賈 迪

（北京國(guó)道通公路設(shè)計(jì)研究院，北京 100000）

1 概述

橋梁病害的發(fā)生因結(jié)構(gòu)、地理位置、交通狀況和周邊環(huán)境的不同而不同，而上述現(xiàn)象具有普遍性，且出現(xiàn)幾率較高。下面對(duì)橋梁病害的加固方法進(jìn)行闡述。

按照處理對(duì)象的不同，橋梁病害的加固分為間接加固和直接加固，而直接加固按照作用分類又分為承載力加固、耐久性加固和使用安全及舒適性加固。幾種加固作用并非獨(dú)立存在，有時(shí)多項(xiàng)同時(shí)存在。

2 間接加固法

為避免橋梁病害發(fā)生而提前對(duì)外界作用進(jìn)行阻隔，避免外界作用對(duì)橋體進(jìn)行破壞，如防撞門架及防撞角鋼的增設(shè)是為了防止超高汽車撞擊主梁。間接加固法主要以防為主，加固案例見圖 1、圖 2、圖 3。

圖1 某立交被撞主梁

圖2 防撞鋼板安裝示意圖

圖3 加固后照片

圖1 為某立交邊跨（輔路）主梁由于凈空較低，超高貨車穿越橋洞時(shí)撞上主梁，造成混凝土剝落、預(yù)應(yīng)力錨區(qū)外露、鋼束生銹。處理方法為：輔路被撞主梁局部砂漿修補(bǔ)，并安設(shè)防撞角鋼；剮蹭梁底面清理后，涂刷外保護(hù)劑進(jìn)行外觀修復(fù)；對(duì)輔路兩側(cè)損壞的防撞門架進(jìn)行修復(fù)。

3 直接加固法

3.1 承載力加固

橋梁承載力不足的原因多種多樣,其主要原因?yàn)榉?wù)等級(jí)提高后荷載等級(jí)不足、橋面改造后恒載增加、主梁砼強(qiáng)度或截面剛度降低等。加固方法一般為碳纖維布加固、粘貼鋼板加固、加大截面、預(yù)應(yīng)力加固、加強(qiáng)橫向聯(lián)接或主梁更換。

3.1.1 碳纖維布加固

某立交橋東引橋橋面鋪裝翻修后厚度增加，致使橋梁恒載加大，主梁承載力不足。為提高橋梁承載力，本橋邊梁及相鄰中梁采用碳纖維加固方法，加固范圍、層數(shù)應(yīng)根據(jù)主梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果及《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定確定，主梁碳纖維加固設(shè)計(jì)圖見圖4。

圖4 主梁碳纖維加固

碳纖維布有時(shí)用于墩柱加固，用纖維包裹的混凝土柱受壓后體積膨脹受到纖維布的約束，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度較單向受壓有所提高。

雖然碳纖維加固可以提高結(jié)構(gòu)承載能力，但后加補(bǔ)強(qiáng)材料的強(qiáng)度發(fā)揮程度受原梁變形的限制，一般情況下是達(dá)不到其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的。特別是采用直接粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維加固時(shí)，在極限狀態(tài)下，復(fù)合纖維的高強(qiáng)抗拉性能根本無(wú)法充分發(fā)揮作用，“大馬拉小車”是一種極大的浪費(fèi)。若不考慮分階段受力特點(diǎn)，過(guò)高的估計(jì)了后加補(bǔ)強(qiáng)材料的作用，設(shè)計(jì)是不安全的。因此，近些年許多工程師及學(xué)者開始研究預(yù)應(yīng)力碳纖維，對(duì)碳纖維布在粘貼前進(jìn)行初張，使其提前進(jìn)入“高效”狀態(tài)，但同時(shí)又面臨著新的困難，即如何有效錨固碳纖維布、張拉設(shè)備的應(yīng)用及粘貼膠的選用等等。

3.1.2 粘貼鋼板加固

某立交橋南輔路邊孔西側(cè)外邊梁被撞破損以及地袱掛板被撞缺損，加固方法為更換、補(bǔ)齊欄桿地袱，被撞邊梁U型鋼板加固，見圖 5、圖 6。

圖5 南輔路主梁被撞

圖6 主梁粘貼鋼板加固圖

加固鋼板采用Q235A鋼材，鋼板焊縫采用單面坡口焊縫，鋼板與主梁間用C45自流平無(wú)收縮砼填充。加固鋼板需做防腐處理，外包鋼板前在主梁側(cè)面植筋，植筋位置必須避開主梁預(yù)應(yīng)力鋼束。

3.1.3 加大截面

加大截面尺寸和配筋也是對(duì)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)的一種常用方法，一般用于主梁和墩柱。在2005年橋梁大修中，某立交匝道橋25 m簡(jiǎn)支邊梁被撞，梁底砼破損，主筋斷開，加固采取增大截面外包鋼板的方法恢復(fù)主梁承載能力。

