浅谈桥梁的维修与加固技术

【摘要】通过维修与加固，恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限，并提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通过能力。
【关键词】桥梁维修加固技术
中图分类号：k928.78文献标识码：a 文章编号：
随着我国国民经济的日益发展，交通运输量的迅速增长，危桥总长逐渐增多。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。
发生重大病害和不能满足运输要求的桥涵，应对其设备彻底进行整治加固、改善、更新，以恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限，并提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通过能力。桥梁维修与加固的主要内容在于：对服役桥上部构件维修加固，对服役桥下部构件维修加固，拓宽桥梁的行车道或人行道，升高桥梁上部构造的高度，更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构，部分或全部更换桥梁损坏或破坏服役了的结构物。桥梁的维修与加固工作，须充分利用原有部分，凡能加固的，则不宜改建，凡能部分改建的，则不应全部改建。对服役桥进行维修加固，常有如下步骤：检查桥梁现状和损坏情况；调查桥梁历史技术资料和现有交通状况；提出维修加固或改建方案，随时进行分析比较；确定方案并付诸实施，即进行维修加固或改建施工。
一、桥梁维修与加固的具体原因和基本要求
1、桥梁维修与加固的具体原因
（1）旧桥梁原有的设计标准低的问题
随着桥梁设计规范的不断发展公路桥梁的设计荷载已由汽车6 级、汽车8 级、汽车13 级发展到汽车15 级、汽车20 级及汽车超级,并且仍有继续增大的趋势。据调查分析,全国的国道、省道和县级公路的永久性大、中型桥梁中,设计荷载达到汽20 级、挂100级标准的仅占大、中型桥梁总数的6.53%,汽10 级、履带50 级及以下荷载标准的桥梁占9.17%,其余84.3% 的桥梁基本上是汽13级和汽1 5 级荷载标准。
（2）设计缺陷
由于设计及施工的缺陷以及各种不利作用( 如碳化、氯离子侵入、酸侵蚀、碱集料反应、冻融盐害等) 使得桥梁结构的混凝土及钢筋腐蚀严重。
（3）使用时间长
由于桥梁的使用年限长, 接近其使用寿命。我国在20 世纪60～70 年代修建的桥梁,大部分仍在服役,由于年久失修、失养,已不适应交通量日益增长的需要。
（4）外界不利荷载的影响
这使得桥梁结构安全性下降。在我国,造成此种情况的最大原因是在公路上行驶的货车大多数超载、超限行驶,致使20% 以上的桥梁出现安全隐患。
2、桥梁维修与加固的基本要求
虽然桥梁加固的方法比较多，如何进行选择，要充分考虑于具体的工程, 应依照以下的原则:
（1）采用加固方案之前, 须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。
（2）补强加固是通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力的措施。因此桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则,在兼顾经济性的前提下,只有在较复杂的情况下, 才可考虑更改结构形式。如果采用补强加固的方式仍不能达到交通运输要求,则必须考虑进行重建桥梁的部分或全部。
（3）选择桥梁加固方式时, 必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量,最好参考已经成功完成补强加固的桥梁的施工。
（4）采用扩大或增加桥梁构件断面的方法进行加固前,应考虑增加部分与原有部件的结合效果。
二、桥梁的维修与加固技术
1 桥梁的上部承重结构维修加固的方法
(1)粘钢加固法。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他薄弱部位,使钢板与加固混凝土结构形成整体,以提高构件的抗弯、抗剪能力,提高原结构的刚度,限制裂缝的开展,改善钢筋与混凝土的应力状态。当粘贴钢板拟提高梁的抗弯强度时,钢板粘贴在梁的底面。此时将钢板和混凝土作为整体考虑,对钢板与混凝土的局部剪切强度进行控制设计;当拟提高梁的抗剪强度时,钢板可粘贴在构件侧面,并与原构件内抗剪钢筋方向一致。粘贴钢板补强加固的合理设计应控制在钢板发生屈服之前,以保证混凝土不出现剪切破坏。
