论公路桥梁的加固与维护
2015-06-18
桥梁是公路交通的关键环节，桥梁功能发挥的好坏直接决定着公路输运的效果，由于现有公路受到当时设计的局限，已不能适应现代交通运输量的飞速增长。在用材、维护、加固等各方面的滞后也严重制约了公路交通运输业的发展，特别是日益增长的车辆负载和桥梁老化之间的矛盾，使得公路桥梁的检测和加固迫在眉睫。
一、公路桥梁的加固目的
截止目前，我国危桥总量已达到相当多的数目。如果要将所有这些存在安全隐患的桥梁全部拆除重建，不仅会因为工期较长影响公路运输的延续性，还会耗费巨额资金；但换之以旧桥改造和加固维修，则不但可以节约大量的资金，还可以延长桥梁的使用时限，赢取巨大的经济和社会效益。
二、常用的公路桥梁的加固方法
桥梁加固的含义，就是通过一定的措施使桥体或者桥体的某个构件的承载能力和使用性能得到改善和提高。主要有以下几类常用方法：
1.桥面板补强加固法。浇筑补强混凝土可采用干硬性混凝土或钢纤维混凝土，以减少新浇混凝土的收缩，从而减少新、旧混凝土之间产生的差动收缩力，提高补强效果。
2.增大截面加固。当采用增大构件截面的方法对桥梁进行加固时，保证新旧混凝土面良好的结合是提高抗弯刚度达到补强效果的关键。因此在施工中应采取必要措施，保证新旧混凝土的整体性。新增的钢筋骨架也必须与原结构的骨架可靠连接，一般通过植筋连接，也可暴露出原结构主筋，采用绑焊连接。对支架进行预压，可消除支架变形对新浇混凝土与旧桥连接的不利影响。其加载量、卸载量和程序应进行专门设计。
3.粘贴钢板加固法。粘贴用钢板宜采取工厂加工制作，运至现场除锈、清洗后，刷浆粘贴。钢板易在搬运、施工中造成变形翘曲，应采取相应的防止变形措施。为增加表面极性，改善其粘附能力，对粘贴面应进行除锈和粗糙处理。其方法是：用电动磨光机反复打磨粘贴面，至露出金属光泽，再用平砂轮打磨拉毛处理，纹道与钢板受力方向垂直。用丙酮清洗，除去钢板表面附着的油污和杂质，晾干待用。按设计图的螺栓孔位置在原构件钻孔时，为避免钻孔损伤原构件钢筋（及预应力钢束），可用钢筋探测仪确定钢筋位置，为了避开内部钢筋，容许适当移动孔眼位置。待黏合面上锚固螺栓孔全部钻成后，可用透明纸覆盖在混凝土面上画出锚栓孔位置，然后覆盖在钢板黏合面上用电钻钻取相应锚栓孔。加固构件的黏结面处理及钢板的黏结面处理是最关键的工序，应认真进行。对于混凝土构件的黏结面，应根据构件表面的新旧、坚实、干湿程度，分别按以下情况进行处理：（1）对很旧很脏的混凝土构件的黏结面，应先用硬毛刷蘸高效洗涤剂刷除表面油污后用清水冲洗，再对黏结面进行打磨，除去2mm～3mm厚表层，直至完全露出新的混凝土面，并且用压缩空气吹除粉尘。（2）对于新混凝土构件的黏结面，可先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，再用毛刷蘸清洗液洗刷表面，再用清水冲洗，待完全干燥后即可。（3）混凝土表现有松散浮渣要用钢丝刷除去；混凝土黏贴面凹凸不平的应用磨光机打磨进行整平处理，露出新鲜混凝土。经处理后的混凝土表面应粗糙、平整、洁净，不得有粉尘、浮渣、油污等杂物。（4）将配制好的胶黏剂用抹刀同时涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板上。为使胶液充分渗透扩散在结合面上，宜先用少量胶液在结合面上来回刮抹，再抹胶液至所需厚度，且使中间厚边缘薄，然后将钢板贴于预定位置。粘贴后，应用手沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实，否则应重新卸下钢板，重新补胶黏结。（5）钢板粘贴好后用锚固螺栓等加以固定，并适当加压，将钢板与混凝土表面压实，以胶液刚从钢板边沿挤出为度。锚固螺栓一般兼作钢板的永久构件来提高黏结层抗剪强度。
