原因使橋梁遭到破壞時，通過一定的工藝及結構措施，可以在原有結構上增加新的受力構件，從而提高結構的承載力。改變結構體系主要是利用梁的連續作用或梁、板組合作用及拱梁組合作用改變結構的受力體系，改善結構的受力狀況，以提高橋梁承受荷載的能力。

8、增加橫向聯系加固法

增加橫向聯系，也是近幾年采用較多的加固方法。該方法是通過增設橋梁橫向聯系，以改善上部結構的荷載橫向分布規律，從而達到提高結構整體承載能力的加固方法。一般用于無內橫梁或少內橫梁的T型截面及工字形截面梁式橋，工程上常在相鄰主梁間增設現澆混凝土橫梁或鋼橫梁來提高橫向抗彎剛度。該技術的缺點是會對原結構造成一定程度的損傷，對于配筋較為復雜的區域或構件，不宜采用該方法加固設計，以免增加加固后的安全隱患。

9、復合材料加固技術（FRP）

復合材料FRP由纖維及網型樹脂兩部分構成。目前需用的復合材料有E-玻璃纖維、碳纖維、芳倫纖三種，其中又以碳纖維（CFRP）材料應用的最為廣泛.采用碳纖維布加固修補橋梁和建筑結構技術是一種新型的結構加固技術，它是以樹脂類膠結為基體，將碳纖維布粘貼固化于混凝土結構表面，利用碳纖維的高強度高彈性模量來達到對混凝土結構物進行補強和加固，并改善結構受力狀況的目的。