(2)桥面补强层加固法。桥面补强层加固法是通过在梁顶(桥面)上加铺一层钢筋混凝土层,使其与原有主梁形成整体,从而达到增大主梁有效高度和抗压截面,增加桥面整体刚度,提高桥梁承载能力的一种常用且有效的方法。为了减小补强层增加的恒载,常将原有桥面铺装层凿除,而且能使新老结合良好,共同受力。
(3)增大梁截面积加固法。钢筋混凝土简支梁桥上部结构往往由于原结构或由于施工质量不佳等原因导致在长期运营过程中出现裂缝等现象从而使结构的承载能力降低,通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗弯强度,从而提高桥梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。
(4)锚喷混凝土加固法。该法是借助高速喷射机械,将新混凝土混合材料连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上,凝结硬化而形成钢筋混凝土,从而增大桥梁的受力断面,增加补强钢筋,加强结构的整体性,使其能承受更大的外荷载作用。这种锚喷加固法主要用于拱式桥梁,施工工艺简单而且加固效果好。
2、桥梁的下部结构维修加固的方法
(1)扩大基础加固法。由于桥梁的基础承担着桥梁的全部自重及桥面上的可变作用,因而桥梁基础的加固成为桥梁加固工程中的重点。对于原基础为扩大基础的桥梁,如果因基础的病害导致基础承载力不足、基础产生沉降或不均匀沉降、基础产生滑移和倾斜、基础局部掏空或损坏的情况下,可采用扩大桥梁基础底面积的加固方法进行加固,该方法因受力明确、施工简单、造价低廉而在实际加固工程中广泛采用。
(2)增补桩基加固法。在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩,并扩大原承台,以此提高基础承载力、增加基础稳定性,这种方法的优点在于不需要抽水筑坝等水下施工作业。
(3)桥墩套箍加固法。对于桩柱式桥梁,当桥墩由于基础冲刷严重、埋置深度不够,施工质量控制不严等因素导致墩台露筋及破损时,一般可对受损的墩台采用钢筋混凝土套箍进行补强加固。套箍可以沿墩台身或桩身外侧布设,做成圈梁形式。
3、桥梁附属构筑物维修的方法
(1)桥面铺装的维修。桥面铺装指的是为保护桥面板和分布车轮的集中荷载,用沥青混凝土、水泥混凝土、高分子聚合物等材料铺筑在桥面板上的保护层。其作用是保护桥面板防止车轮或履带直接磨耗面,保护主梁免受雨水侵蚀,并借以分散车轮的集中荷载。桥面铺装的病害主要为原铺装层过薄、铺装中未设钢筋网或含筋量过小、铺装与桥板间存在夹层、混凝土浇筑不密实引起的。
桥面铺装主要有沥青混凝土和水泥混凝土铺装两种形式。对于沥青混凝土铺装病害形式,可以采用灌缝和挖补等日常手段进行维修,而对于水泥混凝土铺装的病害形式除采用上述修补方式处理外,最有效的就是对其进行彻底翻修。
(2)桥面伸缩缝的维修。桥面伸缩缝主要由传力支承体系和位移控制体系组成,它的主要功能是将车辆垂直和水平荷载通过支承结构传递到梁体,并适应桥梁纵横位移的变化和梁端翘曲发生的转角变化。由于它设置在梁端构造比较薄弱的部位,直接承担车辆反复荷载作用,又大多暴露在大自然中,受到各种自然环境的影响。加之其装置的性能及连接件等不尽完善,因而可以说伸缩缝是易损坏,难修补的部位,经常会发生各种不同程度的缺陷。桥面伸缩缝的损坏,不仅影响着桥梁的正常使用,而且增大了养护维修的工程量,造成了一定的经济损失和不良社会影响,因此,必须对桥面伸缩缝进行经常性的维修整治,以保证桥梁的正常使用。
伸缩缝的维修必须注意的重要问题:
当原伸缩缝装置的锚固钢筋等损坏、松动或无锚固钢筋需增设时,应先凿出锚孔后再安设钢筋等锚固件。
在凿除原有混凝土铺装时,不要损伤伸缩缝两侧桥面板混凝土及钢筋。
对于桥面铺装层上容易产生车辙的凸凹不平处,要特别注意铺筑后铺筑材料时不应产生高低差。
总之，在实际生活中,桥梁的养护维修工作越来越重要。只有认真地、不间断地进行养护维修,才能保持桥梁的各组成部分均处于健康状态,确保桥梁抵抗自然灾害的能力,在保证安全运营的同时,最大限度地实现使用寿命。
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