常用橋梁加固方法淺析
2015-07-02
1 前言
對原有橋梁進行加固補強、改造翻新，最大程度利用現(xiàn)有資源，保證其使用安全，延長其使用壽命是當今國際工程界關注的重大課題之一。
2 橋梁加固常用的方法
橋梁加固常用的方法有以下八種：
2.1 橋面補強層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，一般先鑿除舊橋面，使其與原有主梁形成整體，達到增大主梁有效高度和抗壓截面強度，改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達到提高橋梁的承載能力的目的。
2.2 外包混凝土加固法
外包混凝土加固法又稱增大截面加固法，它是通過增大構件的截面和配筋，以提高構件的強度、剛度、穩(wěn)定性并減少裂縫寬度。對于梁橋、拱橋、剛架橋、墩臺、基礎等，在條件許可的情況下均可采用該方法加固。外包混凝土將使原結構增加一部分恒載重量，因而在擬定外包混凝土尺寸時，應同時考慮外包構件以下的結構承載能力是否足夠，這是外包混凝土方案是否成立的前提。
2.3 鋼板粘貼加固法
由于交通量的增加，主梁承載力不足，或縱向主筋出現(xiàn)嚴重的銹蝕，或梁板橋的主梁出現(xiàn)嚴重橫向裂縫，此時，可用粘結劑及錨栓將鋼板粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位，使其與結構形成整體，以鋼板代替增設的補強鋼筋，提高橋梁的承載能力與耐久性。
2.4 噴錨混凝土加固法
首先是用植筋法將錨筋植入待補強部位的結構內(nèi)，掛設補強鋼筋網(wǎng)，然后再噴射一定厚度的混凝土，形成與原結構共同受力的組合結構。噴錨混凝土是借助噴射機械，利用壓縮空氣將新混凝土混合料，通過噴嘴高速噴射到已錨固好鋼筋的受噴面上，凝結硬化后形成一種鋼筋混凝土。
2.5 改變結構受力體系的加固法
這種加固、改造方法是通過改變橋梁結構受力體系，達到提高橋梁的承載能力的目的。它的基本原理是以減少控制截面的內(nèi)力為目的進行加固。對于拱橋加固，可通過體系轉換法將單純拱的受力狀態(tài)改變?yōu)楣傲航M合體系受力狀態(tài)，即將拱上建筑變?yōu)榱菏浇Y構，拱梁組合體系受力狀態(tài)較單純拱更為均勻。另外，對于拱式拱上建筑的舊橋，改拱式為梁式拱上建筑，所帶來的恒載重量減少量是非常顯著的。
2.6 體外預應力加固法
體外預應力加固法主要用于梁式橋（包括簡支梁、懸臂梁、連續(xù)體系梁橋等）正常使用極限狀態(tài)超限的結構，通過對舊橋施加體外預應力，能夠達到減少或消除裂縫，減小梁體下?lián)?，改善結構各截面應力狀態(tài)的目的。其基本原理是通過在梁體外設鋼質的拉桿或撐桿，并與被加固梁體錨固連接，然后施加預應力，強迫后加拉桿受力，從而改變原結構內(nèi)力分布，并降低原結構應力水平，使結構承載力顯著提高，且可減少結構變形，縮小裂縫寬度甚至閉合。
2.7 減輕拱上自重加固法
減輕拱上自重也是一種調(diào)整拱上恒載分布的手段，盡管它們的目的都是為了恢復和提高原橋的承載能力，但它們的出發(fā)點和適用場合卻是不相同的。調(diào)整拱上恒載分布是針對主拱圈變形過大，通過調(diào)整拱上恒載的辦法來調(diào)整拱軸線與壓力線；采用減輕拱上建筑的自重，則主要是針對某些雙曲拱橋的基礎承載能力較低，通過這一措施降低對基礎承載力的要求。
2.8 拱橋的拱圈和拱肋常用的幾種加固方法
為了提高拱橋的承載能力，往往采用增加拱圈厚度和剛度，加大拱肋截面、增設新拱肋等方法，下面介紹不同情況下的不同加固方法。
