对桥梁加固方法的探讨

对桥梁加固方法的探讨

摘要：伴随着我国经济快速发展的步伐，桥梁的建设也得到了相应的发展。在各种经济需求下我国车辆的数量出现持续增长的趋势,桥梁的压力也与日俱增。现有的桥梁已经无法满足交通运输快速发展的需求，甚至很多陈旧落后的桥梁已经不能使用，极大的影响了我国交通建设的发展。部分建造时间较久，而且存在缺陷的桥梁,如果直接采用拆除或者废弃重建的方式,不仅会给桥梁建造者带来巨大的工作量,而且也无法满足国家的资金及发展要求。所以，桥梁施工企业必须要充分掌握桥梁的维修加固技巧，选择使用科学合理的维修加固方式来改善桥梁的破损情况,提升其承载能力,为国家创造巨大的价值效益。

关键词：桥梁；加固；方法探讨

Abstract: Along with the rapid developmentof China’s economy,the construction of the bridgehas also been a corresponding development.The existingbridgehas been unable to meet the rapiddevelopment of transportationdemand,and even manyobsoletebridge cannotuse,greatlyinfluenced the development oftraffic construction in china.Therefore,techniques ofrepair and reinforcement ofbridge construction enterprisemust fully grasp the bridge,choose to use scientific and reasonablerepairmethods to improve the bridge damage,improve its carrying capacity,for countries to create huge value benefits.

Key words: bridge;reinforcement;approach

一、桥梁需要加固的原因

1)旧桥梁原有的设计标准低，不能满足现在发展了的车辆通行要求。随着桥梁设计规范的不断发展，公路桥梁的设计荷载已由汽一6级、汽一8级、汽一13级发展到汽一15级、汽一20级及汽—超20级，并且仍有继续增大的趋势[3]。据调查分析，全国的国道、省道和县级公路的永久大、中型桥梁中，设计荷载达到汽一20级、挂一100级标准的仅占大、中型桥梁总数的6.53%，汽一10级、履带50级及以下荷载标准的桥梁占9.17%，其余84.3%的桥梁基本上是汽一13级和汽一15级荷载标准。

2)由于设计及施工的缺陷以及各种不利作用(如碳化、氯离子侵入、酸侵蚀、碱集料反应、冻融、盐害等)，使得桥梁结构的混凝土及钢筋腐蚀严重。

3)桥梁的使用年限长，接近其使用寿命。我国在20世纪60年代～70年代修建的桥梁，大部分仍在服役，由于年久失修、失养，已不适应交通量日益增长的需要。

4)外界不利荷载的影响使得桥梁结构安全性下降。在我国，造成此种情况的最大原因是在公路上行驶的货车大多数超载、超限行驶，致使20%以上的桥梁出现安全隐患。

二、桥梁加固的意义

所谓桥梁加固就是对桥梁的主要承重结构、构件及相关部分采取增强、局部更换或调整内力等措施，使其满足现行设计规范的要求。我国旧桥及有缺陷的桥梁数量巨大，桥梁加固任务繁重，加之加固设计队伍良莠不齐，对桥梁加固的目的和要求不慎明确，往往只注重安全、适用和技术可靠，而忽略了经济性、耐久性和环境保护等方面的因素。因此对旧桥、危桥的加固维修，以及如何提高其承载力的问题研究、试验与推广，是非常有必要的。很多资料表明，当前有些交通发达的国家，桥梁建设的重点已放到了对旧桥的加固与改造方面，而新建桥梁已降为次要地位。国内旧桥加固或改造的经验也表明，在一般情况下，桥梁的加固费用约为新建桥梁费用的10%---20%;双曲拱桥的加固改造费用约为新建桥梁费用的20%～40%。因此，加速我国旧桥加固或改造技术的研究，不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务，而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。

三、桥梁加固的概念及特点

提高整座桥梁通行能力的措施主要是通过技术改造加强或增加桥梁构件进行加固。可以视桥梁的荷载承受能力、结构类型及使用的技术要求而确定。加固的特点主要包括：1)桥梁加固要比新建桥梁节省成本，新建桥梁施工费时、费力，且成本高，而加固所需费用节约相对来说要节约很多。2)桥梁的加固应使原有结构发挥最大的功效，首先应进行原桥的检测评定，合理利用原有结构，使原有桥梁的经济效益最大化。3)涌现出许多新的施工工艺，新技术的科学性、合理性、耐久性等必须经过大量的工程实践的检验来实现。4)改造的标准与原设计时所采用的标准不同，由于旧桥设计时采用的标准只能满足当时的需要，而不能满足现在以及未来的使用要求，所以加固时采用标准一般比原设计时采用的荷载标准要高一个等级以确保桥梁的安全性与耐久性。

