桥梁加固方法与措施

浅探桥梁的加固方法与措施

摘要：本文分析了桥梁病害的成因，论述了桥梁加固设计与施工的基本理论和方法。

关键词：桥梁病害；加固；方法

目前，我国公路、铁路交通事业蒸蒸日上，不少高速公路已建成投入运营中，还有不少正在建设的高速公路和其它等级的公路也即将建成投入运营。桥梁使用一定年限之后，出现结构陈旧老化、破损影响到它原有设计能力而危及运行的，必须予以修补，使之恢复到原有设计的承载能力。 1需要加固的桥梁类型

1.1桥梁基本完好，但当初设计标准低，经过一段时间的交通发展，荷载标准或桥上、桥下的净空不能满足新交通的需要，需对其加强才能适宜新的交通。

1.2桥梁设计标准合理，结构基本完好，但桥梁遇到某种特殊需要，是原设计所没有包括在内的荷载或结构变化的而需要临时加强。

1.3上述情况都使改造过程处在一种位置、结构形式不断变化，而材料、空间都受到局限的被动的技术状态之下；加上桥梁结构形式多样，地形、地质变化差别很大，跨径大小不同，建筑方法和材料特性各异等因素，使桥梁加固成为广泛存在而又变化多端、极其复杂的课题。

1.4早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来

说造成断面单薄、安全储备低，其中最典型的就是双曲拱。 1.5桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等。

1.6近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差，也存在着加固的问题。 2桥梁病害分析

2.1桥梁设计、施工及运营对桥梁的影响。在桥梁的建造过程中，设计不合理，截面尺寸和钢筋位置不符合力学要求，施工达不到质量要求，原材料使用不当、品质不良，施工养护不及时等这些问题的出现，都会导致桥梁在使用过程中存在质量隐患。

2.2环境因素对桥梁病害产生的影响。严寒酷暑的的温度、气候、洪水的冲击等桥梁外部环境对桥梁会产生影响。我市地处东部沿海盐碱地域，投入八、九年左右的桥梁均会出现损伤破坏。其中边梁破坏严重，钢筋严重锈蚀，混凝土保护层脱落开裂。另外部分桥梁长期处于海水干湿作用，溶蚀严重。

2.3超载超限对桥梁的危害。车辆的超载超限对桥梁的损伤很大，会致使桥面板坑洼不平，梁板出现裂缝、断裂、受力钢筋外漏、锈蚀。车辆的超载超限已成为严重的公路桥梁的杀手。超限产生过大的弯矩和剪力使梁板产生过大弯曲变形和剪力破坏，产生弯曲裂缝，支座附近产生剪切裂缝。过大的荷载使装配式板桥的铰缝混凝土开裂，导致桥面横向分布削弱，桥板承受荷载增加;严重时铰缝混凝土破坏，形成单块板受力，使桥板断裂，产生险情，严重威胁桥梁和行车安全，如不及时采取措施，将形成事故。

2.4地震对混凝土桥梁的破坏。地震因其发生的突然性和巨大破坏力而被列为各种自然灾害之首。我国位于环太平洋地震带和欧亚大陆地震带之间，地震频繁发生。地震对道路交通的破坏是巨大的。道路交通是国民经济大动脉也是抗震救灾生命线工程之一。桥梁工程是道路交通的咽喉要道，在保障交通通畅中起着至关重要的作用。从历次破坏地震中，调查得到的桥梁震害产生的主要原因有以下几类:(1)支承连接件失效;(2)下部结构失效;(3)软弱地基失效等。

2.5梁式桥出问题，多半是上部结构和构造缺陷。而拱桥上部构造，施工阶段是风险最大的时期，拱桥建成时，安全度比较大，拱桥出问题多半是基础变形造成的。因为拱桥的结构合理性和内力的削减是推力起作用，而基础的变形，又必定是朝向推力减弱方向发生的。梁式桥加固时，结构改造的空间很小，拱桥加固是，结构改造的空间较大。梁式桥结构加固，可采用预应力增补；拱桥结构加固，采用预应力处理结构很困难。梁式桥加固中，减少静重的可能新极小，拱桥加固中可以寻求减轻静中的途径。 3加固方法与措施

