關于橋梁加固技術的幾點思考

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一、鋼筋混凝土橋面板缺陷及產(chǎn)生原因

　　混凝土開裂、混凝土剝離，斷面破損、鋼筋外露、銹蝕，混凝土質(zhì)量下降，異常變形等。這些是由于荷載增大（構件承載力不足），構造上的缺陷（橋面板端部等），支撐結(jié)構不完整（主梁等構件剛度不足等），施工上缺陷（保護層不夠、蜂窩麻面等），氣象作用（凍融作用、化學作用、鹽腐蝕等），災害（地震、火災、受落下物撞擊等），徐變及收縮過大等。橋面板損壞的維修方法有修補施工法、加蓋板施工法，支架施工法等。一般橋面補強層加固方法有底面加固和頂面加固。底面加固主要是噴射鋼纖維砂漿，焊接鋼筋網(wǎng)并噴射鋼纖維混凝土或鋼纖維砂漿。頂面加固主要是采用鋼筋混凝土加厚或鋼纖維混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨脹混凝土加厚等并在接合處鑿毛處理加錨固鋼筋。

　　目前國內(nèi)外許多大公司和科研結(jié)構都投入很大力量對這一難題進行研究，開發(fā)橋梁的養(yǎng)護、維修、加固及更換的系列技術，并相應開發(fā)出一批新型修復材料，能夠有效的解決了上述“瓶頸”的難題。

　　二、體外預應力加固

　　加固措施：通過體外預應力索施加反向荷載的方法對該橋進行加固，此外考慮箱梁兩側(cè)腹板出現(xiàn)大量的斜剪裂縫，為了約束斜裂縫進一步發(fā)展，加強對腹板混凝土的約束，增強腹板抗剪承載能力和剛度，采用腹板內(nèi)側(cè)粘貼鋼板。預應力施工工藝：1.錨固端部橫梁與跨中轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導向槽的施工，2.鋼絞線下料與穿束，3.鋼絞線張拉，4預緊，5.高應力張拉，6.壓漿。

　　缺點：

　　1.預應力的施工工藝，在鋼絞線下料與穿束中粘接段段的長度和位置，新老混凝土之間的粘結(jié)，后加預應力對原預應力的影響，很難確定。

　　2.施加預應力索加固現(xiàn)在存在的問題：如合理的加固預應力筋的位置和數(shù)量后加固的預應力鋼筋對已經(jīng)存在的預應力鋼筋的影響。

　　3.體外預應力鋼筋松弛、斷筋等失效的現(xiàn)象也較為常見。

　　三、體外預應力的加固另外的加強措施

　　1、彎曲加強

　　采用體外預應力加固法可提高結(jié)構構件的受彎承載力，預應力筋布置應符合優(yōu)化布置原則，即加固筋外形與外荷載產(chǎn)生的彎矩圖形相似，因此，加固梁式結(jié)構時，體外預應力筋多采用折線形連續(xù)筋，以充分發(fā)揮加固筋的抗拉強度。體外筋的靈活布置，可以有效地補強加固不同受力情況的簡支梁和連續(xù)梁。若連續(xù)梁中僅有個別跨需要加固，則可采取在這些跨上單獨布置預應力筋進行局部加固；若連續(xù)梁普遍較差，則可用各跨布置給予整體加固，若連續(xù)梁普遍較弱，但個別跨更弱，則可采取通長布置與局部布置相結(jié)合的辦法進行加固。

　　2、剪切加強

　　梁的剪切強度可通過外部加設扁鋼、鋼板和鋼箍等方法來提高，扁鋼通常箍在構件上用后張法拉緊并已開發(fā)了一種后張不銹鋼鋼箍的方法，后張法能使新材料平分恒載及活載，這樣就能更有效地利用新增材料。提高剪切強度的另外一種方法為采用后張的附加預應力鋼筋。預應力鋼筋可以加在垂直和傾斜方向上，而且既可安裝在梁腹板內(nèi)，又可安裝在箱內(nèi)，施加預應力時應當小心謹慎，避免結(jié)構某些部分出現(xiàn)超限應力。若構件中存在裂縫，一個好的實施方法是在施加預應力之前，先在裂紋上注射環(huán)氧樹脂。

　　四、粘貼法

　　粘貼碳纖維法與鋼板粘貼加強法基本原理是一致的，均是將其增強材料粘貼在混凝土結(jié)構的受拉邊緣或薄弱部位，使之與結(jié)構形成整體，代替需增設的補強鋼筋，提高梁的承載能力達到補強的目的。

