桥梁结构的加固补强措施

桥梁结构的加固补强措施【摘要】随着公路桥梁建设的飞速发展，公路桥梁已经逐步成为经济发展的中心枢纽，为国内的交通事业做出了巨大的贡献。原本公路桥梁的设计荷载、通行能力以及自然环境对桥梁的侵蚀、超载因素等，部分桥梁已经无法满足现代交通对运输荷载的要求，对现有公路桥梁的加固补强将是桥梁工程发展的一个趋势。本文作者结合自己的工作实践，就桥梁结构的加固补强技术和措施进行了介绍和分析。【关键词】桥梁结构；加固补强；措施引言桥梁结构加固补强，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恢复或提高，以满足交通运输要求。加固补强技术，是针对正在使用的旧桥进行检测、评价、维修、加固或改造等技术对策的总称。随着经济的发展，交通量增大，载重等级发生变化，旧桥大部分为钢筋混凝土梁桥和双曲拱桥，这些桥梁建设年代久远，限于当时技术水平，结构浇筑均匀性差，耐久性不足，历经多年运营，已涌现各种病害，步入老龄化阶段。通过桥梁加固后，可以延长其使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通运输的需求，能够缓和投资的集中性。一、桥梁加固补强的目的和原因1.1桥梁加固补强的目的通过对已产生的桥梁病害进行修复，维持桥梁原设计的承载能力；通过加固与改造，提高交通运输能力，提高技术等级，满足现代化运输的要求，特别是随着大型、重型车的与日俱增，特殊设备的运输要求逐步提高，对于提高技术标准和承载力，在旧桥加固与维修中成为需要考虑的关键因素。桥梁加固补强具有良好的经济性和可行性，是桥梁工程行业资源整合再利用，贯彻国家可持续发展的重要手段。1.2桥梁加固的原因运营荷载提出新的要求。随着道路运输量的大幅增加，车辆荷载的超载现象在我国普遍存在，且成为治理的难点，货运机动车单车重量已远超当初设计值，这将直接导致桥梁关键部位承受超过设计允许的荷载，长期、反复在这样的使用环境下，桥梁结构涌现各种病害，最突出的表现为主要受力构件出现裂缝，并进一步发展。施工存在着弊端，外部环境侵蚀。桥面板间伸缩间距的施工误差，后浇注填料老化，伸缩装置安装不好，桥头前后路面凸凹不平、桥面浇筑不良，支撑台做的不好等。普通钢筋混凝土本身是带微裂缝工作的，部分保护层厚度不足，加上周边空气湿度等外界因素的影响，破坏了钢筋周边的弱碱性保护环境，产生锈蚀，出现胀裂，使原本未超标的裂缝继续扩大，形成恶性循环，进一步削弱桥梁的承载力，引发桥梁各种病害。二、桥梁加固的关键因素一般在进行桥梁维修加固的时候，可选择的技术方法往往有很多种。在实际运用中，需要根据桥梁的结构形式、病害产生原因等实际情况，选择合适的加固方法，但原则上应当遵循以下两点要求：2.1经济适用在选取桥梁加固方案的时候，应先考虑现场实际条件，结合实际情况，选取满足设计、规范要求的材料，选用成熟的机具、设备，在进行桥梁加固施工时，综合考虑施工成本与运营成本，尽量保持其正常通行，当然还要考虑后期的维护成本和结构的耐久性。2.2安全美观在进行桥梁加固方案选择时，除非病害特别严重，情况较为复杂，一般不改变原结构的受力体系。在满足经济性、达到加固目的的前提下，不仅要保证桥梁本身的安全以及美观、还要考虑施工安全。三、桥梁结构加固补强措施的分析桥梁结构的加固补强，是通过一定的措施，使桥梁结构的整体性和结构构件承载力或使用功能重新达到预期的承载能力和稳定性能或者达到运营使用提出的新要求。桥梁结构的加固补强措施有很多种，如加大截面法、粘贴钢板法、体外预应力法、高强复合纤维法、体系转换法等，作者下面就针对技术难度稍大，施工稍复杂的后面三种进行简单介绍。3.1体外预应力加固法用预应力钢筋对梁、板进行加固的方法，称为预应力加固法。体外预应力加固法就是通过对设置在混凝土体外的预应力筋施加应力，达到提高结构安全储备，提高桥梁承载能力和改善桥梁受力状态的目的。虽施工稍复杂，但具有经济可靠，后续维护成本低，耐久性好等特点，被广泛应用于旧桥的加固工程中。