某立交橋邊墩柱開裂，為提高結(jié)構(gòu)抗力及耐久性同時(shí)不受空間限制，對(duì)邊墩柱進(jìn)行加寬、加固，見圖7。

圖7 邊墩加固

3.1.4 預(yù)應(yīng)力加固

目前常用的預(yù)應(yīng)力加固為SRAP工藝加固，此方法屬有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系，采用錨固于被加固梁體上的高強(qiáng)鋼絲或小直徑高強(qiáng)鋼筋施加預(yù)應(yīng)力，然后噴注具有一定抗拉強(qiáng)度的復(fù)合砂漿，將預(yù)應(yīng)力鋼筋與被加固梁體黏結(jié)為一體，構(gòu)成有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系，見圖8。

圖8 預(yù)應(yīng)力加固示意圖

在進(jìn)行橋梁加固方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意的是，在保持原梁截面尺寸不變的前提下，采用上述對(duì)受拉區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的方法，加固后截面的最大承載力是有限的。承載力提高的幅度取決于原梁的配筋率，與所采用的加固方法無(wú)關(guān)。在某些情況下，由于原梁的高度較小，相對(duì)配筋率較大，單純采用受拉區(qū)加固補(bǔ)強(qiáng)仍不能滿足設(shè)計(jì)荷載要求時(shí)，可采用加厚橋面的方法同時(shí)對(duì)梁的受壓區(qū)進(jìn)行加固，增加梁的有效高度，亦可達(dá)到提高原梁承載力的目的。

3.1.5 加強(qiáng)橫向聯(lián)接

加強(qiáng)橫向聯(lián)接屬于改變結(jié)構(gòu)受力體系的方法。對(duì)于簡(jiǎn)支梁而言，舊橋多為橫向鉸接結(jié)構(gòu)。從受力上分析，單梁橫向分配系數(shù)較橫向剛接的主梁高，加之橋面砼鋪裝層破損開裂后，主梁幾乎處于單片受力，對(duì)結(jié)構(gòu)安全不利。為了使全截面主梁都能參與工作，避免單梁受力，常對(duì)舊橋鉸縫處橋面板鑿除后綁扎鋼筋澆筑砼形成剛接或增加橫梁尺寸，同時(shí)增厚橋面砼鋪裝層。

3.1.6 主梁更換

主梁更換常用于構(gòu)件破損嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)，某天橋主梁被撞破損見圖9。主梁被撞后預(yù)應(yīng)力筋斷開，大面積主筋外露，主梁?jiǎn)适璧某休d能力，對(duì)構(gòu)件加固已無(wú)法達(dá)到荷載要求，故按原設(shè)計(jì)更換主梁。

某立交橋匝道橋由于橋面系破損嚴(yán)重，橋下滲水嚴(yán)重，尤其在橋梁端部，常年的潮濕環(huán)境使得梁底鋼筋銹蝕，有效截面降低，鋼筋銹脹導(dǎo)致梁底砼剝落，主梁截面損失嚴(yán)重，但大面積更換造價(jià)高，故本橋采取方案如下：①更換破損嚴(yán)重的主梁；②對(duì)構(gòu)件較好的邊梁，由于其配預(yù)應(yīng)力鋼束及承載力高于中梁，替換中梁使用。

3.2 耐久性加固

耐久性加固是指對(duì)結(jié)構(gòu)損傷部位進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，以阻止結(jié)構(gòu)損傷部分的性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提高結(jié)構(gòu)的可靠性和使用功能，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。如結(jié)構(gòu)裂縫的修補(bǔ)，常采用灌漿方法，灌漿后的裂縫不再受到外界環(huán)境的影響而侵蝕，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。此外，還有橋面防水的修補(bǔ)、排水設(shè)施的修補(bǔ)、對(duì)破損砼的環(huán)氧砂漿修復(fù)、鋼構(gòu)件涂刷防銹漆、混凝土外表面涂刷具有憎水功能的面漆等。

3.3 使用安全及舒適性加固

此類加固包括橋面鋪裝的銑刨加鋪、路緣石的更換、人行步道欄桿的更換等，旨在解決行車安全和行人安全，畢竟橋梁的服務(wù)對(duì)象主要是人和車輛。

4 結(jié)論

橋梁加固的理論目前屬于發(fā)展階段，而且也沒有相應(yīng)的加固驗(yàn)收規(guī)范，我國(guó)高校對(duì)此課程的開設(shè)也剛剛開始。隨著新技術(shù)、新理念的開發(fā)，橋梁加固的理論也會(huì)越來(lái)越完善，越來(lái)越成熟。