探讨现今桥梁加固的方法
2015-06-15
引言
近几十年甚至近百年前修剪的桥梁由于时间的推移或由于超重车辆通过桥梁使桥梁受到损伤或者损伤进一步加剧的现象日渐突出[2]，为使这些旧桥能继续发挥其承载作用，需对其进行加固。日本大约有5500座公路桥承载能力不足，他们专门编制了《混泥土工程裂缝调查及补强加固技术规程》。我国的桥梁损伤情况也十分严重，但至今尚未见到专门的桥梁加固技术规程。
1 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。
2 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[4]。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。
3 桥梁加固的具体方法
3.1 增大截面加固法
增大截面加固法适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受弯构件的加固，以提高受弯构件的抗弯承载力、抗剪承载力和刚度：提高受弯构件的正截面承载力和刚度。但加固的原结构构件混凝土强度应满足如下要求：1．钢筋混凝土受弯构件不应低于C20， 受压构件不应低于C15。2．预应力混凝土构件不应低于C30。新浇混凝土应符合下列规定：1．新浇混凝土强度级别宜比原构件混凝土强度提高一级，且不低于C25[5]。2．新浇混凝土层的最小厚度、对板不宜小于100mm，对梁和受压构件不宜小于150mm。3．当新浇混凝土的厚度小于100mm时，可采用小石子混凝土或喷射高性能抗拉复合砂浆。在结构尺寸复杂和新浇混凝土施工条件差的情况下，可采用微膨胀或自密实混凝土。加固用受力钢筋直径不小于12mm，不宜大于25mm。构造钢筋直径不小于10mm；箍筋直径不宜小于8mm。
3.2粘结纤维复合材料加固法
本方法适用于钢筋混凝土受压柱，以提高延性、耐久性的加固；亦可用于梁、板的加固。采用纤维复合材料加固受压柱时，原构件混凝土强度等级不宜低于C15。采用碳纤维复合材料加固梁板时，混凝土强度等级不宜低于C25。采用芳纶纤维复合材料、玻璃纤维复合材料时，混凝土强度等级不宜低于C20。采用纤维复合材料加固时，必须将纤维复合材料与构件牢固地黏贴在一起，变形协调，共同受力。加固时宜卸除作用在结构上的部分荷载。纤维复合材料宜黏贴成带状，非围束时板材不宜超过两层。
3.3粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法是以树脂粘结钢板与混凝土的结构加固法，其施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
4 结论
上述这些加固技术，较好地满足了我国公路桥梁养护发展的需要，在桥梁维修工作中发挥了积极的作用。但是，由于每一种加固方案都有一定的适用范围，其适用范围主要由桥梁需要加固的原因和结构的特点、结构所处的环境、当地具体条件，尤其是对加固后桥梁的功能要求所决定的。所以很难提出一种能够解决所有问题的统一方法，在实际操作中，针对不同的桥型，不同的病害和在不同的环境下，需要选择的加固方法也各不相同。
