有关桥梁加固技术的探讨
（****大学，湖北省武汉市 430070）
摘 要：桥梁是公路的重要组成部分，桥梁的质量直接影响着行车安全和公路的畅通．近年来我国社会经济的迅速发展，我国的交通基础设施建设取得了很大的成就，人民出行要求的增加促进了我国交通事业的进步。但是我国大部分道路桥梁已经远远不能满足迅速增加和提升的交通运输要求，不仅如此，由于我国交通运输部门没有对超载车辆、通行数量进行有效的监督管理，往往导致了道路桥梁病害问题的发生。如果不能有效的对桥梁结构病害进行及时的解决，提高道路桥梁的质量与安全性，难免会影响到我国交通基础设施的完善。因此道路桥梁结构病害与加固必须要得到充分的重视。本文深入探讨了桥梁病害和桥梁加固技术。 关键词：桥梁加固；桥梁病害；桥梁的质量
Discuion on Bridge Reinforcement Technology
(School of Science，Wuhan 430070，China) Abstract: Bridge is an important part of the road, The quality of the bridge directly affects the traffic safety and the smooth flow of the highway.In recent years, the rapid development of China\'s economy,Our transportation infrastructure construction has made great achievements.The increase of people\'s travel demand promotes the development of China\'s transportation industry..However, most of our roads and bridges have been far from meeting the rapidly increasing and upgrading the transport requirements.Not only that, The transportation sector in China has no effective supervision and management of the overloading of vehicles and traffic volume.Often leads to the occurrence of disease problems of roads and bridges.If the disease can not be effectively solved in time.,improve the quality and safety of roads and bridges,it will inevitably affect the improvement of transport infrastructure.Therefore,roads and bridges construction and reinforcement of the disease must receive sufficient attention.This paper further explores the bridge diseases and bridge reinforcement technology.Key words：bridge reinforcement；bridge disease；quality of bridge
引言：随着交通量的大幅增加，早期建设的桥梁由于设计荷载和通行能力明显不足，使桥梁出现了一系列的病害，并加剧了桥梁承载能力的下降，但大量修建新桥也因资金和时间等条件的限制，不可能很轻易的实现，因此针对早期的桥梁需要研究加固维修处理的条件、技术与相应的措施。
1 对公路桥梁加固的重要性
1.1 桥梁抗震的重要手段
随着社会进步和经济发展，突发而至带有巨大破坏力的地震已成为造成重大经济损失和社会问题的各种自然灾害之首。尤其2008年发生的汶川地震，人员伤亡和经济损失非常惨重。同时。公路交通作为是国民经济大动脉，也是抗震救灾生命线工程之一。当地震发生时，桥梁较易发生破坏，通常修复时间较长，给震后救援及灾区重建工作带来较大影响。保证桥梁在地震作用下以及地震后仍能通行，成为桥梁建设中的一个重要课题。 1.2 节约成本，提高效益
采用适当的加固技术和拓宽措施，不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用：而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成，早期设计施工的高速公的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害：同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运输的需求。 1.3 提高通行能力．消除安全隐患
桥梁的改造和加固，不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析，旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展，既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力，使经济、社会，资源和环境保护协调发展。
