浅谈桥梁结构加固

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　　承载能力明显下降, 危桥逐年增加,使得桥梁的加固和检测成为必要, 建国以来更因为所修建的不少旧桥,由于受到当时的材料、设计、施工等方面的局限和影响,先天不足,正日趋明显的桥梁病害暴露出来, 桥梁预期寿命内为保证的正常运营,旧桥的加固和检测工作显得特别重要。

　　一、桥梁加固的目的

　　为确保正常运营, 桥梁建成以后,检查维修与养护必须加强经常性的进行。随着重载车辆和交通量不断增加, 交通运输的发展,因此要求进行合理而有效的加固对原有桥梁,来提高通过荷载和能力标准。

　　（一）、桥梁加固的主要目的

　　1、提高原有桥梁的承载能力与通过能力。

　　2、确保桥梁工程的完整、安全、耐久与适用。

　　（二）、桥梁加固的基本要求

　　1、完善基础资料, 掌握桥梁结构状况,为加固提供必要条件。

　　2、经济费用。一般来说,为新建费用的10% ~30%的加固费用,即加固应优先考虑。

　　3、尽量减少中断交通或不中断交通。

　　4、要一次性加固好, 对已发现的缺陷,不留后患。应按规范进行加固设计。

　　5、应尽可能减至最低对原有桥梁结构的损伤。

　　6、耐久适用、技术可靠、养护方便。

　　二、桥梁加固的思路

　　（一）、桥梁加固的基本概念

　　一般来说,包括日常养护加固、维修和改建三个内容的桥梁加固工作。桥梁维修和加固养护所起的作用是不同的,桥梁保持正常运营状态的预防性和保护性的工作是维修养护, 而从承载受力的角度加固来进行处理的。不能满足桥梁继续使用的要求,有三种情况如下:

　　1、使用一定年限之后, 桥梁出现结构陈旧破损、老化，影响到它原有设计能力而不能正常运行,为了使之恢复承载能力到原有设计,必须予以修补。

　　2、由于当初设计标准低, 虽然桥梁基本完好,交通发展经过一段时期后,桥下净空或荷载标准对新交通的需要不能满足,为了适应新的交通需对其加强。

　　3、桥梁结构基本完好,设计标准合理。但如果有某种特殊要求,桥梁原设计没有包括在内的结构变化或荷载,而临时需要加强的。

　　（二）、桥梁加固的工作步骤

　　一般可采用如下的步骤,对旧桥进行加固:

　　1、检查桥梁损坏情况及现状。

　　2、调查桥梁现有交通状况及历史技术资料。

　　3、进行分析比较并提出改建或加固方案。

　　4、付诸实施确定的方案,即进行改建或加固施工。

　　三、桥梁加固的方案

　　一般来说桥梁加固方案,可以考虑增大截面抗力或减少内力的方法。

　　（一）、上部结构桥梁的加固方法

　　1、桥面补强层加固法

　　钢筋混凝土层加铺一层在梁顶上,一般先将旧桥面凿除,使其与原主梁形成整体,达到增大主梁抗压强度和有效高度,横向分布系数桥面荷载改善,从而桥梁的承载能力的目的得到提高。

　　2、增大配筋和截面加固法

　　当梁的刚度、强度、抗裂性和稳定性能不足时,通常采用增加配筋、增大截面、提高配筋率的加固方法。在梁的侧面和底面这种方法是增配主筋,加大尺寸,提高梁的抗弯强度和有效高度,从而使桥梁的承载力提高。

　　3、锚喷混凝土加固法

　　使用高速喷射机械,到已锚固好钢筋网的受喷面上将新混凝土混合料喷射,钢筋混凝土凝结硬化形成,从而增加桥梁的补强钢筋和受力断面,结构的整体性得到加强,使其承受更大的外荷载作用。

　　4、钢板(复合纤维) 粘贴加固法

　　主梁承载能力不足, 当交通量增加,可采用锚栓及粘结剂等, 在混凝土结构的薄弱部位或受拉缘将复合纤维或钢板粘贴锚固,使其与结构形成整体,代替增设的补强钢筋以复合纤维或钢板,主梁的承载能力达到提高的目的。

