橋梁維修與加固方法研究綜述
2015-07-29
近年來，隨著我國公路，鐵路交通事業(yè)蒸蒸日上，營運要求的不斷提高，高速公路，高速鐵路以及客運專線鐵路已經(jīng)成為建設(shè)的主流，但是，隨著我國目前交通量的迅猛增長和行車速度標準的不斷提高，使得由于早期施工條件，橋梁設(shè)計標準以及等方面的原因制約的我國存在的不少舊橋，故其結(jié)構(gòu)裂縫加固已經(jīng)成為迫切的需要。
一、 舊橋使用的現(xiàn)狀以及加固的意義和社會價值
據(jù)近年來的統(tǒng)計，我國約有危橋4000余座，總長度達13萬延米，嚴重影響了交通安全，同時，舊橋存在巨大的社會財富，與拆除重新建橋相比，橋梁加固的費用僅相當于其1/8-1/7，有些交通發(fā)達國家，其橋梁建設(shè)的重點已放在舊橋技術(shù)改造方面，而新建橋降為次要地位。
二、 對公路舊橋的評定
公路舊橋的評定，具體地講，應(yīng)該包括評定中采用的方法和相應(yīng)采用的評定標準，評定中采用的方法亦指對橋梁評定時采用的手段及其適用的范圍和條件。其內(nèi)容也包括方法使用的過程和評定結(jié)果的表達。評定標準是針對所有采用的評定方法根據(jù)有關(guān)標準，規(guī)范，試驗結(jié)果和工程技術(shù)人員成熟的經(jīng)驗所制定的分類等級，在工程上，習(xí)慣把評定中采用的方法和評標準統(tǒng)稱為評定方法。
對舊橋進行評定的工作遠比新橋設(shè)計復(fù)雜得多。多年來，國 內(nèi)外的橋梁工作者們一直致力于解決這個問題，他們在各自的工程實踐和研究中提出了各種舊橋評定的方法，這些方法大致歸納為（1）根據(jù)外觀調(diào)查進行評定的方法。（2）采用以分析計算為主的評定方法。（3）荷載試驗的評定方法。（4）專家系統(tǒng)的評定方法。
三、公路舊橋的檢測工作
?。ㄒ唬┡f橋破損荷度。對橋梁檢查的目的在于通過對橋梁的技術(shù)狀況，缺陷和損傷進行全面，細致，深入的現(xiàn)場檢查，查明缺陷或潛在缺陷的損傷的性質(zhì)，損傷的原因，以便正確評價橋梁質(zhì)量及其承載能力，為橋梁加固和改造設(shè)計提供具體技術(shù)資料。
?。ǘ┖奢d試驗評定。荷載試驗評定是對橋梁結(jié)構(gòu)物進行直接加載測試的一項科學(xué)試驗工作。可直接了解橋梁在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)及一些理論上難以計算部位的受力狀態(tài)，差別橋梁結(jié)構(gòu)的安全承載能力和使用條件，也可以確定理論上無法考慮的因素，如使用材料的勻質(zhì)性，不同齡期的不同力學(xué)特性和修建質(zhì)量等對結(jié)構(gòu)受力的影響。
（三）舊橋加固方案的選擇。加固方案與諸多因素有關(guān)，常考慮的主要因素：橋梁結(jié)構(gòu)型式，橋位地形，水文，自然狀況，橋梁現(xiàn)狀分析研究結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)水平，能否封閉交通，預(yù)期加固效果，資金投入量等。合理的加固方案是將上述加固方法優(yōu)化組合，體現(xiàn)出加固效果及經(jīng)濟效益，應(yīng)注意以下兩點：不同的加固方法有對應(yīng)的設(shè)計計算方法，加固后的橋梁結(jié)構(gòu)承載能力提高幅度受原結(jié)構(gòu)的制約，如原結(jié)構(gòu)配筋率，截面尺寸等，不可能無限制地提高承載能力。
四、加固方法
（一）結(jié)構(gòu)性加固。（1）體外預(yù)應(yīng)力加固法。體外預(yù)應(yīng)力法的加固原理是在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料，通過張拉對梁體產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，在此偏心壓力作用下，使梁體發(fā)生上拱，抵消部分自重應(yīng)力，減小了結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度，改善了結(jié)構(gòu)受力，能夠較大幅度提高結(jié)構(gòu)承載力，目前常用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法和外部預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法兩種。（2）粘貼鋼板或碳纖維（CFRP）加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，以達到提高結(jié)構(gòu)承載能力的目的。