浅析桥梁修复与加固技术

摘要：近年来，随着变通量的快速增长，载重荷载的不断加大，以前修建的不少桥梁，在受到设计、材料、施工等方面的影响和局限，使得很多旧桥逐渐转化为危桥，严重的影响了行车的安全，所以对危桥进行修复加固已势在必行。本文从桥梁修复与加固工程的特点、一般程序以及常用加固技术进行分析。
小清新：桥梁；修复；加固

桥梁修复与加固技术研究逐渐向新材料、新工艺方向发展，但是对桥梁加固技术的研究还没有统一的规范可循，这需要工程技术人员在实践中不断总结，才能形成规范化的桥梁修复与加固技术。

一、桥梁修复与加固工程的特点
（1）桥梁修复与加固工程常受原有结构、构件的空间制约，其施工现场空间狭小，大型预制构件很难进入现场、难以发挥作用；
（2）为了在不中断交通或少中断交通的条件下施工，桥梁修复与加固工程要求施工工艺简便快速、工期短，并且常分段分期行；
（3）桥梁修复与加固施工过程中有较大的清除工作量，过程较繁琐，会存在较多不安全因素；
（4）桥梁修复与加固施工过程中往往对原有和相邻的结构、构件不利，因而在工程实施过程中应尽量不损伤原有结构；
（5）桥梁加固增强需充分考虑新、旧结构的强度、刚度与使用寿命的均衡以及新、旧结构的协调；
（6）冻融、腐蚀、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏时，需要全面考虑有效措施来减小、抵御或消除所有不利因素，来避免加固后的结构持续受损。在桥梁上、下部结构同时有病害问题的情况下，需要先治理下部结构病害后才加固上部结构；
（7）对于可能出现开裂、倾斜或倒塌等不安全因素的结构，加固施工前应采取临时措施以防止发生安全事故；
（8）桥梁加固工程相对新建桥梁经济效益较高，其费用仅占新建桥梁的20～30％左右。

二、桥梁修复与加固的一般程序
一般桥梁修复与加固工程应遵循如下工作程序：
鉴定结构可靠性——确定修复与加固方案——加固设计——施工组织设计——修复与加固施工——组织验收。
鉴定结构可靠性，主要是诊断病害结构的病情。修复与加固方案受到主客观等多因素的影响。
加固设计主要参照现行规范及有关标准来深化加固方案。修复与加固施工是按加固设计对被加固结构进行加固的施工过程，很多大型结构的加固需要在施工前编制施工组织设计。
桥梁修复与加固工程作为一项复杂的系统工程，需要全面考虑施工全过程，还要选取综合措施充分挖掘桥梁的内部潜力。但是，在桥梁加固过程中，病害诊断出错，或加固方案和设计不周，或施工组织不完整就会造成无法想象的严重后果。

三、常用的桥梁修复与加固技术
桥梁结构物，除了会发生表层损坏、裂缝及钢筋锈蚀等缺陷外，还会因为结构布置不当、设计标准较低、施工质量差、外在因素的影响等，致使桥梁结构受到损害。由于桥梁病害的复杂多样性，需要谨慎进行加固技术及方案的比较。桥梁的技术改造分为两个步骤：即加固前或加固过程中的裂缝修补及对桥梁结构的加固增强。因此，本章对桥梁加固的技术分为裂缝修补技术和结构加固技术两大类，最后介绍目前常采用的碳纤维加固技术。
（一）裂缝修补技术
裂缝修补主要为了恢复结构物的耐久性及其防水性，并起到修饰美观的作用。结构有较严重的病害时，需要在加固前或在实施加固技术的过程中进行裂缝的修补。裂缝修补的主要技术有：
（1）表面处理法，这是一种在宽度小于O．2mm的微裂缝表面涂抹填料及防水材料，用来提高其耐久性和防水性的方法。
（2）注浆法，在裂缝中注入树脂或水泥类材料，用来提高其耐久性和防水性。
（3）充填法，适合于修补宽度在O．5mm以上的较宽裂缝，详细做法是沿裂缝凿一条深槽，之后在槽内嵌补各种粘结材料。在钢筋混凝土结构加固时，此方法视钢筋是否锈蚀程度有所不同。
（4）粘结钢板封闭法，在钢筋混凝土构件产生主拉应力裂缝的情况下，先对裂缝处理，再在裂缝处粘结钢板，然后用膨胀螺栓对钢板加压。其粘结方向应和裂缝方向垂直。
（5）混凝土因碱骨料而开裂的裂缝修补，一般裂缝具有延伸性，尤其是当钢筋用量较少，且对膨胀的约束不大，因而裂缝宽度明显变大。这种裂缝的处理，可以注入环氧树脂或涂抹防水材料，杜绝水分由外部浸入的情况，进而达到控制碱骨料反应的目的。
（二）梁式桥结构修复与加固技术
梁式桥上部修复与加固视桥梁的实际情况，承载能力的减弱程度以及今后的使用要求，可以选用不同的方式。一般，主要采取加大原结构构件截面，来提高结构的强度和刚度；用新的结构代替旧的抗力不足的结构；修改原结构的受力体系，减小控制截面弯矩的峰值；给原结构施加预应力，修改原结构的受力方式，来达到提高桥梁刚度和强度的目的。
梁式桥上部结构修复与加固技术主要有：
（1）加大截面加固法，选用加大混凝土构件的截面面积，以提高其承载能力和满足正常使用要求的一种加固方法。根据荷载大小和净空条件不同可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。
（2）改变结构体系加固法，该法通过改变桥梁结构体系以控制截面弯矩峰值提高承载能力的一种加固方法。改变结构体系加固法主要有两种，即增设支点法和简支梁变连续梁加固法。
（3）外部预应力加固法，预应力加固是指运用预应力原理，在增设的构件或原有构件施加一定初始应力的一种加固方法。此法适用于要求提高承载能力、刚度和抗裂性能的钢筋混凝土或预应力混凝土梁板。
（4）外部粘贴加固法，采用型钢、钢板、玻璃钢等材料通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部以提高结构承载能力的一种方法。
（5）增设纵梁加固法，在桥梁墩台基础稳定，并承载能力满足的情况下，可采用增设刚度大且承载能力高的新纵梁，使新旧梁连接起来共同受力。营运中车辆荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，这样原梁中所受荷载，加固后的桥梁承载能力和刚度得以提高当增设的纵粱位于主梁的一侧或两侧。此法适用于梁体结构基础完好，并且承载能力不能满足的情况。
（三）碳纤维修复与加固桥梁技术
目前，碳纤维加固法以其强度高、重量轻、耐腐蚀、施工简便等优良特性受到土木工程界关注，目前在桥梁修复与加固中应用广泛。碳纤维加固法将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸为复合增强片材，使用环氧树脂粘结剂沿垂直裂缝方向或受拉方向粘贴于需补强的结构，造就成新的复合体，增强贴片与原有钢筋混凝土共同受力，提高结构抗剪或抗拉能力，增强刚度、强度、抗裂性和结构的延展性。
碳纤维布加固技术与传统的旧桥加固的方法优点较多，主要有高强高效、施工便捷、良好的耐久性和耐腐蚀性、适用面广、施工质量易于保证、厚度薄。
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