　　5、受力体系改变结构加固法

　　此法是桥梁承载能力的目的达到提高,通过受力体系改变结构。如现浇混凝土简支梁的墩顶处,变为连续体系,承载力提高,主梁的内力减小。

　　6、体外预应力加固法

　　此法实质是作为施力工具用钢绞线、高强度钢丝或粗钢筋等钢材,施加体外预应力对桥梁上部结构,抵消部分外荷载产生的内力用预加力产生的反弯矩,从而

　　达到其极限承载力提高并旧桥使用性能改善的目的。该法显著加固效果,有较强的适应性, 经济效益明显,桥梁加固正在被广泛的应用。

　　7、纵梁增设加固法

　　具有承载能力足够的情况下,并安全性能好在墩台地基,旧梁与新梁相连接,

　　可采用增设承载刚度大和能力高的新纵梁,共同受力。在新增纵梁后由于荷载的重新分布在桥梁结构中,使所受荷载原有梁中得以减少,由此使加固后的桥梁刚度和

　　承载能力得到提高。当位于原梁的两侧或一侧增设的纵梁时,则还有加宽的作用。

　　8、增大拱圈截面加固法

　　当为变截面或等截面的石、混凝土或砖等实体板拱的拱桥主拱圈时,且下部构造基本完好,同时泄水面积与桥下净空容许部分减少时,可采用锚喷或浇注混凝土的方法在原主拱圈底面增设一层新拱圈,使结构的承载力得到提高。

　　（二）、结构加固桥梁下部的方法

　　1、扩大基础加固法

　　当基础埋深太浅或承载能力不足,而墩台又是混凝土或砖石刚性实体基础时,可以考虑加固基础采用扩大基础底面积的方法,使基础的承载力提高。

　　2、桩基增补加固法

　　当桩的深度不足,而基础采用桩基础时,均能采用桩基增补加固法,均是一种有效的加固方法；另外当墩台基础未下至坚硬层,或墩台基底下有软卧层时,墩台发生沉陷。

　　3、墩台拓宽方法

　　靠悬臂加宽墩台盖梁部分, 利用旧桥基础,以加宽安装的上部结构。只加宽墩台上部的盖梁, 采用此法墩台加宽时,旧桥墩台基础必须稳定、完好,且需经过验算承载能力后才能采用。

　　四、桥梁加固后的检测

　　加固后需要对桥梁进行观察和检测,才可以对加固的效果评估。常规的检测方法是利用动载试验和静载试验,将加固设计的计算结果与试验结果进行对比,对加固成功与否进行判断桥梁。

　　（一）、动载试验方案

　　使运用检测车在不阻断交通的情况下，采用跑车、跳车法对该桥梁进行受迫振动或激励振动，量测桥梁的振动频率或固有振动频率、振幅、阻尼；在无荷载的

　　情况下，对该桥梁的固有振动频率、阻尼、振幅量测采用自然脉动法；设置垂直传感器和水平横向传感器于主桥的中跨位置的一侧，然后量测主、副桥的固有振动阻

　　尼、振幅、频率采用自然脉动法；在交通阻断的情况下，设置垂直传感器和水平横向传感器于主桥的中跨位置的一侧，量测主、副桥的固有振动频率、振幅、阻尼、

　　动力系数采用跳车、跑车法，如表2。

　　（二）、静载实验方案

　　利用检测车对主桥对称性测试，主要测量边跨最大正弯矩工况，第 2 跨最大正弯矩工况,4号墩最大负弯矩工况。

　　静载测试截面应变实测值与理论值如下图所示，截面梁底应变实测平均值为 40.7με，理论值为 54.5με，相应校验系数为 40.7με/54.5με≈0.747，符合规范的要求；最大的应变测点（2 号测点）的相对残余应变约为 8.1，符合规范的要求。

　　截面最大正弯矩工况挠度的实测平均值与理论值如下图所示，满载时挠度实测平均值为3.78 mm，理论值为 4.70 mm，相应校验系数是

　　3.78 mm/4.70 mm≈ 0.804，符合规范的要求；挠度最大测点（2号测点）的相对残余变形为3.9，符合规范的要求。

　　总之，近年来随着我国快速发展的公路运输,一个研究桥梁维修、养护和加固的热潮已经出现,为了避免旧桥出现失修、老化,甚至是发生塌桥事故,桥梁加强养护,桥梁加固中的技术难题长期不懈地研究,做好桥梁加固这项难度高、系统性强的工作,现在已经显得尤为重要。

　　参考文献

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[2]刘永峰,郑雷. 浅谈桥梁结构裂缝分析及加固技术处理[J]. 科技致富向导,2009,12:70-71.