2．桥梁存在的常见病害及加固维修方案的选择
桥梁病害直接影响了桥梁的正常功能，也缩短了桥梁的使用寿命，甚至威胁着过往人车的安全。因此，如何对旧桥和危桥进行病害的加固处理就成为目前所面临的重要问题。 2.1 桥面铺装开裂
混凝土桥面铺装层的病害随处可见，主要表现为较规则的纵、横向裂缝。不规则的网状裂缝及较严重的破裂等病害。产生病害的主要原因是桥面板刚度不足，在重载或冲击荷载作用下产生较大变形，从而导致桥面板的铺装层出现裂缝，且发展较快。其次，铺装层与桥面板和主体结构变形不协调，产生附加内力也会引起纵、横向裂缝。另外，早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配筋量偏小。钢筋直径过细，铺装与承载构件的截面联系不牢靠等问题。 2.2 主拱圈裂缝病害
主拱圈中波纵向裂缝．检查时常发现各孔中波的波顶均存在纵向裂缝：肋、波连接处裂缝。各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝：拱肋裂缝。各孔拱肋均有横向裂缝，有不少是u形裂缝，这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内；横系梁裂缝。以上几种裂缝是主拱圈裂缝常见病害，也是桥梁加固的重点。 2.3 钢筋锈蚀病害
钢筋锈蚀是桥梁出现的常见问题，钢筋发生锈蚀时，锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的lO倍以上，从而对周围混凝土形成挤压，造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小，导致结构承载能力下降，锈蚀剥蚀，使截面有效尺寸减小导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小，对于以钢筋作为抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力，锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹。影响结构美观。 2.4 墩台基础病害
桥梁墩台基础在常年使用过程中，除了承受上部构造荷载外，还将承受土压力，风力，流水压力，冰压力和浮力等等各种力的作用。另外，自然界各种因素的影响作用，以及由于过桥车辆的日益重型化，墩台基础经常受到过重荷载的作用，因此，桥梁墩台将会出现不同程度的损坏。 2.5 主粱裂缝及主粱变形病害
主粱裂缝多发生在锚跨中部粱的下缘及悬臂粱根部上缘，后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然足由于丈量重型车通过使梁的受拉区开裂，属正常桥梁病害现象。但由于病害裂缝在上面，雨水易从裂缝渗入梁内，引起钢筋锈蚀及砼强度降低。 2.6 桥梁加固维修方案的选择
对早期桥梁加固维修处理需要进行综合的技术、经济分析，先要确定值不值得加固维修，其次如果值得加固维修，选择哪种技术。对前者如果加固维修后仍不能充分满足使用需求或者维持不了多久，就应该选择放弃旧桥；对后者可以从以下几个方面考虑：
1.论证桥梁的上下部结构具有加固处理后提高承载力的潜力；分析桥梁位置的水文地质条件符合加固处理的条件；研究施工技术能够满足加固处理的要求；规划加固处理后桥梁的通行能力，使用年限；计算加固处理的资金需求，确保改造方案比建新桥节省资金，综合效益好。
2.有多个技术方案可供选择时，应按以下原则选择：设计验算简单，构造技术成熟；施工难度小，质量工期都有保证；对环境污染小，有利于工程顺利开展；施工安全有保障；对行车、行人和院桥结构影响小；资金预算合理，加固后维修费用低。
3．采用优化技术对各技术方案的综合效果进行量化比较，选择最佳的技术方案。
3 道路桥梁结构加固技术
3.1 局部修复凿补法
首先把水泥混凝土铺装层的表面凿毛处理，直至骨料露出为止，然后用清水对断面进行彻底的清洗并确保其湿润度。然后使用同标号的水泥砂浆加以涂刷，最后则对桥梁承载能力进行考察之后在其合理范围之内铺筑水泥混凝土铺装层，厚度以1~5cm左右为宜。 3.2 增大构件截面加固技术
(1)桥面补强层加固技术。桥面补强层加固法是将原有桥面铺装层拆除，通过一定的工艺和结构措施，在梁顶面(桥面)上加铺一层钢筋混凝土面层，使其与原有丰梁形成整体，达到加厚主梁高度，增大粱的抗压截面以及提高桥梁抗弯刚度的目的，提高桥粱的承载能力和变形能力。
(2)增大主梁截面和配筋加固技术。当原桥截面过小、下缘主拉应力超过容许值导致承载力不足，而桥下净空又允许时，可以采用增大王粱截面和配筋加固法，将主梁截面加宽、加高以扩大截面。并在新混凝土截面中增设受力钢筋。对T形截面粱可采用底面及侧面同时加大以及底部马蹄形加大两种加固形式。
(3)喷射混凝土加固技术。喷射混凝士加固一般不需要立模，也不需要振捣，依靠高速度的喷射将混合科连续喷敷在受喷面上即可，具有施J二简单、快速、经济、不影响车辆通行等优点。采用喷射混凝土代替传统的浇筑混凝土，就可以解决传统加固方法所遇到的问题，因而具有相当大的研究推广和应用价值。目前实际工程当中通常采用喷射合成纤维混凝土进行加固，在喷射混凝土中掺入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。喷射合成纤维混凝土除具有喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点外，还具备良好的抗裂阻裂性能、抗冲击性能、耐磨耐腐蚀性能、抗渗抗冻融性能以及较好的抗疲劳性和抗碎裂性。增大构件截面加固技术适应性比较强，且具有成熟的设计和施工经验，适用于较小跨径的T粱桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提商，承载能力也能取得较好的效果。但该法也存在明显的缺陷，比如混凝土构件的体积增大、自重增加、施工周期长、施工空间大等。 3.3 粘贴加固技术