3.1体外预应力的加固另外的加强措施 3.1.1弯曲加强

加固梁式结构时,体外预应力筋多采用折线形连续筋,以充分发挥加固筋的抗拉强度。体外筋的灵活布置,可以有效地补强加固不同受力情况的简支梁和连续梁。若连续梁中仅有个别跨需要加固,

则可采取在这些跨上单独布置预应力筋进行局部加固;若连续梁普遍较差,则可用各跨布置给予整体加固,若连续梁普遍较弱,但个别跨更弱,则可采取通长布置与局部布置相结合的办法进行加固。 3.1.2剪切加强

梁的剪切强度可通过外部加设扁钢、钢板和钢箍等方法来提高,扁钢通常箍在构件上用后张法拉紧并已开发了一种后张不锈钢钢箍的方法,后张法能使新材料平分恒载及活载,这样就能更有效地利用新增材料。提高剪切强度的另外一种方法为采用后张的附加预应力钢筋.预应力钢筋可以加在垂直和倾斜方向上,而且既可安装在梁腹板内,又可安装在箱内,施加预应力时应当小心谨慎,避免结构某些部分出现超限应力。若构件中存在裂缝,一个好的实施方法是在施加预应力之前,先在裂纹上注射环氧树脂。 3.2扩大或增加原结构构件截面

扩大或增加原结构构件截面以提高原结构的强度和刚度;该方法虽然能提高结构承载力,但也会因而加大结构自重。自重加大产生的内力增量会消抵部分或全部结构承载能力的提高。且新增结构面积或体外施加的预应力与原结构体的界面能否良好结合。 增大截面、粘贴钢板(碳纤维)、体外预应力等加固方法都属于二次超静定受力结构。加固前原结构已经承受荷载(即第一次受力),特别是当承载能力不足时,加固前原结构的截面应力、应变水平一般都很高。新加固部分加固后并不立即承受荷载,而是在新荷载(即二次加载)下才开始受力。从而导致整个加固结构在其后的第二次

受力过程中新加部分的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力、应变,这决定了此时混凝土结构加固计算分析不能够完全按普通结构概念进行。加固结构的承载力与新旧两部分的应力差值或应变差值直接相关,与原结构的极限变形值有关,与两部分材料的应力—应变关系有关。 3.3粘贴法

粘贴碳纤维法与钢板粘贴加强法基本原理是一致的,均是将其增强材料粘贴在混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位,使之与结构形成整体,代替需增设的补强钢筋,提高梁的承载能力达到补强的目的。

3.3.1粘贴碳纤维法

碳纤维加固桥梁构件的部位:用粘结材料将碳纤维材料有序地缠绕粘贴于构件表面,实现对构件变形的约束并因此提高构件的极限强度和承载能力。在桥梁加固%考试大%运用中,可粘贴在混凝土梁的顶面或底板上,以提高混凝土梁的截面强度和刚度:也可粘贴在梁的腹板上,以提高其抗剪强度 3.3.2具体的施工工艺

(1)处理结构混凝土表面,涂敷基底树脂并整平 (2)涂刮整平胶并对其表面作砂光处理 (3)滚刷粘结剂粘结碳纤维 (4)对已贴的碳纤维作压面处理 (5)表面整饰(如抹砂浆等)

粘贴钢板(碳纤维)法:(1)对结构抗弯和抗剪加固效果明显,但对结构静刚度影响不大(静刚度包括等直杆件扭转刚度、受弯梁的弯曲强度、薄板受弯曲载荷作用、薄壳变形计算)。(2)在借用桥面铺装层参与受力时,新老混凝土的可靠连接,始终存在问题如粘结剂的老化问题。

此外粘贴钢板法存在以下自己特殊的缺点:(1)钢板面积大,刚度大,适型性差,很难与原结构紧密粘接,此外,自重很大,加上锈迹等原因,底、侧粘贴很易脱落(钢板易受腐蚀或脱落)(2)对于大跨度梁来说,钢板的重量可能太重。

粘贴碳纤维法存在以下自己特殊的缺点:(1)碳纤维的抗剪强度低,延展性又不好,所以,其受力的不均匀性必须充分注意(2)碳纤维用于桥梁加固,其老化问题不容忽视。