2010年二級建造師公路工程輔導：現代橋梁加固技術淺談

一、橋梁加固的概念和原因
    橋梁加固也就是通過有效的措施，使受損橋梁結構恢復其原有的技術功能，或通過改變結構的傳力途徑而減少構件的荷載效應，或在已有結構的基礎上提高結構的承載能力，以滿足新的承載條件和使用功能的要求。主要來講自橋梁建成之始，不久就會產生維修、改造和加固的需求，也就是要針對橋梁所發生的不能滿足繼續使用的狀況進行處理。不能滿足繼續使用以下3種情況。（1）橋梁使用一定年限之后，出現結構陳舊老化、破損影響到它原有設計能力而危及運行的，必須予以修補，使之恢復到原有設計的承載能力。（2）橋梁基本完好，但當初設計標準低，經過一段時間的交通發展，荷載標準或橋上、橋下的凈空不能滿足新交通的需要，需對其加強才能適宜新的交通。（3）橋梁設計標準合理，結構基本完好，但橋梁遇到某種特殊需要，是原設計所沒有包括在內的荷載或結構變化的添加，而需要臨時加強的。其次另外兩個問題在近幾年來也逐漸引起了大家的重視：一是在以往某些施工和管理水平較低的情況下，缺漏鋼筋、構件偏位、構件尺寸不符合圖紙要求甚至偷工減料、以爛充好等現象時有發生。這些問題對橋梁的正常運營造成了極大的隱患，不得不通過檢測和相應加固來消除。二是目前嚴重的汽車超載現象。橋梁的超載一方面可能引發疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，甚至會出現一些超載引發的結構破壞事故。
    總的來講橋梁加固，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁重新能滿足交通的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性。加固橋梁不是新建項目，一般來講不是領導人的政績。但加固橋梁卻是預防和避免橋梁的坍塌造成物資損失和人身傷亡的必要手段。 
    二、傳統橋梁加固技術
    （一）增大混凝土截面加固技術。增大混凝土截面加固技術時在原結構基礎上再澆筑一定厚度的鋼筋混凝土，這是對鋼筋混凝土橋加固的一種常用的改造技術。增大混凝土截面一般采用兩種方式，一種是加厚橋面板；另一種是加大主梁肋的高度和寬度。加厚橋面板進行補強時，先將原橋面鋪裝層鑿除，在橋面板上澆筑一層新的混凝土補強層，使其與原T梁形成組合斷面，用以提高抗彎剛度以達到補強的效果。后者則使梁肋下緣采用鋼筋混凝土加寬加高，通常存加大的下緣混凝土截面中加設主筋，用以提高截面的承載力，達到補強加固的效果，該方法僅適用于具有梁肋的橋梁加固，對于板梁、箱梁不宜實施。但是此方法只對較小跨徑的T梁橋或板橋較為適用。一般采用此法加固后橋梁剛度明顯提高，承載能力也能取得較好的效果。
    （二）塞縫灌漿技術。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂、砂漿等，具體采用哪一種，應視實際情況而定。通常水泥漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥漿造價低、效果好。環氧樹脂漿一般用于鋼筋土混凝土結構物，因為鋼筋混凝土構件產生的裂縫較小，易灌滿，粘結性好；環氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。塞縫灌漿技術的通常做法是：先用1：1水泥砂漿勾縫，勾縫時須預留直徑約6-8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6-1.0m，縫小處孔距為0.4-0.6m.待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小，用環氧樹脂勾縫，同時要留孔灌漿，孔距一般為0.25-0.3m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中，塞縫灌漿是綜合處治的方法之一，用得比較普遍，通過試載及使用觀察，效果較好。
    三、橋梁加固新技術的探討
    （一）復合材料加固技術（FRP）。復合材料FRP由纖維及網型樹脂兩部分構成。目前常用的復合材料有E一玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維三種，其中又以碳纖維（CFRP）材料應用得最為廣泛，這里作為代表著重介紹。碳纖維增強聚合物（CFRP）復合材料是由碳纖維及其聚合物基質（如聚醋、乙烯基醋、環氧樹脂或酚醛樹脂）組合而成。碳纖維主要是增加剛度和強度，而聚合物基質是增強彈性和韌性。與傳統的粘貼鋼板或加大混凝土截面等加固技術相比，碳纖維布具有重量輕、強度高、耐腐性、柔韌性好、電磁呈中性等諸多優點。利用此項技術加固土木工程結構，具有結構耐久性強、施工周期短、加固成本低等顯著特點。
    （二）SRAP加固方法。SRAP加固方法是一種新的導入預應力概念的橋梁加固方法。其利用SR增強材料的高強特性和AP樹脂砂漿防腐防水、粘合力強的特點，通過特殊的方法對SR高強材料施加預應力，從而達到對橋梁的加固。預應力的施加：把膨脹螺栓錨固于粱底兩端，軟鋼絲的兩端用螺旋扣環固定于膨脹螺栓上，通過把絲扣反向的螺旋扣環旋緊施加預應力。SRAP加固方法的特點主要是：AP樹脂砂漿可以同時對混凝土建筑物進行修補和加固，粘結可靠；AP樹脂砂漿與原混凝土構件的機械性能（彈性系數、熱膨脹系數）類似，力學性能相同，采用了氧化鋁粉混凝土，增加了耐化學性能，提高了收縮補償效果，采用了聚糖增粘劑，提高了黏著力和結合力，使施工性能得到提高，對硬化材料給予保濕性，具有保濕砂漿的優秀性能；AP樹脂砂漿可噴射，也可涂抹，施工方便；對加固平面沒有特殊的平整性要求；自重增加很少；具有較高的疲勞荷載抵抗力。 
    （三）植筋加固橋面技術。在橋面破壞修復中，通常是先完全鑿除舊橋面再換鋪新橋面，這樣一是費工費時，二是經濟效益也不理想。對此，有人提出采用植筋技術。在舊橋面上直接加一層新橋面，這樣不僅充分利用了舊橋面，而且縮短施工時間，經濟效益也很顯著。采用植筋技術，對舊橋面進行簡單的清潔處理，然后平行舊橋面鋼筋，按計算深度和規定間距鉆孔，再將鋼筋植入孔內，再采用同級別的混凝土填孔，并澆筑新的橋面層。在這種橋面加固技術中，新舊橋面的連接是個薄弱環節，尤其是界面的抗剪強度。該方法的缺點是計算比較復雜，不僅要計算新橋面層的厚度以滿足承載要求，而且剪力植筋應有適當的埋深，需經過計算確定。另外，植筋點的選擇也是一個問題，既要避開原鋼筋，還要與原鋼筋保持一定的距離，以滿足鉆孔操作要求。最后，就是植筋后要往孔內注入混凝土，雖然混凝土量比較少，但是混凝土的膨脹和收縮也是一個不得不考慮的問題。