（1）作用原理。根据桥梁原结构受力特点，在梁的下缘或上缘受拉区设置预应力材料，通过张拉对梁体产生较大的偏心预应力，使梁体产生上拱或下挠，部分自重应力被抵消，结构变形和裂缝宽度减小、结构受力得到了改善，提高了桥梁结构承载力。在桥梁自重增加很小的情况下能够大幅度地调整原结构的受力状态，提高了结构刚度和抗裂性，提高了桥梁承载力。力筋与原结构只在锚固点与梁连接，类似于无粘结预应力结构。使主桥得到结构性补强，梁体刚度增大，恢复了原设计正常使用承载能力。加固设计。当桥梁混凝土梁中预应力筋或普通钢筋严重锈蚀造成结构承载力下降时，要提高桥梁的荷载等级,控制梁体裂缝和减弱钢筋疲劳应力幅度，采用体外预应力法进行加固。将体外预应力束筋直接通过穿孔的方式从横隔板等障碍物中间通过，再锚固于在端部增设的锚固齿板上，每幅桥设置体外预应力束筋来约束裂缝的继续扩张。改善了桥梁的整体使用性能，延长了桥梁的使用寿命。技术特点。在需要加固的区段外面补加预应力筋，用张拉设备对预应力筋进行张拉，并将其锚固在梁、板的端部。体外预应力钢筋易于维修、养护，构造简单，效果理想。加固中人力投入少，施工工期短，对原桥结构损伤小，不影响桥下净空，不增加路面标高。取消管道灌浆工序能够实现全年施工，预应力筋利用效率高，减小了钢筋束的摩阻损失，对抗疲劳有利。为桥梁养护管理及加固补强带来可观的经济效益。3.2高强复合纤维加固法高强复合纤维加固法是采用层压法，用树脂胶将高强复合纤维材料直接粘结在被加固混凝土结构的薄弱部分，和被加固结构形成整体共同受力，提高结构的抗弯、抗剪以及抗压承载力，提高混凝土的抗碳化能力。用于混凝土结构加固的高强复合纤维材料主要有:碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)和玻璃纤维(GFRP)三种，目前加固市场上的纤维复合材料主要是碳纤维材料。作用原理。碳纤维加固法是一种将高强度碳纤维织物或预成型板材通过改性环氧树脂粘贴于被加固构件表面的一种新型加固方法，主要应用于受拉和受弯构件承载力不足的加固。碳纤维片的抗拉强度相当于是钢材的10倍，采用专利技术编织，纤维束之间留有空隙，有良好的消泡性能，解决了因粘贴时产生气泡造成粘贴不紧密，形成二次受力的问题，一旦出现粘贴不密实的地方，还可采用针管注射器予以补注，确保粘贴紧密。碳纤维材料具有轻质高强，加固施工时一般无需搭接，能适应曲面形状混凝土的粘贴要求，耐腐蚀、耐潮湿、施工便捷等优点。技术特点。碳纤维高强复合纤维材料具有较高抗拉强度，不存在屈服点和塑性区，应力与应变关系呈完全线弹性的优越力学性能;纤维贴片加工方便，碳纤维布可按照结构形状用剪刀、刀子即可裁好，但裁剪时应注意检查断丝情况，一般沿结构加固区域全长布置。碳纤维材料还具有自身不生锈、不易被酸腐蚀，耐久性强，可抑制混凝土中性化的变化趋势，保护内部钢筋，施工面底漆的干燥程度可以指触确认等一系列优点，但就目前而言，虽有较多国内生产的碳纤维材料，检测指标基本能满足规范要求，但极易出现断丝现象，进口的碳纤维材料性能稳定，但经济性稍差。3.3体系转换加固法改变结构体系加固旧桥通常是指增设附加构件或进行技术改造，使桥梁的受力体系和受力状况发生改变，从而起到减小承重构件的应力，改善桥梁性能，达到提高承载能力的目的。这种技术具有提高结构承载力，增强结构刚度，减小挠度等优点。常使用的方法有：拱桥转换为梁拱式拱上建筑法；梁桥转换为梁拱组合体系法；简支转连续法；多跨简支梁转为先简支后连续体系法；增加辅助墩法等以上加固方案形式各异，但加固实质相同，即均是为所加固的桥梁加入新的支撑点,缩短梁的计算跨径，从而提高结构承载力。结束语总之，确保公路桥梁的安全，着力开发公路桥梁加固的新技术一直都是交通相关部门关心的重点。因此，充分论证桥梁病害产生的原因，进一步加强桥梁养护、加固以及维护技术的研究具有重大的意义。在施工中，必须抓好每一道工序、环节的质量控制，提高桥梁的安全储备，