公路橋梁加固及提載技術的應用

李江平

（新疆交通職業技術學院 ，新疆 烏魯木齊 831401）

0 引言

目前，我國很多公路橋梁的修建時間都比較久遠，在年代的變遷中，公路橋梁中出現了大批質量低、病害比較嚴重的舊橋，如果不加以維修，就面臨無法繼續使用的狀況。在這種情況下，公路舊橋的加固、提載、拓寬等技術的合理運用，可以有效提升和恢復舊橋的承載能力，因此，這些技術在舊橋加固領域的應用是非常重要的。作為運輸事業發展的重要樞紐，新疆地區的公路橋梁所發揮的作用是不可替代的。但是，在不斷的使用過程中，公路橋梁中出現了很多的問題，例如，裂縫、坑槽、高低不平、露筋、銹蝕、梁板斷裂及下沉等。這些危害嚴重影響著新疆地區的發展。加固、提載、拓寬等技術作為維修舊橋的重要技術手段，目前已經在舊橋的修復中得到了有效的實施，并且取得了重要的成果。

1 加大斷面及粘貼鋼板法加固與提載

加大斷面加固與提載法是在原有的結構基礎上再澆筑具有一定厚度的鋼筋混凝土，在實際應用中主要有兩種方法，一種是加大橋梁的寬度和高度，另一種是加厚橋面板。加大斷面加固與提載法是舊橋加固中一種比較常用的改造修復技術，施工工藝比較簡單，同時適應能力較強，工藝技術相對成熟。很多舊橋在實施此項技術后，其承載能力和橋梁剛度都得到了明顯提高，但值得注意的是，此項技術施工的濕作業時間比較長，加固后橋梁的凈空會在一定程度上有所減少，對生活和生產產生一定的影響。

粘貼鋼板加固與提載技術所使用的原料是混凝土和樹脂粘結鋼板，此項技術施工的速度比較快，同時在施工現場沒有濕作業，灰塵含量和對生產與生活所造成的影響也比較小，在加固和提載技術實施后，對原有的凈空和原結構外觀所產生的影響是比較顯著的。粘貼鋼板加固法實質是一種體外配筋，它是通過建筑結構膠將鋼板粘貼到鋼筋混凝土構件外部適當位置來提高結構構件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力，從而提高橋的承載能力，達到橋梁正常使用的目的。因此該方法通常適用于承受靜力作用下一般受彎、斜截面受剪、受壓和受拉構件的加固。另一方面，這種技術在實施后，其加固與提載的效果在很大程度上還取決于粘結劑的質量和耐久性以及施工工藝的操作水平，所以該方法在使用環境溫度不超過60℃、相對濕度不大于70%及無化學腐蝕的地區使用，其加固效果是最好的。

2 體外預應力加固與提載

體外預應力的加固機理，首先是將被加固的梁體錨固和通過梁體外所布置的撐桿和拉桿進行聯結，然后在此基礎之上施加一定的預應力，通過強迫性的對撐桿和拉桿施加預壓應力來將原結構內部所具有的內力分布進行改變，這樣就可以在提高總承載能力的基礎上降低原有的應力水平，同時還可以使舊橋原有裂縫的寬度達到一種閉合或變小的情況，從而減小結構變形，提高舊橋的承載能力。

體外預應力加固法和傳統的梁底增焊的方法相比較，其優點是：a）不需要對混凝土的保護層進行清掃；b）在實施的過程中，對原橋梁結構的損傷程度比較小，不影響橋下凈空；c）在加固的施工過程中，可不中斷交通或短時間限制交通，對橋上交通通行影響??；d）可以很好地恢復與提高橋梁的荷載等級，經濟效果也比較明顯，但是對于梁體外的預應力和有關的結構，需要實施必要的、嚴格的保護措施，因為在沒有保護的情況下，在溫度、腐蝕等外界條件的作用下，很容易造成預應力鋼筋斷裂的情況，從而影響加固效果。

3 粘貼碳纖維布加固法與提載

黏貼碳纖維布加固法與提載是采用碳纖維作為復合型的材料，它是將碳素纖維這種具有高性能的纖維材料應用到公路舊橋的加固提載之中，通過樹脂類的材料將碳纖維黏貼到混泥土結構受拉的表面，形成一種復合型的材料體CFRP，在構件和結構相互協調的作用下，達到對舊橋的修復，提高舊橋的固定性和強度。由于碳纖維的抗拉強度比建筑鋼材的強度要大上十多倍，在彈性上的模量和鋼材相比較也十分類似，同時施工的性能和耐久性非常的良好，在舊橋的加固與提載中是一種非常好的修復材料，在公路加固與提載中得到了廣泛的應用[4]。

