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1 橋梁需要加固的原因 
    橋梁是公路的咽喉,其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通,既有公路中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的橋梁嚴(yán)重制約了公路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。我國公路橋梁 的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷提高:設(shè)計(jì) 荷載由汽- 6 、汽- 8 、汽- 10、汽- 13 發(fā)展到汽- 15、汽- 20 及汽- 超20 級(jí);驗(yàn)算荷載也由拖- 30、拖- 60 、拖- 80 發(fā)展到掛- 100 和掛- 120。據(jù)調(diào)查,全國在20 世紀(jì)80 年代前建成的國道、省道和縣級(jí)公路中永久性大、中型橋梁的設(shè)計(jì)荷載達(dá)到汽- 20 級(jí)、掛- 100 標(biāo)準(zhǔn)的僅占6. 53 % ,汽- l0 、履- 50 及以下荷載標(biāo)準(zhǔn)的橋梁占9. 17 % ,其余84. 3 %的橋梁基本上是汽- 13 級(jí)和汽- 15 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由此可見,既有橋梁已不能適應(yīng)當(dāng)前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí),隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,交通量和車輛載重不斷加大,公路交通的負(fù)荷日趨增大,使部分早期設(shè)計(jì)修建的橋梁的既有損傷不斷加重,加速了橋梁的老化、破損。特別是修建年代早、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低的橋梁,病害嚴(yán)重, 已不能維持正常使用,而只能限速限載通行,甚至不得不關(guān)閉交通,嚴(yán)重影響和制約了交通運(yùn)輸和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 


    受資金和材料資源的限制,上述橋梁不可能全部拆除重建,而期望盡量利用既有橋梁,通過技術(shù)手段對(duì)舊橋進(jìn)行技術(shù)改造,恢復(fù)和提高其承載能力。 
    2 梁式橋上部結(jié)構(gòu)改造技術(shù) 
    梁式橋上部結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)主要有以下幾種: ①擴(kuò)大和增加原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,以提高原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度; ②以新的結(jié)構(gòu)代替原抗力不足的結(jié)構(gòu); ③改變?cè)�結(jié)構(gòu)的受力體系,使原結(jié)構(gòu)受力減少; ④對(duì)原結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,改善原結(jié)構(gòu)的受力性能。 其中,前三項(xiàng)為常規(guī)加固技術(shù)。
    2. 1 　常規(guī)加固技術(shù) 
    常規(guī)加固技術(shù)的具體內(nèi)容及優(yōu)缺點(diǎn)見表1。 
技術(shù)名稱 技術(shù)內(nèi)容 適用范圍 優(yōu)缺點(diǎn) 
增大主梁截面法 增加主梁法 鑿開梁肋下緣砼保護(hù)層,露出原底層主筋,將原箍筋切斷拉直后在主筋下緣增焊受力主筋,再重新澆筑保護(hù)層砼,以增大受力鋼筋的截面 適用于受力主筋截面不足且橋下凈空受限,不允許增加梁高的情況 不減小橋下凈空,但需截?cái)嗖⒔娱L(zhǎng)箍筋,對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷較大,導(dǎo)致施工中的不安全因素增多,且施工工藝較復(fù)雜 
加厚橋面板法 鑿除原橋面鋪裝層,橋面板經(jīng)鑿毛洗凈并每隔一定間距設(shè)置剪力槽或剪力鍵,再現(xiàn)澆一層新的鋼筋砼鋪裝層 適用于允許中斷交通的小跨徑T 梁或板梁橋 施工時(shí)橋上交通受阻,不允許中斷交通的橋梁不宜采用;將增加結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的彎矩,結(jié)構(gòu)的承載力提高不顯著 
增大梁肋混凝土截面法 將結(jié)合部位的砼鑿毛洗凈后,每隔一定間距露出原主筋,增設(shè)箍筋將新、舊主筋牢固連接,再掛模澆筑新增梁肋馬蹄形砼 適用于橋下凈空較高,允許增加主梁高度的情況 將減小橋下凈空,對(duì)于要求橋下凈空的橋梁無法組織實(shí)施且對(duì)橋梁的外觀影響較大,不適于城市橋梁外部粘結(jié)加固 粘貼鋼板 對(duì)粘貼部位砼和粘貼用鋼板進(jìn)行表面處理后,用環(huán)氧樹脂膠漿將鋼板粘貼在砼表面,并加壓成型,使鋼板密貼砼表面,以提高梁的抗彎、抗剪能力   粘貼鋼板加工成型較困難,需要一定的支護(hù)設(shè)備,而且在長(zhǎng)期使用過程中維修保養(yǎng)工作量大,粘結(jié)材料的耐久性能也值得重視 