粘贴加固技术足采用化学粘结剂或锚栓将补强材料直接粘贴锚固于结构受拉或薄弱部位的混凝十表面，使之与结构形成受力整体，以此来提高结构的承载力和刚度。根据所采用的补强材料不同，又可将粘贴加固分为粘贴钢板加固技术、粘贴纤维增强复合材料加固技术。
1、粘贴钢板加固技术
粘贴钢板加固技术是20世纪60年代末70年代初由法国、南非等国家率先应用于桥梁结构加固的，随后瑞士、日本、英国等也相继开始使用。粘贴钢板加固法有许多独特的优点和先进性，主要包括：坚固耐用：施工快速、简洁；结构轻巧、外形不变：灵活多样：经济安全等。因此，粘贴钢板加固法在许多情况F替代了增大截面加固技术。然而。随着加固技术的不断研究和发展，粘贴钢板加固技术的不足也日益显现，主要表现在：
1)钢板因遭受污染大气侵蚀等原因造成各种化学腐蚀而影响其加固效果，这使得后期的养护问题变得异常突出；
2)由于钢板刚度较大、施工误差等原因使得结构在使用过程中容易在粘结面上发生剥离脱空，特别是钢板端部更容易发生剥离破坏，因而加固设计时一般需附加螺栓加以辅助锚圄。这从一定程度上增加了旃工难度并对原结构造成一定程度的损伤。导致粘贴钢板结构的抗疲劳性能不佳。
2、粘贴FRP加固技术
FRP材料是以连续纤维浸溃在用于粘合纤维的聚合物中硬化后形成的。目前常用的FRP材料主要有玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(cFRP)和芳纶纤维(AFRP)，其中cFRP以其优异的物理力学性能而在FRP材料中备受推崇，并日益得到更为广泛的应用。与传统加固方法比较，cFRP加固方法具有以下优点：
材料具有很高的抗拉强度，而且自重小。比强度高：耐久性和抗腐蚀性能好：抗疲劳能力强：适应性强，适用面广：施工便捷。虽然如此，但是由于FRP材料属脆性材料，抗剪强度低。同时，其防火性能也较差，对施工要求较为严格，工程造价也比较高。 3.4 体外预应力加固技术
体外预应力加固技术的实质是以粗钢筋钢绞或高强钢丝等钢材作为施力工具，对桥梁上部结构施加体外预应力，以预加产生的反弯矩来抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善旧桥使用性能并提高其极限承载能力的目的。体外预戍力技术早期曾应用于加固工业与民用建筑．前苏联在这方酝做了较多工作。但由于预应力筋转向块构造设计用难、耐腐蚀性差，体外预应力技术加固桥梁的维修养护费用很高，末能体现其工程应用上的优越性，因而在20世纪60年代前未能在桥梁丁程中得到推广。随着技术的进步，20世纪60年代后期，体外预应力筋耐久性及构造设计的一些问题部分得到解决，为体外预应力技术的进．步发展奠定了基础，尤其70年代美国和法国大量的桥梁加固为体外预应力技术的快速发展提供了难得的契机。通过在桥梁加固中应用体外预应力技术，积累了实践经验并获得蘑要参考数据，进一步完善了设计理论，为在建设新桥梁时重新考虑使用体外预应力技术提供r依据。由于体外预应力体系布置灵活，不仅可用来加固简支梁桥和连续梁桥，还可用来加固拱桥和刚构桥等：不仅可用来改善梁的抗弯性能，还可用来改善构件的抗剪性能：不仅町用来进行整体桥梁加固，而且可用于桥梁局部加固：不仅可用来加固桥梁的梁部结构，也能用于加固桥墩及索塔等部位，具有良好的加固效果及广阔的应用前景。但由于对预应力筋张拉时会产生预应力损失，因此，在设计中需对预应力损失进行合理的估计和计算，并在施工时采取措施以减少预应力损失。 3.5 改变结构体系加固技术
(1)简支梁变连续梁加固技术。
采用在简支梁下增设临时支墩或把相邻的简支粱加以连接的方法，可改变原有结构物的受力体系，将多跨简支梁的梁端连接起来，变为多跨连续粱，以改善结构的受力状况，提高桥梁的承载能力。
(2)加劲梁或叠合粱加固技术。采用加劲梁或叠合粱以增强主梁的承载能力，也是常用的改变结构体系的一种加固法。采用加劲梁或叠合梁加固时，应根据加固时结构体系转换的实际受力状态，分清主次，进行合理的抽象和简化，得出计算图式，进行补强计算。因实际结构比较复杂．各种结构部分之问存在着多种多样的联系，而决定联系性质的主要因素是结构各部分的刚度比值。故新旧结构体系可依据相对刚度大小分解为基本部分和附属部分，以分开计算其内力，如分成主粱和次粱、主跨与附跨，并注意略去结构的次要变形，从而获得较简明的力学图式。除此以外，还有很多其他改变结构体系的方法，如增设支架或桥墩、改桥为涵等。然而，这些方法往往都需要在桥下操作，有时还要设置永久设施，会影响桥下净空，因此仅适合在不影响通航及桥梁排洪能力的情况下使用。 4 结语 实践证明，采取有效的加固处理措施，可恢复甚至提高旧桥承载能力及通行能力，延长桥梁寿命，从而节省大量投资，获得良好的社会效益和经济效益。随着我国交通运输业的迅猛发展，针对既有桥梁的结构加固、保障公路桥梁的安全运营已成为交通管理部门关注的重点。桥梁加固技术以其特有的安全、经济、方便、快捷等特点得到越来越广泛的采用。随着科学技术的不断发展，桥梁结构加固的新技术、新工艺不断涌现，在桥梁工作者的共同努力下．桥梁结构的加固改造工作会日益发挥出更大的作用。
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