該方法具有基本不改變原結(jié)構(gòu)的尺寸，施工簡單，技術(shù)可靠，短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點，近些年來，在鋼筋混凝土橋梁的加固維修中為公路部門廣泛采納，是近幾年來應(yīng)用最多的加固方法。（3）增大截面與配筋加固法。增大截面與配筋加固法一般采用在梁底面或側(cè)面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，從而達到提高橋梁承載能力的目的。然而，由于增大截面法在施工過程中全部的作業(yè)需要在梁底進地，施工難度較大且施工質(zhì)量難以控制，因此盡管在某些情況下費用并不太大，但以上因素制約了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。一般用于T型截面梁的加固維修。（4）改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法。改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系以達到提高結(jié)構(gòu)整體承載能力的目的，是一種變被動為主動的加固方法，這種技術(shù)具有提高結(jié)構(gòu)承載力，增大結(jié)構(gòu)剛度，減小撓度等優(yōu)點。但該加固方法施工改造時一般要涉及到橋面鋪裝的再處理，增加了改造費用且加固效果受負彎矩區(qū)施工質(zhì)量影響較大，目前極少單獨采用。
（二）非結(jié)構(gòu)性加固。（1）鋼纖維混凝土修復(fù)橋面鋪裝層。對橋面鋪裝層的嚴重破損，可考慮采用鋼纖維混凝土復(fù)，這種材料具有高強度，抗裂能力強，抗沖擊耐磨耗等性能，可延長橋面的使用壽命，在不增加橋梁恒載的情況下，改善梁的結(jié)構(gòu)受力性能。（2）伸縮縫的更新改造。在橋梁維修中，SFE三防型伸縮縫在大型橋梁上的應(yīng)用情況良好，仿毛肋伸縮縫在大，中型橋梁的大量使用，效果明顯，TST，F(xiàn)G系列橋梁無縫伸縮縫，在中小行橋梁上也得到廣泛使用。
?。ㄈ︰型高橋臺加固。（1）預(yù)應(yīng)力錨索框架法。該加固法采取在U型橋臺前端和兩側(cè)墻外加套40CM的鋼筋混凝土，并在兩側(cè)墻增設(shè)水平預(yù)應(yīng)力索對錨和前墻增設(shè)地錨的方案。該方案適用于不能中斷交通又無法架設(shè)便橋的高橋臺病害修復(fù)。（2）錨桿配合鋼筋混凝土抱箍法。該加固法采取臺腔與橋臺基礎(chǔ)持力層進行壓漿固化，再打入錨桿與槽鋼抱箍，最后在U型橋臺前墻和兩側(cè)墻外加套25CM的鋼筋混凝土，新舊墻體采用錨桿連接形成整體，該方案適用于地基承載力不足，且施工處理不到位，造成橋臺前墻下沉。
五、加強橋梁養(yǎng)護管理的措施
?。ㄒ唬┨岣邔蛄吼B(yǎng)護的認識。尤其是公路管理部門的基層單位這一點至關(guān)重要。橋梁是公路的造物的重要組成部分。
（二）成立專管部門。各級公路管理機構(gòu)設(shè)置專職的橋梁養(yǎng)護工程師，并保持其人員的相對穩(wěn)定。橋梁養(yǎng)護工程師需經(jīng)上級管理單位組織技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，考核，取得資格認證，每座大中橋梁在橋梁明顯位置設(shè)置責任牌，責任牌上注明，橋梁養(yǎng)護責任人，橋梁工程師，巡查人員，予以公示。
?。ㄈ┕放f橋的管理。加強公路舊橋的管理并維修和加固。使其處于正常的工作狀態(tài)。充分發(fā)揮舊橋的作用，是公路管理部門的一項主要任務(wù)。（1）對于經(jīng)常過大件的中段，就應(yīng)該對該路段的大小橋梁進行重點檢查和管理，收集原始檔案材料，掌握其動態(tài)，針對其技術(shù)和承受能力編制相應(yīng)的加固處理方案，需要報批的及時按程序報批。（2）在施工中針對其技術(shù)要求，嚴格按照已批準的加固方案進行施工，注意抓重點，關(guān)鍵工程。（3）重視加固工程的原始資料的收集和整理工作，為今后的加固工作積累經(jīng)驗。（4）充分調(diào)動基層單位的積極性，正確處理責，權(quán)，利的關(guān)系。
（四）加強各級各類人員的培訓(xùn)。橋梁是一種專業(yè)性，技術(shù)性較復(fù)雜的建筑物，由于目前公路養(yǎng)護管理單位在橋梁養(yǎng)護方面大多缺乏專門的技術(shù)人員和技術(shù)工人，即使有非專業(yè)管理人員，其橋梁養(yǎng)護管理方面的知識，專業(yè)技術(shù)也是比較缺乏的。
結(jié)束語
橋梁的加固維修技術(shù)是最近幾年興起的一門新技術(shù)，為了指導(dǎo)橋梁加固技術(shù)的應(yīng)用，需提出一整套完整的實用性公路橋梁檢測，評定與加固成套的技術(shù)規(guī)范，為我國公路危舊橋的改造提供技術(shù)支持，確保危舊橋的改造工作科學(xué)合理，經(jīng)濟安全，使得橋梁加固維修工作做得更好，相應(yīng)延長使用壽命。
