常州桥梁加固

一、桥梁加固的重要性

随着我国交通运输量的迅速增长，危桥旧桥不断增多，若将其拆除重建，不仅要耗费大量资金，而且工期也较长；若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造，桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性，为国家带来巨大的经济和社会效益。因此，加固设计必须本着“牢固可靠、简便耐用、经济适用”的基本原则。

二、桥梁加固改造的技术途径及设计原则

1、主要技术途径

桥梁加固一般是通过对构件的补强和结构性能的改善来恢复或提高现有桥梁的承载能力，以延长其使用年限，适应现代交通运输的要求。其改造的主要技术途径有：加强薄弱构件、增加辅助构件、改变结构体系、减轻恒载、加固墩台及基础等。

2、加固方案确定原则

一般认为满足以下条件，加固方案才基本可行：对比重建新桥要具有明显的经济效益；桥梁经加固改造之后各个方面都能达到使用要求；桥梁的下部结构具有足够的潜力。

三、桥梁加固的常用方法

加固，简单来说，就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求。旧桥加固方法可综合为以下几类。

1、结构性加固

体外预应力加固法。体外预应力法的加固原理是在梁的下缘受拉区设置预应力材料，通过张拉对梁体产生偏心预应力，在此偏心压力作用下，使梁体发生上拱，抵消部分自重应力，减小了结构变形和裂缝宽度、改善了结构受力，能够较大幅度的提高结构承载力。

粘贴钢板或碳纤维（CFRP）加固法。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其它薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成整体，以达到提高结构承载能力的目的。该方法具有基本不改变原结构的尺寸、施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点。

增大截面与配筋加固法。增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，以提高主梁截面的有效高度，从而达到提高桥梁承载能力的目的。然而，由于增大截面法在施工过程中全部的作业需在梁底进行，施工难度较大且施工质量难以控制。

改变结构受力体系加固法。改变结构受力体系加固法是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的，是一种变被动为主动的加固方法。这种技术具有提高结构承载力，增大结构刚度，减小挠度等优点。但该加固方法施工改造时一般要涉及到桥面铺装的再处理，增加了改造费用且加固效果受负弯矩区施工质量的影响较大，目前较少单独采用。

2、非结构性加固

钢纤维混凝土修复桥面铺装层。对桥面铺装层的严重破损，可考虑采用钢纤维混凝土修复。这种材料具有高强度、抗裂能力强，抗冲击耐磨耗等性能，可延长桥面的使用寿命，在不增加桥梁恒载的情况下，改善梁的结构受力性能。

伸缩缝的更新改造。在桥梁维修中，以下几种类型伸缩缝的使用是较成功的。SFP“三防”型伸缩缝在大型桥梁上的应用情况良好；仿毛肋伸缩缝在大、中型桥梁的大量使用，效果明显；TST、FG系列桥梁无缝伸缩缝，在中小行桥梁上也得到广泛使用。

3、U型高桥台加固

预应力锚索框架法。该加固法采取在U型桥台前墙和两侧墙外加套40厘米的钢筋混凝土，并在两侧墙增设水平预应力索对锚和前墙增设地锚的方案。该方案适用于不能中断交通又无法架设便桥的高桥台病害修复。

锚杆配合钢筋混凝土抱箍法。该加固法采取台腔与桥台基础持力层进行压浆固化，再打入锚杆与槽钢抱箍，最后在U型桥台前墙和两侧墙外加套25厘米的钢筋混凝土，新旧墙体采用锚杆连接形成整体。该方案适用于地基承载力不足，且施工处理不到位，造成桥台前墙下沉。

4、桥墩加固

桥梁下部结构加固的主要目的是提高桥墩的整体承载能力。如桥墩发生了结构性损伤，可以用外包混凝土、粘贴钢板或碳纤维的方法进行加固。但是对于实体桥墩等横向刚度比较大的结构，其状态变化主要是由地基所引起，此时可从回填硬土或者对地基进行注浆等方法提高其约束桥墩的能力，提高桥墩的整体承载能力。抬桩就是通常使用的一种有效的加固方法，即在旧桩的两侧各增设一根桩，并通过植筋扩大承台，共同受力。另一种桩基加固方法是钢筋混凝土套箍。由于下部桩基施工等原因，造成桩基缩径，采用的加固方法是清除桩体虚浮物，通过植筋后，外抱箍微膨胀混凝土。

四、应用实例

某桥于上世纪70年代初建成：上部构造为4孔跨径L=16.8m的少筋微弯板工字梁组合的装配式钢筋混凝土梁结构，无横梁，桥面净空为净-7m+2×0.25m，下部构造为钢筋混凝土双柱式灌注桩墩及重力式桥台。

原桥上部构造采用1966年1月出版的《少筋微弯板与工型梁组合的装配式钢筋混凝土上部构造试用图纸》，设计荷载为汽-13，拖-60.

1、加固前病害调查

在确定加固方案前，对旧桥现状进行了全面调查，全桥主梁4×5片。根据实际损坏情况，对2～4孔的15片主梁、微弯板、支座、桥墩（台）及附属结构进行了细致的检查。

（1）主梁

施工质量较差，各部位尺寸沿跨径不一致。单根主梁较多发现裂缝51条，裂缝宽度较宽为4mm.有竖直裂缝，也有斜裂缝、水平裂缝，斜裂缝与水平方向夹角为40～80°。竖向裂缝主要分布在主梁腹板下部（主要在跨中8.5m范围内）且下宽上窄；斜裂缝主要分布在端部4m范围内；水平裂缝主要分布在梁端。主梁局部钢筋外露，产生锈蚀。

（2）其他

微弯板施工质量较差，底部非常粗糙，局部有细微裂纹。支座为钢板支座，钢板锈蚀严重，有大块蚀块脱落。支座附近主梁砼有压碎现象。1号桥台锥坡破损，3号桥墩发现一处空洞现象。部分栏杆倾斜，泻水孔堵塞，桥面上梁间隙较大，车辆通过时振动大、噪声大。

2、加固设计

根据调查情况，笔者主要针对主梁进行加固设计。

主梁采用CYMAXL3002C碳纤维片材进行加固，主要性能指标有：设计厚度0.167mm；抗拉强度标准偏差40MPa；抗拉强度标准值

4108MPa；抗拉强度平均值4233MPa；弹性模量236GPa.计算中，考虑到碳纤维片材与主梁砼之间的密合性，对材料的抗拉强度设计值取用折减系数0.8.经计算，主梁跨中底部碳纤维材料厚度需0.25mm，故采用2层。

五、加固效果评价

桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范，同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察，以确定加固的效果。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。