4 新疆烏恰縣克孜河八村橋加固與提載應用

4.1 新疆烏恰縣八村橋概況

烏恰縣克孜河八村橋最早修筑于20世紀80年代中期，橋梁全長160.4m，上部采用6孔16.0m＋1孔13.0m＋3孔16.0m鋼筋混凝土工字梁少筋微彎板，橋梁上部主要承重構件由三片工型梁組成。下部構造采用雙柱式墩臺，灌注樁基礎；橋梁設計荷載標準為汽車－15級，掛車－80，橋面寬度凈4.5m＋2×0.25m。該橋的修建對當地的經濟建設作出了巨大的貢獻，但是，受河道拓寬的影響，在20世紀90年代進行了一定的加長。目前受各種不利因素的影響，橋梁發生了很嚴重的病害：工型梁的梁體普遍出現結構裂縫，跨中梁體豎向裂縫密集，在活載作用下主梁撓度偏大；在橋墩的表面也有裂縫的出現，混凝土的骨料出露；橋面排水設施破損程度非常嚴重，橋面鋪裝與舊橋面脫落的程度比較嚴重；微彎板表面的縱向裂縫有繼續發展的趨勢。

4.2 加固設計方案的選擇

經現場檢測及結構驗算，現階段的梁體承載能力己不能滿足要求，因梁體修建時所用混凝土標號偏低，原結構并非預應力體系，故加固方案中不考慮采用體外預應力加固法。檢測過程中發現橋梁下部結構墩柱經長期沖刷及侵蝕，已受到了不同程度的損壞，不宜在上部增添過多的永久荷載，且此橋年代已久，新加混凝土恐難與原構件混凝土變形協調，所以增大截面加固法也不適用于該橋。根據加固設計規范及以往經驗，加固方案采用在梁底粘貼碳纖維布，在梁側粘貼錨固鋼板的方法對工型梁進行加固。粘貼碳纖維布可明顯提高梁體抗彎能力，但提高梁體剛度的效果不顯著，在梁體兩端的梁側粘貼錨固鋼板，一方面可顯著提高梁體剛度，另一方面可大幅提高工型梁的抗剪能力。

4.3 加固拓寬設計要點

根據烏恰縣八村橋的受損程度及加固方案，其在加固設計中其主要從以下幾個方面實施：其一，通過加固工字梁、在梁底粘貼碳纖維、側面粘貼鋼板的方法，來提高梁體的承載力；其二，更換已經損壞的泄水管和欄桿扶手，修復壞的耳墻，并用標志與標牌進行必要的補充；其三，封閉混凝土結構上的裂縫；其四，更換橋面的伸縮縫，更新構筑橋面的鋪裝，提高橋面平整度，以此來降低汽車荷載的沖擊力。

4.4 檢測與效果

在施工后所采取的兩次檢測中發現，在加固措施實施后，該橋前后的跨中所加載的彎矩增加的倍數為1.631，實際測量的梁底和梁撓度在受拉區鋼筋應力的倍數分別增加到了1.063和1.071。如果按照公路二級荷載力進行計算的話，人行橫道的梁撓度為L／4104，邊梁跨中撓度為L／4574，此時使用的要求已經滿足。從對舊橋的加固改造中可以發現，橋梁加固技術難度較大，對施工工藝有比較高的要求。因此，加固后需要對橋梁進行檢測和觀察，以確定加固效果。常規的檢測方法是利用靜載試驗和動載試驗，將試驗結果與加固設計的計算結果進行對比，來判斷橋梁加固后的效果。從而最大程度地利用原有舊橋資源，保證使用安全，延長使用壽命。

5 實腹式石拱橋拓寬

實腹式石拱橋在新疆地區是比較常見的，在實際調查中發現，很多實腹式石拱橋都屬于中、小度的跨徑，砌筑上的工藝技術良好，大多都是建筑在比較堅硬的巖石上，除了橋面寬度存在著普遍不夠的狀況外，病害的發生率也比較低。在這種情況下，實腹式石拱橋在拓寬上可以按照兩種方法來實施：一種是橋面的拓寬，這種方法比較適合于將石拱橋改造在人行道為凈7.0m＋2×1.5m的情況下，通常采用的是沿著橋在每隔2～2.5m的距離中通過加設和橋面寬度相等的混凝土來實施；另一種是對石拱橋進行拓寬，此法比較適于行人和車輛較少的公路中、小跨徑的石拱橋，通常采用的方法是將橋面的防撞欄拓寬到凈11.0m＋2×0.5m，此種拓寬方法可以有效提高石拱橋的通行能力[5]。

6 結語

綜上所述，公路舊橋由于運行時間的延長與承載能力的不斷減弱，其加固、提載和拓寬技術上的實施是一種必然。通過對新疆地區橋梁與這些技術的實施發現，雖然公路橋梁已經取得了一定的成果，但是對舊橋的調查研究力度依舊不夠，這不利于技術最終效果的實現，因此，有關公路橋梁加固、提載和拓寬技術的研究還有待加強。

[1]孟凡強，周增國，張強.橋梁加固分階段受力抗彎承載力極限狀態分析[J].交通科技，2009，（1）：124-125.

[2]何遠航，張榮輝.碳纖維-鋼板優化組合加固混凝土桁架拱橋[J].交通科技，2010，（1）：67.

[3]張舍.淺談公路橋梁病害的起因、檢測與加固[J].安徽建筑工業學院學報：自然科學版，2011，（1）：78-79.

[4]石銘，屈文俊.粘貼碳纖維布對框架梁端負彎矩區加固的試驗探索[J].結構工程師，2010，（2）：68.

[5]范亮，黃曼.考慮填料“圍壓效應”的實腹式拱橋結構分析[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2010，（3）：86.