吳紅光WU Hong-guang

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0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸量大幅度增長(zhǎng)，尤其是重型車輛日益增多，現(xiàn)存公路橋梁中部分舊橋存在承載能力下降嚴(yán)重，已不能維持正常使用，存在較嚴(yán)重的安全隱患。所以通過采取有效的橋梁加固措施，恢復(fù)和提高橋梁承載能力、抗彎能力、荷載等級(jí)等。

1 橋梁加固改造的技術(shù)途徑及設(shè)計(jì)原則

1.1 主要技術(shù)途徑 橋梁加固一般是采取必要的措施提高構(gòu)件乃至整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能。為了滿足新的要求，其主要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和抗洪能力進(jìn)行改造以保證車輛運(yùn)行安全。主要技術(shù)途徑有：加強(qiáng)薄弱構(gòu)件、增加或更換橋梁構(gòu)件、改變結(jié)構(gòu)受力體系等。

1.2 加固方案確定原則 首先應(yīng)該結(jié)合橋梁的各項(xiàng)實(shí)際情況，比如現(xiàn)有技術(shù)狀況、車輛通行的需要、存在病害等，分析判斷加固的必要性和可行性，然后比較各種加固方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，最后制定科學(xué)的加固方案。通常來講應(yīng)滿足以下要求：加固改造之后的橋梁其結(jié)構(gòu)性能、承載力和耐久性方面都能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；與重建新橋相比，能夠節(jié)約大量投資和材料，經(jīng)濟(jì)效益明顯；橋梁的下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力[2]，能滿足加固后的橋梁對(duì)基礎(chǔ)的要求。

2 目前橋梁加固的常用方法

2.1 加大截面加固法 加大截面法，是用增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋進(jìn)行加固的一種方法。其對(duì)被加固的橋梁下部結(jié)構(gòu)有著很高的要求，不僅需要其能夠承受更多的自重，還需要提供很高的承載力。

2.2 粘貼鋼板加固法 這種方法是以樹脂粘接鋼板與混凝土的結(jié)構(gòu)加固法，該方法具有施工快速、幾乎沒有濕作業(yè)等特點(diǎn)，不僅不會(huì)對(duì)生產(chǎn)和生活造成很大的影響，還不會(huì)影響到原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空。但是這種方法也有弊端，那就是對(duì)膠粘工藝與操作水平的要求很高，比較適用于那些處于正常濕度環(huán)境且只是承受靜力作用的受彎或受拉構(gòu)件的加固。

2.3 體外預(yù)應(yīng)力加固法 通過外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法就是體外預(yù)應(yīng)力加固法，如果一些橋梁要求提供承載力、剛度和抗裂性及加固后僅占用比較小的空間可以選用這種方法。由于采用這種方法加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)的外觀有很大的影響，所以在實(shí)際的施工中很少采用這種方法，但是采用這種方法確實(shí)能夠很大程度地減少施工工期，具有很好的加固效果。

2.4 置換混凝土加固法 置換混凝土加固法的優(yōu)點(diǎn)和加大截面加固法的優(yōu)點(diǎn)相似，都不影響建筑物的凈空，然而兩者也存在一樣的缺點(diǎn)，那就是濕作業(yè)時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。一般這種方法會(huì)用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

2.5 粘貼FRP 加固法 粘貼FRP 加固法[1]是采用高強(qiáng)度或高彈性模量的纖維復(fù)合材料，用專門配置的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件表面，使之與原構(gòu)件形成整體共同受力的加固方法。

現(xiàn)階段，玻璃纖維（GFRP）、碳纖維（CFRP）和芳綸纖維（AFRP）這三種FRP 材料比較常用于結(jié)構(gòu)工程中，其中碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）的應(yīng)用是最多的。本文主要對(duì)它的加固方法及實(shí)際工程應(yīng)用進(jìn)行概述。

3 應(yīng)用實(shí)例

上世紀(jì)70 年代初安徽省建立了一座橋：上部結(jié)構(gòu)為4 孔跨徑L=16.8m 的少筋微彎板工字梁組合的裝配式鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)，無橫梁，橋面凈空為凈—7m+2×0.25m，下部構(gòu)造為鋼筋混凝土雙柱式灌注樁墩及重力式橋臺(tái)。

