浅谈关于桥梁加固设计的方法
2016-12-19
1 桥梁加固的步骤以及原则
桥梁工程的加固处理一般指的是对现有的桥梁进行结构上的调整或者是对威胁桥梁运行可靠性的一些病害予以排除的过程。在桥梁运行的过程中，难免会出现各种原因产生的病害，如何对其进行合理的加固设计和处理，就成为了桥梁养护工作的一个重点问题。实践中，工程人员总结出了桥梁的加固设计过程中的基本原则：
（1）对于结构已经遭到破坏且无法达到正常运行标准的桥梁，必须进行相应的加固处理。具体的加固方式和措施的制定要结合我国法律法规中的有关规定，通常根据范围的不同，可以将桥梁加固分为整体加固和部分加固；
（2）在实施桥梁加固设计前，要对该工程进行认真的经济效益分析，从维修、加固以及重建这三个方面对桥梁改造工作所投入的经济成本和产出进行对比，选择最科学合理的运行方案；
（3）在加固方案设计的过程中，要充分考虑对其他相关工程的影响，如相连的公路工程；
（4）对于大型桥梁工程进行加固处理时，应该设计多个可供选择的施工方案，并从经济效益和工程效果等各个方面进行对比分析，确定最佳加固方案；
（5）在对桥梁进行加固处理的过程中，应该尽量的保持桥梁的原有结构，不对现有结构进行根本性的改造；
（6）在加固设计的过程中，应该将加固方案同桥梁的施工方进行商讨，保证所定加固方案不对桥梁原有结构造成不利影响；
（7）桥梁加固设计中应充分考虑桥梁的使用现状和各种病害；
（8）桥梁加固的实施过程中，应该尽量在不妨碍桥梁的正常运行的前提下进行；
（9）加固施工如遇各种意外情况，如工程结构村出现未知缺陷等，施工人员应即刻停止施工，待重新和设计方以及监理方商定施工方案后再予开工；
（10）做好安全防护措施，保证施工人员和桥梁结构的双重安全。
2 桥梁加固的具体方法
桥梁架构是在桥梁现有的结构形式的基础上采取的一种辅助措施，旨在提高桥梁运行的安全性和稳定性，但是对于不同结构形式和运行状况的桥梁，应该采取不同的加固方法，方能得到较好的加固效果。下文中，笔者将就几种常见的桥梁加固方法进行简要分析。
2.1 桥梁上部结构加固方法
（1）体外预应力加固法。也就是通常我们所说的体外索加固法，这种方法的基本作用原理是通过对桥梁加设外预应力索，对桥梁工程中原有的砼梁体结构进行调整，从而达到改变其受力情况。采用这种方法进行加固的过程中，预应力材料的选择是十分重要的，因为预应力材料的强度和韧性特征，将直接反应在其牵拉桥体的过程中，强度不够的预应力材料是无法使桥梁上拱，改善其结构受力状况的。该方法因其操作比较简单，效果比较明显，所以常用于桥梁的临时加固中。
（2）体系转换加固法。该方法的基本原理是通过对现有桥梁进行部分或者整体的结构改造来实现的，在体系转换的过程中一般会涉及到对各种桥梁附件的增减，以及对现有的桥梁技术水平的调整。这种加固方法最显著的特点就是可以大幅度的提高桥梁的预应力和承载力，并且可以减少原有结构中的挠度。
（3）增大截面或增加局部构件法。顾名思义，该种加固方法的主要效果是通过对桥梁的部分构件的面积改造来实现的。在桥梁加固的过程中，通过改变各混凝土构件的基本特征，如截面面积、刚度、承载力来实现对桥梁整体稳定性的加强。采用该方法对桥梁结构进行加固时，常伴随有桥梁主梁体的拓宽改造，并且消耗的材料以钢筋和混凝土为主。
（4）粘贴钢板加固法。该种方法的实现主要是通过对桥梁的混凝土构件进行钢板加固来实现的，即在桥梁结构物的薄弱部位加设或者粘结具有一定硬度和强度的钢板，从而提高其整体承载力的一种形式。实践中，该种加固方法主要应用于桥梁的钢筋砼和锚栓部位的加固，由于锚栓具有的刚度较小的特点，在具体的施工过程中，可以根据工程情况适当增加钢板厚度。钢板固定于受拉混凝土表面可以增加混凝土结构抗弯刚度，使结构挠度减小，限制了裂缝的发展。粘结钢板加固法在实践应用中的最主要的优势和特点就是其施工简便、快速，能够在改变和不影响原有的桥梁结构的基础上完成对桥梁结构的加固。但是其缺点也是比较明显的，即无法达到比较持久的加固效果。