（1） 磚石拱橋的拱圈內(nèi)壁出現(xiàn)表層剝落、松散、老化等情況且不適應目前交通時，可采用在肋圈內(nèi)壁掛鋼絲網(wǎng)，并噴射水泥砂漿的加固法。
?。?）鋼筋混凝土拱圈內(nèi)壁澆筑加固法。拱橋拱圈內(nèi)壁損壞嚴重時可采用此法，具體做法與上述方法相似。
（3）原拱上增設鋼筋混凝土拱圈加固法。此法是拱橋中較常用的加固法之一，它不僅加固了拱圈，且將原有開裂拱聯(lián)結在一起，也利于橋面排水。
（4）拱橋鋼板箍與螺栓錨固法。石拱橋可在拱圈的跨中和 1/4 處加設三道（或多道，視情況而定）鋼板箍（鋼板厚可用 6～8mm）或鋼拉桿，用螺栓在拱底及拱側鉆孔錨固，并注意將錨固點設在拱圈厚度的 1/3 處，此法可提高拱橋的整體強度，達到較好的加固效果。
以上介紹的常用加固方法為傳統(tǒng)的混凝土結構加固方法，雖然有效，但均受到一定條件的限制，存在以下缺點：對結構的外觀及使用空間均有一定的影響；施工時的濕作業(yè)和大型設備對環(huán)境和生產(chǎn)有一定影響；在有的方法中新舊兩部分的連接對原結構有一定的損傷；加固材料易腐蝕或脫落；增加結構物的荷重等。
3 采用在臺后加孔的方法處理橋臺
在軟土地基上修建橋梁可能會造成軟基病害，經(jīng)常由于設計上壓縮孔徑過多、總體布置欠妥，地基土質松軟及承載能力過低而致使橋臺位移，特別是拱式體系上部結構，由于橋臺位移而使主拱圈開裂等常有發(fā)生。盡管是梁式上部結構，也會因橋臺位移而產(chǎn)生病害，有的時侯因臺后填土過高且臺后填土夯實不夠，加之軟土地基的影響，發(fā)生土體滑塌，甚至會出現(xiàn)橋臺樁基剪斷等事故。對于上述情況，如采用橋臺后加孔減載的改造措施，尚可取得較好的效果。
某地區(qū)一座雙曲拱橋，全橋建成后即發(fā)現(xiàn)原橋臺明顯下沉，致使拱頂3-4m范圍內(nèi)拱肋下緣開裂，拱腳處主拱圈和拱座脫開，裂縫寬度達9到13mm，呈上窄下寬狀。分析原因，主要是由于橋位處土質較差，表層為淤泥，下為深2m的粘土，下層為亞砂土類粉砂且含腐植質雜質，經(jīng)果大量地試驗，在3米深處土基容許承載力僅為0.15MPa。最終確定采用臺后加孔減載的方法進行改造，先拆除臺后10m長的駁坎及填土，改為2孔5米的鋼筋混凝土板橋。在拆除駁坎時要分兩次進行處理，先拆掉其中一部分，待加孔的墩臺基礎間的混凝土支撐地梁澆筑完畢并達到一定強度以后，然后將駁坎拆除至與原橋臺基礎頂面相平。澆筑支撐地梁是，在拱腳肋座脫離處塞入三角形楔形鐵塊后進行。橋臺處理后，對原拱肋可采用加大拱肋截面的方法進行補強。經(jīng)過以上技術處理以后，橋臺的沉降量增加甚少，效果十分明顯。從以上的案例來分看，對于軟土地基地區(qū)的橋梁，特別是高填土的情況，還要進行設計以確定橋梁的總體布置，這些因素都要慎重的進行考慮，不但要考慮到工程造價，還要對各種施工中可能給橋梁結構帶來的危害的不利因素進行分析，以便在設計中引起足夠的重視并采取一定的措施。
4、結論
橋梁加固可以采用的形式是多樣的：如加大截面加固法、體外預應力加固法、外部粘鋼加固法和粘貼碳纖維加固法等都能達到同一目的，只是加固途徑、加固效果不同。如對裂縫的限制，體外預應力法是一種主動受力加固法，能將現(xiàn)有裂縫寬度縮小，并能將在運營狀況下的裂縫寬度控制在規(guī)范以內(nèi)；而外部粘鋼或粘碳纖維加固是一種被動受力法，它能夠約束裂縫擴展。這些方法都能達到加固目的，只是各有優(yōu)缺點，在舊橋加固改造工程中，應根據(jù)橋梁的特點選取最佳的加固方法。