1966 年1 月出版的《少筋微彎板與工型梁組合的裝配式鋼筋混凝土上部構(gòu)造試用圖紙》是原橋上部構(gòu)造時(shí)主要采用的依據(jù)，設(shè)計(jì)荷載為汽—13，拖—60。

3.1 加固前病害勘查 確定加固方案的前提是全面了解舊橋的各項(xiàng)實(shí)際情況，經(jīng)了解全橋主梁4×5 片。通過對(duì)2～4 孔的15 片主梁、微彎板、支座等進(jìn)行詳細(xì)的勘查，了解舊橋的實(shí)際損壞情況。①主梁。各部位尺寸沿跨徑有不一致的現(xiàn)象，施工質(zhì)量不高。主梁上有各式各樣的裂縫，比如水平裂縫、豎直裂縫、斜裂縫等，單根主梁最多存在51條裂縫，其中最寬的是4mm。②其他。微彎板底部很粗糙，有細(xì)微裂紋，施工質(zhì)量不高。支座為鋼板支座，鋼板銹蝕嚴(yán)重，有大塊蝕塊脫落。支座附近主梁砼有壓碎現(xiàn)象。

3.2 加固設(shè)計(jì)[3]結(jié)合勘察的具體情況，主要針對(duì)主梁筆者進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

主梁加固時(shí)使用的是CYMAXL300—C 碳纖維片材，主要性能指標(biāo)有：設(shè)計(jì)厚度0.167mm；抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值4108MPa；抗拉強(qiáng)度平均值4233MPa；抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差40MPa；彈性模量236GPa。計(jì)算中，材料的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取用折減系數(shù)0.8。經(jīng)計(jì)算，0.25mm 是主梁跨中底部碳纖維材料最適宜的厚度，所以采用2 層。加固設(shè)計(jì)見圖1 所示。

3.3 加固要點(diǎn) ①使用5 個(gè)液壓千斤頂把整孔梁一端整體同步頂起，進(jìn)行支座更換工作。在梁體被頂升后，首先應(yīng)該取出舊支座，并把支座周圍的油垢和雜物都清理干凈，同時(shí)用環(huán)氧樹脂抹平。安裝新支座的前提是必須保證新支座質(zhì)量的合格性和安全性，安裝過程中應(yīng)注意使新支座重心對(duì)準(zhǔn)梁的計(jì)算支點(diǎn)，使支座受力均勻。②采用化學(xué)灌漿修復(fù)寬度＞0.2mm 的裂縫，采用表面涂抹修復(fù)處治寬度＜0.2mm 的裂縫。③應(yīng)該按照從梁底至梁肋頂部方向?qū)μ祭w維材料進(jìn)行粘貼施工。首先應(yīng)該清洗混凝土表面，配置并涂刷底層樹脂、配置找平材料。在施工過程中應(yīng)該保證碳纖維布與砼表面之間的密合性，防護(hù)處理是在粘貼完畢后進(jìn)行的。

3.4 評(píng)定 對(duì)原有橋梁進(jìn)行汽—20 荷載的凈載試驗(yàn)，加固后測(cè)定橋梁的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，由此分析其承載能力[4]。

從試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可以看出，加固后的主梁具有一定的承載潛力，所以碳纖維加固少筋微彎板工型組合梁的方法是合理有效的。

4 結(jié)束語

本文分析了現(xiàn)階段舊橋加固[5]比較常見的幾種方法，重點(diǎn)分析了碳纖維材料在舊橋加固中的應(yīng)用。通過具體的加固實(shí)例，我們發(fā)現(xiàn)在舊橋加固中使用碳纖維材料能夠很好的達(dá)到舊橋加固的目的。目前在舊橋加固中應(yīng)用碳纖維材料還只是一項(xiàng)新工藝，相信經(jīng)過更多工程實(shí)踐檢驗(yàn)和完善，未來會(huì)有更大的應(yīng)用前景，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1]中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn).碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)技術(shù)出版社，2003.

[2]蒙云.橋梁加固與改造[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1989.

[3]楊文淵.橋梁維修與加固[M].北京：人民交通出版社，1997.

[4]JTG F80/1—2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]成井信.PC 橋梁的損壞、修補(bǔ)以及今后的措施[J].國(guó)外橋梁，1985（2）.