（5）碳纤维、复合纤维材料加固法，本方法适用于梁、板以及砼受压立柱的加固。碳、复合纤维具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能，是旧桥加固补强的理想材料。碳、复合纤维加固法中粘结材料的性能是保证碳纤维与混凝土共同工作的关键，也是两者传力途径的薄弱环节，因此粘结材料应有足够的刚度与强度，保证碳、复合纤维与混凝土间剪力的传递，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。
（6）桥面层补强加固法。桥面补强层加固法是通过在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，使其与原有主梁形成整体，从而达到增大主梁有效高度和抗压截面，增加桥面整体刚度，提高桥梁承载能力的一种常用且有效的方法。
2.2 桥梁下部结构墩台与基础加固
桥梁墩台的加固方法有的与上部结构类似，比如盖梁可采用施加体外预应力、增大截面、粘贴钢板或纤维材料等方法加固；墩柱可采用钢套管内灌注混凝土、增大截面、粘贴钢板或纤维材料等方法加固；台身可采用外包钢筋砼套箍、增设辅助挡土墙、框架梁加注锚杆以及更换台后填土等方法加固，目的都是为了增加墩台的刚度，提高墩台的抗弯、抗压和抗剪能力以及减小墩台受力等。
桥梁基础则可以采用扩大基础底面积加固法，若基础冲刷过大，还可采用抛石、砌石、石笼防护，或在其上游设导流坝下游设拦砂坝等。
（1）扩大基础底面积加固法。桥梁基础扩大底面积的加固方法，称为扩大基础加固法。此法适应于基础承载力不足或埋置太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体或基础时的情况。当构造物基础具有较大的不均匀沉降，并且地基土质比较坚实时，可以采用扩大基础法进行加固。而对于扩大部分基础底部的地基承载力不足的问题，可采取在扩大部分基础下打入一定数量的桩，以提高地基承载力，桩的参数根据地基变形计算来加以选定。其施工比较简单，缺点是它必须使新老基础连成一体共同承受上部荷载，故加固费用较高，而且加固效果也不易控制。
（2）高压旋喷注浆加固法。高压旋喷注浆，就是先利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入土层的预定位置，旋转并以一定的速度提升，同时将浆液或水以高压流的形式从喷嘴里射出，冲击破坏土体，高压流切割并搅碎土层，使其成颗粒状分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液的凝固，组成具有一定强度和抗渗能力的固结体，从而对地基进行加固的一种加固方法。旋喷注浆加固法用途广泛，加固地基的质量可靠而且效果好，成本低，加固效果明显，施工便捷，目前已逐渐成为我国常用的对桥梁墩台基础处理方法之一。
3 结束语
桥梁的加固是当今颇受关注的一项新技术，本文仅阐述了桥梁加固的方法，在实际加固设计中应根据桥梁结构型式、桥位地形、水文、自然状况、预期加固的效果及功能、现有的施工技术情况、资金的投入量等选择合理的加固方案，还要在保证构造要求的前提下进行详细的设计计算，确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全。
参考文献：
[1]薛晓霞. 普通梁式桥加固维修技术研究[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2010(08)
[2]秦英彬. 浅谈桥梁加固施工技术[J]. 技术与市场. 2011(07)
