浅析混凝土桥梁加固与检测技术
2015-06-03
前言：
近些年来，随着我国经济的高速发展，交通基础设施建设无论从规模上讲还是从建设标准上讲都有了一个大跨度、超常规的发展。桥梁作为交通干线道路的一部分，随着国家经济的发展和公路交通量的增大，桥梁荷载呈现以下特点：交通量不断增大；重型车辆和超载现象严重；超限运输的增加。由于桥梁的承载能力有限，许多桥梁都会因为不堪重负出现了裂纹，沉陷等各种破坏。若拆除服役桥后重建新桥或换下全部服役桥主梁,架设荷载等级高的新梁，施工费时、费力，并且造价较高，因此，桥梁的加固与维修具有非常明显的现实价值。一、桥梁加固的工作内容及步骤
桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通过能力的措施。桥梁加固与改建工作的主要内容包括：对服役桥上部构件进行加固；对服役桥下部构进行加固；拓宽桥梁的行车道或人行道；升高桥梁部构造的高度；更换桥梁行车道路面或引桥路面结构。桥梁的加固与改建工作应充分利用原有部件，凡能加固的,则不宜改建。桥梁加固的工作程序一般为：检查桥梁现状及损坏情况；调查桥梁历史技术资料及现有交通状况；提出维修加固或改建方案并进行分析比；确定方案并付诸实施,即进行维修加固或施工。二、桥梁加固常用方法
我国对桥梁加固技术探讨的起步比较晚，但是随着我国基础设施建设的飞速发展，加固理论日益完善，在充分应用力学效应和新材料特性的基础上形成了富有成效的桥梁加固方法。
1、增大混凝土截面加固法
增大混凝土截面一般采用加厚桥面板和加大主梁肋的高度和宽度两种方式。加厚桥面板，即在梁顶上加铺一层钢筋混凝土，一般先凿除旧桥面，使加强层与原有主梁形成整体，增大主梁有效高度，提高抗压截面强度，改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁承载力的目的。加大主梁肋的高度和宽度，即当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法，这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸，增配主筋，提高粱的有效高度和抗弯强度，从而提高梁的承载力。
2、锚喷混凝土加固法
借助高速喷射机械，将新混凝土混合材料连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力截面，增加补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。采用锚喷混凝土加固技术具有较高的力学强度和良好的耐久性。目前比较流行的是喷射合成纤维混凝土,也就是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。
3、粘贴钢板加固法
当交通量增加，主梁出现承载力不足，或纵向主筋出现严重腐蚀的情况时，梁板桥的主梁会聘同严重的横向裂缝，采用粘结剂及锚栓，将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以提高构件的抗弯、抗剪能力,提高原结构的刚度，限制裂缝的开展，改善钢筋与混凝土的应力状态，达到提高梁的承载能力的目的。这种加固的方法的特点是：不需要改变被加固的原结构的尺寸；施工工艺简单，施工质量较容易控制。
4、改变结构体系加固法
通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁承载能力的目的。在简支梁下增设支架或桥墩，或把简支梁与简支梁纵向加以连接，由简支梁变为连续梁，或在梁下增设钢桁架等加劲梁或叠合梁，以减小梁的内应力，达到提高桥梁的承载力的目的。改变结构体系的方法有多种，但往往都需要在桥下操作，或设置永久设施，因而，减小了桥下净空。用临时支架加固时，改变了原简支梁的受力体系，支点处将产生弯矩，故必须进行受力验算。
5、粘贴碳纤维加固法
粘贴碳纤维加固技术是一种新型的桥梁加固改造技术。碳纤维是一种高新材料，它有着优异的力学性，是在几千度的高温下经特殊工艺制造出的一种科技产品。用环氧树脂类粘结剂，将炭纤维粘贴固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以炭纤维布代替钢筋作用，提高梁的承能力。使用粘贴碳纤维加固法施工工序简单，且碳材料有着优异的力学性能和化学稳定性，材料本身质轻高强，可以不增加结构体积和改变结构外形。
三、桥梁加固效果的检测与评估
桥梁加固技术难度较大，对于施工工艺有比较高的要求。加固后需要对桥梁进行检测和观察，以确定加固的效果。常规的检测方法是利用静载试验和动载试验，将试验结果与加固设计的计算结果进行对比，来判断桥梁加固成功与否。
桥梁静载试验。
静载试验通过测试桥梁结构在试验荷载作用下控制截面的应变、位移或裂缝分析来判定桥梁的承载能力。荷载工作状况选择应反映桥梁设计的最不利受力状态，同时为了确保加载安全和了解结构应变和变位随试验荷载增加的变化关系，对桥梁试验加载应分级进行。加载设备常采用可行式车辆，测点的布置不宜过多，但要保证质量，一般情况下，主要测点布设应为能控制结构的最大应力和最大挠度。
桥梁动载试验。
动载试验通过测试桥梁在动载作用下的响应,分析桥梁的频率、阻力和振型等动力特性,根据动力响应和动力特性进行桥梁承载力评定。桥梁结构的动力特性只与结构本身的固有性质有关,而与荷载等其它条件无关。桥梁在实际动荷载作用下,根据结构各控制部位的动力响应,如振幅、频率、速度和加速度以及反映结构整体动力作用的冲击系数等,来分析结构在动荷载作用下的受力状态。
四、结束语
任何一座“新”建的桥梁经过若干年大自然的侵蚀和使用，终将成为一座“旧”桥。桥梁的加固维修问题已经成为世界普遍关注的课题。我国新建桥梁技术发展较快，但桥梁养护维修加固技术的发展相对滞后。旧桥加固、维修将是一个永久性的技术课题，因此需要我们在旧桥检测、评定、加固和改造工作中，创造和总结出多种多样的、切实可行的技术和方法。