3.1 混凝土桥梁结构的缺陷

混凝土桥梁结构缺陷产生的原因有很多，一般分为表层缺陷和内部缺陷两类。钢筋混凝土表层缺陷主要有：蜂窝、孔洞、剥落、老化、露筋、层隙、磨损、掉角、表面裂缝、表面腐蚀、构件变形、接缝不平等。混凝土表层缺陷，其原因是多方面的，如设计、施工、维修养护不善、交通事故、地震和结构老化等等。钢筋混凝土的内部缺陷主要有：设计方面，结构受力分析错误、结构不合理、计算上出现差错、稳定性能较差、刚度不足等。施工方面：施工质量不好，施工中所使用的材料的规格与性能不符合要求，操作违反规程等原因。

3.2 桥梁加固机理研究分析

加固方法主要利用了两个相互挤压且做相对运动或者有相对运动趋势的物

体的接触面之间会产生摩擦阻力这一力学原理。摩擦阻力的大小主要取决于两个物体之间的压力，由摩擦力的计算公式 ，可以看出，摩擦力F与压力N之间是正比例关系，当压力N越大时，摩擦力F也越大。如果当上部结构的重量G大于摩擦阻力的临界值时，就会打破力的平衡，发生滑动当G≤F0时，受到的摩擦力F=G，就保持力的平衡，就不可能向下滑动，从而起到支撑上部结构重物的作用。

四、桥梁的加固方法

4.1粘贴碳纤维加固法

碳纤维材料和黏结剂必须由供应商配套提供，并同时给出材料的各项性能指标。碳纤维质轻(1.7～1.9g/cm3)，高强(3～4GPa)，高弹模(220～440GPa)，导电性良好(10-2～10-3Ω·cm)，线膨胀系数为零，是一种性能极为优良的复合材料组分[5]。加固法是利用树脂类材料把碳纤维布材或板材粘贴于混凝土结构或构件表面，形成复合材料体。碳纤维加固旧桥具有以下优点：不增加恒载及断面尺寸;可适应不同构件形状，成型很方便;施工简便;采用碳纤维加固补强，对原结构不产生新的损伤;能有效地封闭混凝土的裂缝;碳纤维布(片)具有优良的耐化学腐蚀性;不影响结构的外观。

4.2 粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是通过配置黏结剂把打磨好的钢板粘贴在混凝土结构的表面，用以提高混凝土结构的承载能力。具有独特的特点：1) 不会破坏被加固结构的外形。2) 施工工艺简单, 施工质量易于控制。3) 施工工期短, 经济性较好。4) 粘钢所占空间小, 不影响桥梁净空, 桥梁自重增加很小。5) 加固部位、范围与强度可视设计构造需要灵活设置。6) 可在不影响或少影响交通的情况下施工。

4.3 体外预应力加固法

体外预应力加固通常是在梁底或梁侧下部增加预应力加劲钢丝索或预应力粗钢筋补强并分别锚固在梁的两端，通过设置一定的联结构件使预应力拉杆与梁体构成一个体系，抵消部分恒载应力。体外预应力法实际上改变了原结构，其计算方式与无粘结预应力混凝土结构相似。这种方法施工简便、对交通干扰较小，人力投入少的特点，体外预应力加固桥梁能很明显的提高或恢复桥梁原有的承载能力，满足交通的需求。

桥梁的加固方法必将越来越先进，传统的加固方法除了简便易行，材料经济而继续得到青睐外，新方法的运用，使得桥梁加固的对象更广，施工更方便快捷，效果更明显，选择最佳加固形式做出最优控制以实现桥梁的加固和耐久性的目的，保障人民的财产和生命的安全至关重要。为我们带来最大的经济效益与社会效益，这是我们工程人员一个前进的方向，是实现可持续发展的物质保障，立足现状，放眼长远，处理好桥梁设计与维修管理的关系，如何把维修加固中发现的问题，放到今后桥梁设计上加以考虑。

五、结语

总之，公路上的桥梁在长时间的交通运行，大量重荷载的运营情况下，定会出现或多或少、或大或小的病害。因此，只有认真分析找出的桥梁病害原因，提出和优化相应的维修加固方案，选取有效的、科学的、经济性、施工简单方便加固方法。同时桥梁加固的应尽量减少对原有结构的损伤，并充分利用原有的结构构件，且应保证原有结构保留部分的安全性与耐久性。这样才具有显著的经济效益和社会效益。