浅谈桥梁加固技术

Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．９，２０１９

浅谈桥梁加固技术

何铭堂

（广州大学土木工程学院，广东广州５１０００６）

摘　要：近年来我国桥梁结构发展迅速，多种新型桥梁出现，桥梁跨度大幅度增加，但是荷载提高，标准变更，设计不合理，施工不规范等的原因导致部分桥梁出现了承载力下降，裂缝等需要加固维修的现象，介绍几种混凝土桥梁加固维修技术。

关键词：桥梁加固；压力灌浆法；体外预应力；碳纤维加固ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０９．０２４󰀡　引言

我国近年来随着基础建设力度的不断扩大，国内城市化水平不断，人们的出行需要也日益丰富，出现了大量新桥。同时，有的桥梁因为荷载提高，设计不合理，施工过程不规范，以及没有做好后期维护，导致桥梁构件出现裂缝，桥梁的承载力下降等桥梁病害。桥梁加固的方法一般分为改变桥梁受力体系与不改变桥梁受力体系。󰀢　不改变桥梁受力体系的方法１．１　灌浆修复裂缝

桥梁上部构件出现的病害一般为出现不规则的裂缝或裂缝过大。对于小裂缝（裂缝宽度为０．１～０．１５ｍｍ）国内较常采用压力灌浆修补法，首先及时处理裂缝，之后采用特定的压力装置对构件裂缝进行混凝土浆液的灌输，实现对裂缝的快速修复。对于大面积裂缝处理，国内一般选择凿除松散破旧混凝土，再采用同一标号的混凝土进行浇筑填充，从而达到加固效果。

１．２　外包加固墩台

桥梁下部构件如桥墩常见的病害为桥墩风化，混凝土剥落。对此国内曾采用的方法为桥墩外包加固。该方法是凿除桥墩外部风化剥落的混凝土，通过环氧树脂修复，外包钢板补

强，最后浇筑微膨胀混凝土［１］

，国外也曾采用类似的方法实现

对桥墩的加固，不同点在于该桥在凿除混凝土后选择安装套筒

并喷射符合设计配合比的混凝土［２］

。由此可见桥墩外包加固

方法具有实际的施工意义。１．３　增大受力截面

实际工程中还常用增大受力截面作为桥梁加固的方法。该方法在受弯构件的顶面或低面浇筑新的混凝土并补充相应的钢筋，以提高其承载力和刚度或改变其自振频率。

补浇的混凝土处在受拉区时，对于加固起到主要效果的是新添加的钢筋，混凝土只要负责对补加的钢筋起到黏结和保护的作用。当补浇层混凝土处在受压区时，可适当减少钢筋数量，提高经济性。因为在这种情况下混凝土起到的作用为提高

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受弯构件的有效高度，从而提高构件的抗弯、抗剪承载力，并增加构件的刚度。因此，这种加固效果良好。但是增大混凝土梁截面的加固方法作业时间较长，对附近的生活交通影响较大，且减少了桥梁的净空高度。１．４　ＣＦＲＰ加固技术

碳纤维片材（ＣＦＲＰ）是一种具有轻质高强、操作简单、易于粘贴、不锈蚀等优点的加固材料。粘贴碳纤维片材可用于抗弯、抗剪、抗压偏心受压及抗震等多种形式的加固。该方法适用于混凝土梁桥、板桥的抗弯和抗剪加固。对于由于配筋率较低以及钢筋锈蚀严重导致承载能力不足的旧桥，加固效果较为显著。需注意，在采用该技术加固桥梁时必须满足供货商所提出的环境要求，如碳纤维片材和粘结剂的温度、湿度等。

碳纤维片材由于在受拉时直至破坏仍然呈明显的线弹性关系，与钢筋的延性区别在于碳纤维片材是脆性材料。以上导致碳纤维材料使用时需要，首先碳纤维片材没有钢筋那样具有延性，加固后结构的延性需要；其次由于碳纤维片材的延性缺乏，构件中的应力重分布将受到约束。

因此，在粘贴碳纤维片材的结构设计中不能简单地将碳纤维片材作为钢筋的替代物，必须考虑碳纤维片材的脆性

特点［３］

。

󰀣　改变桥梁受力体系的方法２．１　体外预应力加固法

体外预应力加固法是将预应力筋设置在桥梁主结构体外部或者设置在混凝土箱梁体内而不需要进行孔道灌浆的无粘结预应力施加方法。它区别于常见的预应力混凝土为预应力筋与混凝土的无粘结性。

由于施工方便、经济可靠的体外预应力技术，可在不影响桥面通行的情况下进行施工，施工操作简便而又灵活。简单增设预应力拉杆就可以实现桥梁的加固以及提高被加固结构的超静定次数，从而提高结构整体安全性。而且并不破坏原桥梁结构，只在原来的基础上进行强化，因此安全可靠。高强钢材在这种方法上面可以得到充分的利用，具有良好的经济性，又