4.体外预应力加固法。体外预应力筋一般采用无黏结预应力钢筋材料，其表面涂刷的防腐防锈蚀材料对保护预应力筋起到关键作用，因此在运输和安装过程中不能损伤其表面，如有操作失误应及时处理，防止锈蚀发生。当钢绞线采用连续跨布置，而在跨中的转折点设在梁底以上位置时，应尽可能采用两端纵向张拉以减少摩擦力损失；当钢绞线在跨中的转折点设在梁底以下位置时，可采用一端纵向张拉，但在纵向张拉以后，还应利用设在跨中的张紧螺栓进行横向张拉，以补足由摩擦力引起的预应力损失值。当纵向张拉有困难时，也可将跨中转折点架设在梁底，全部采用横向张拉的方法，这种方法一般适用于无外观要求的情况。当转向块之间的距离过长时，钢束在桥梁受到荷载振动时，钢束摆动过大和原设计的线形发生改变，影响受力效果，因此当钢束体外段长度超过10m时，应在中间设置定位器，固定钢束位置，保证钢束线形和受力效果。水平滑块多用18mm～30mm厚的钢板焊接而成，如用铸铁加工将更为经济。楔形滑块常用钢板制成，并焊接在型钢斜杆的下端，也可用混凝土直接浇筑在型钢斜杆的下端。不平滑块的垫板由于受斜筋分力的作用将一直处于受压状态，因此，水平滑块的垫板只需用环氧砂浆粘贴在梁的底面上。施工时应先将梁底混凝土凿除20mm左右，并在混凝土表面抹一层环氧胶液，再用环氧砂浆补平，然后用临时的吊架将支撑板粘贴在梁底。成品束一般自身带有防腐措施，不需要进行专门的防腐保护措施。当采用非成品束或钢束本身没有防腐功能时，预应力筋的保护措施如下：如果是粗钢筋，可采用二度防锈漆的方法进行防护，也可采用聚乙烯套管进行防护；如果是钢绞线则事先套入套管，然后采用压浆处理。同时为防止桥下船只碰撞预应力筋，可采用在预应力筋下加设钢板防护罩进行保护。除了以上方案以外，还有结构性加固、非结构性加固、改变结构体系加固、粘贴纤维复合材料加固等等方法。然后，最合理的加固方案是将上述加固方法优化组合，体现出加固效果及经济效益。应注意以下两点：不同的加固方法有对应的设计计算方法：加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结构的制约，如原结构配筋率、截面尺寸等，不可能无限制地提高承载能力。
三、公路桥梁的加固效果评价与施工要求
桥梁加固与维修技术需要进一步的规范和完善，需要经验的总结和技术的支撑，同时要注意定期对维修加固处理后的桥梁做后期检测，确保效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验，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。但对下部结构而言，不方便进行荷载试验，通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。应在桥梁加固设计中提供桥体受损调查表，由施工单位复核。若未提及，施工单位应补齐。除记录裂缝等受损情况的数量、长度、宽度、分布位置外，有条件时应用钻孔等方法查明主要部位裂缝深度。对于桥体受损或者老化的发展趋势应高度重视，如果存在结构性破损，预示桥梁技术状况仍在恶化，可能需要变更原加固方案时，应及时反馈意见，研究对策。总之，公路桥梁的加固维修是一门新兴的技术，为了完善和指导桥梁加固技术的应用，需有一整套完善的实用性公路桥梁检测、评定与加固的技术规范，从而为我国公路危旧桥的改造提供技术支持，确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全，有法可依。