　　1、粘貼碳纖維法

　　碳纖維加固橋梁構件的部位：用粘結(jié)材料將碳纖維材料有序地纏繞粘貼于構件表面，實現(xiàn)對構件變形的約束并因此提高構件的極限強度和承載能力。在橋梁加固%建設工程教育網(wǎng)%運用中，可粘貼在混凝土梁的頂面或底板上，以提高混凝土梁的截面強度和剛度：也可粘貼在梁的腹板上，以提高其抗剪強度

　　2、具體的施工工藝

　?。?）處理結(jié)構混凝土表面，涂敷基底樹脂并整平

　?。?）涂刮整平膠并對其表面作砂光處理

　?。?）滾刷粘結(jié)劑粘結(jié)碳纖維

　?。?）對已貼的碳纖維作壓面處理

　　（5）表面整飾（如抹砂漿等）

　　粘貼鋼板（碳纖維）法：（1）對結(jié)構抗彎和抗剪加固效果明顯，但對結(jié)構靜剛度影響不大（靜剛度包括等直桿件扭轉(zhuǎn)剛度、受彎梁的彎曲強度、薄板受彎曲載荷作用、薄殼變形計算）。（2）在借用橋面鋪裝層參與受力時，新老混凝土的可靠連接，始終存在問題如粘結(jié)劑的老化問題。

　　此外粘貼鋼板法存在以下自己特殊的缺點：（1）鋼板面積大，剛度大，適型性差，很難與原結(jié)構緊密粘接，此外，自重很大，加上銹跡等原因，底、側(cè)粘貼很易脫落（鋼板易受腐蝕或脫落）（2）對于大跨度梁來說，鋼板的重量可能太重。

　　粘貼碳纖維法存在以下自己特殊的缺點：（1）碳纖維的抗剪強度低，延展性又不好，所以，其受力的不均勻性必須充分注意（2）碳纖維用于橋梁加固，其老化問題不容忽視。

　　五、體系轉(zhuǎn)換法

　　體系轉(zhuǎn)換法是通過改變橋梁結(jié)構體系以減少梁內(nèi)應力，提高承載能力的一種加固方法這是一種“變被動加固為主動加固”的方法，該方法需要對原結(jié)構的現(xiàn)狀進行仔細的調(diào)查，對其承載潛能進行正確評價，用周密、細致、可靠的汁算分析確定體系轉(zhuǎn)換的方法和施工工藝流程，以達到加固修復病橋的目的。一般可通過簡支梁下增一設支架或橋墩；或把簡支梁與簡支梁加以連接，使結(jié)構由簡支變?yōu)檫B續(xù)等。

　　該加固方法主要對于大、中簡支梁橋的加固，將多跨簡支梁的梁端連接起來，變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁，可以有效改善結(jié)構的受力狀況，提高橋梁的承載能力，但不適合連續(xù)剛構橋的后期加固。

　　六、擴大或增加原結(jié)構構件截面

　　擴大或增加原結(jié)構構件截面以提高原結(jié)構的強度和剛度；該方法雖然能提高結(jié)構承載力，但也會因而加大結(jié)構自重。自重加大產(chǎn)生的內(nèi)力增量會消抵部分或全部結(jié)構承載能力的提高。且新增結(jié)構面積或體外施加的預應力與原結(jié)構體的界面能否良好結(jié)合。

　　此外，（1）擴大或增加原結(jié)構構件%建設工程教育網(wǎng)%截面，以提高原結(jié)構的強度和剛度；（2）改變原結(jié)構的受力體系，使其減小受力；（3）以新的結(jié)構代替舊的應力不夠的結(jié)構這三種方法均不能用于大跨徑連續(xù)剛構橋。

　　增大截面、粘貼鋼板（碳纖維）、體外預應力等加固方法都屬于二次超靜定受力結(jié)構。加固前原結(jié)構已經(jīng)承受荷載（即第一次受力），特別是當承載能力不足時，加固前原結(jié)構的截面應力、應變水平一般都很高。新加固部分加固后并不立即承受荷載，而是在新荷載（即二次加載）下才開始受力。從而導致整個加固結(jié)構在其后的第二次受力過程中新加部分的應力、應變始終滯后于原結(jié)構的累計應力、應變，這決定了此時混凝土結(jié)構加固計算分析不能夠完全按普通結(jié)構概念進行。加固結(jié)構的承載力與新舊兩部分的應力差值或應變差值直接相關，與原結(jié)構的極限變形值有關，與兩部分材料的應力—應變關系有關。