技术与市场２０１９年第２６卷第９期

不增加结构的截面尺寸和自重。

但是体外力筋由于易损坏，易燃，承受着振动，着体外力筋自由长度的发展。其次锚固区和转向块处承受着巨大局部应力，预应力筋锚固区梁体必须为大截面或者进行加固处理。在外预应力加固法中施加的体外力筋的实际偏心较小，在预应力相等的情况下产生的反弯矩不如普通预应力混凝土，从而导致了极限状态下的抗弯能力小于普通预应力混凝土。体外预应力结构在极限状态下因延性不足可能会出现无预警

的破坏［４］。

体外力加固方法的适用条件为。

１）适用于梁体截面受弯承载能力不足或受拉区钢筋锈蚀的情况。

２）适用于梁刚度不足导致的梁挠度超过规范或受拉区裂缝宽度超过规范规定的情况。

３）适用于梁斜截面受剪承载能力不足的情况。２．２　更换支座法

部分桥梁中由于施工过程不规范等原因，桥梁支座出现老化损毁，或者由于设计的不合理，桥梁支座一开始就设置错误。以上两种原因导致了桥梁本身受到较大的应力，影响了桥梁承载力以及耐久性。国内外的工程案例如：意大利的佩鲁贾某钢桁架桥，原桁架桥的桥台和桥墩均为混凝土结构，桥台上安装可活动支座，桥墩上安装固定支座。在将钢桁架桥桥墩上的支座更换为橡胶支座后。该桥的１阶模态固有频率降为１．３７

Ｈｚ。［５］由此可见，更换支座能够提高桥梁的承载能力，降低桥梁

固有频率。

２．３　“桥上桥”临时加载

而对于部分桥梁而言结构本身设计施工合理无明显病害，但是由于特种设备需要通过等原因，需要对结构进行临时加载。工程上可以采用“桥上桥”结构，“桥上桥”就是指在原桥梁结构上铺设装配式公路钢桥这种临时性分载设施对上部结构进行减载。同时在铺装的钢桥两端进行引桥搭设。该方法具有施工简便，能提高桥梁的承载力，从而使特种设备等重型荷载顺利通过桥梁。并且拆除方便，对桥梁的结构不会造成重大影响。２．４　其他

对于部分使用年限过大的桥梁，桥梁结构受损严重，但拆除或重做所付出的经济代价又太大时，可以采用在桥梁跨中或受损严重处等位置增设桥墩等支撑点的方法，提高桥梁的承载力。该种方法能提高桥梁的承载力，但是会出现占据梁下的空间，并且改变了桥梁的受力体系，在实际过程中如非必要，不建议采用。对于这类桥梁也可采用使用的方法来提高耐久度。󰀤　加固原则

桥梁加固的方法如前所述有多种，对于具体的工程选用，

技术应用

应按照的原则如下。

１）决定加固方案之前，须先从耗费的资源与时间、对于交通的影响、技术上是否可行、耐久性的影响等方面进行综合考虑。

２）通过加大截面或修复桥梁构件裂缝能够提高局部或整座桥梁承载能力。由此一般桥梁加固工作中原则是尽可能地不改变桥梁的原结构形式，在考虑经济性的情况下，只有在普通加固方法无法满足要求的情况下，才考虑更改结构形式。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。

［６］

󰀥　结语

在全世界范围内桥梁的维修加固是普遍关注的课题。我国过去建设了大量的桥梁，但是桥梁的维护却并没有做到位，导致了部分桥梁过早地出现了病害，无法达到设计使用要求。在国内新桥建设如火如荼的同时，我们也应该开始关注旧桥的维修加固，采用了多种提高桥梁承载力、使用寿命的加固方法。加固方法需要满足施工简单，经济高效，尽量少中断交通的原则。直至今天桥梁的检测、维护、使用的方面依然没有形成完整的体系，导致桥梁加固进度落后于桥梁病害。所以应做好桥梁的日常维护检测，做好桥梁的预防检修工作，减轻桥梁病害。

参考文献：

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科技，２０１８（５）：５５－５７＋６０．

［２］　张妮．英国威尔士尼思河桥桥墩的维修加固［Ｊ］．世界桥

梁，２０１８，４６（６）：９３．

［３］　柳卓．既有混凝土桥梁检测加固技术研究［Ｄ］．长沙：中

南大学，２０１０．

［４］　张洪铭，张笑宇，冷雪，等．桥梁加固技术现状分析与研究

［Ｊ］．技术与市场，２０１９，２６（３）：８６＋８８．

［５］　刘海燕．意大利一座钢桁架桥的维修加固［Ｊ］．世界桥

梁，２０１５，４３（２）：８９．

［６］　李凤求，杨莉．桥梁加固技术探讨［Ｊ］．湖南交通科技，

２００５（２）：８５－８７．

作者简介：

何铭堂（１９９４－），男，广东佛山人，广州大学硕士研究生，研究方向：桥梁加固。

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