粘貼
玻璃鋼 對(duì)粘貼部位砼和粘貼用鋼板進(jìn)行表面處理后,用環(huán)氧樹脂膠漿將多層玻璃纖維布?jí)轰伋刹Ａт?其間可放高強(qiáng)鋼絲排柵) ,然后將成型玻璃鋼粘貼在構(gòu)件下表面 特別適用于重型車輛或大型設(shè)備過橋時(shí)的臨時(shí)加固處理 玻璃鋼的彈性模量較砼低,在荷載作用下產(chǎn)生的變形較大,且玻璃鋼在惡劣環(huán)境下的老化問題較突出 
粘貼鋼筋 對(duì)粘貼部位砼和粘貼用鋼板進(jìn)行表面處理后,用環(huán)氧樹脂膠漿將點(diǎn)焊成排柵的鋼筋粘貼在砼表面,并對(duì)鋼筋作防護(hù)處理,以提高梁的抗彎能力     
增加輔助構(gòu)件法 增加主梁 在新增主梁位置將原橋面鑿開,切斷原橫隔梁,利用原結(jié)構(gòu)掛設(shè)模板,現(xiàn)澆鋼筋砼主梁,并連通原橫隔梁,保證新舊結(jié)構(gòu)成為整體,共同受力 適用于主體結(jié)構(gòu)基本完好、而承載力不能滿足要求的情況 必須中斷交通,且工藝復(fù)雜,工程量大,對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷較大 
增加
橫隔梁 在新增橫隔梁部位的主梁上鉆孔,設(shè)置貫通全橋?qū)挼匿摻?并設(shè)法固定鋼筋,待將與主梁結(jié)合處的砼鑿毛、清洗后掛模澆筑 適用于因橫向聯(lián)系較差而降低承載力的橋梁上部結(jié)構(gòu)   
改變結(jié)構(gòu)體系法 八字撐
架加固 在簡(jiǎn)支橋孔設(shè)置鋼制或鋼筋砼制八字撐架,為原橋上部結(jié)構(gòu)增設(shè)兩個(gè)支承,使原一跨簡(jiǎn)支梁變?yōu)槿�跨連續(xù)梁 適用于建在不通航河道上的橋梁上部結(jié)構(gòu) 對(duì)橋下凈空影響非常大,極不適于城市橋梁的加固,當(dāng)建筑高度較大時(shí),其工程量較大 
連續(xù)體
系加固 將原多跨簡(jiǎn)支梁的梁端翼緣連接起來,使受力體系由原來的簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù),從而改善結(jié)構(gòu)的受力性能 適用于原簡(jiǎn)支梁跨中截面抗彎能力明顯不足的情況 雖不受凈空限制,但對(duì)交通有影響 
增設(shè)大邊梁法 在原橋主梁的兩側(cè)增設(shè)抗彎、抗扭剛度相對(duì)較大的梁,并設(shè)置橫隔梁使新舊結(jié)構(gòu)成為整體,共同受力,使新增邊梁能分擔(dān)較多的荷載內(nèi)力,從而減少原有結(jié)構(gòu)承擔(dān)的內(nèi)力 適用于主體結(jié)構(gòu)基本完好,具有一定承載潛力,同時(shí)需要加寬的橋梁 新建部分與原有結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立,對(duì)交通的影響較小,也不受橋下凈空的限制,但新建部分與原有結(jié)構(gòu)之間必須采取可靠的聯(lián)結(jié)措施,才能使其共同
工作 


截面轉(zhuǎn)換法 將多梁式鋼筋砼T 型梁橋的下翼緣封閉,使橋梁由開口的П型轉(zhuǎn)換為閉合的箱型結(jié)構(gòu),提高截面的抗彎、抗扭剛度 適用于T 型梁或П型梁橋 加固效果較好, 但施工時(shí)在橋下工作,操作空間受到限制,特別是箱型梁底板砼的澆注較困難 
    2. 2 　預(yù)應(yīng)力技術(shù) 
    隨著荷載等級(jí)的不斷提高,橋梁工程逐漸向輕型、大跨度方向發(fā)展,預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛,在今后的橋梁加固中,現(xiàn)有加固技術(shù)可能在很大程度上受到限制,因此,有必要開發(fā)和研究預(yù)應(yīng)力技術(shù)在舊橋改造中的應(yīng)用。 
    用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固主要是通過后張法中的體外預(yù)應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)的,其施工工藝:體外預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)于砼構(gòu)件的外側(cè),鋼束穿過設(shè)在構(gòu)件端部的擋塊和中部適當(dāng)位置的轉(zhuǎn)向塊進(jìn)行張拉,從而使砼構(gòu)件獲得預(yù)壓應(yīng)力。此法的主要目的是簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力工藝,但結(jié)構(gòu)的受力|考試-大|特性比常規(guī)的粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼差,鋼材用量也較大,目前主要用于較大跨度的橋梁工程或維修加固工程中。 
    2. 2. 1 　下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿法 
    當(dāng)橋下凈空能夠滿足通車、通航要求時(shí),可采用在梁下設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿的方法進(jìn)行加固。設(shè)計(jì)時(shí)一般采用粗鋼筋作為拉桿,兩端錨固在梁端,中間采用單柱或多柱支撐,使梁受到預(yù)應(yīng)力的作用。施加預(yù)應(yīng)力的主要方法: ①橫向收緊法。將拉桿分兩層布置于梁底兩側(cè),在靠近梁的支座附近向上彎起,與固定在梁端的錨固板焊接。在拉桿的彎起處用短柱支撐,在縱向每隔一定距離設(shè)置一道撐棍和緊鎖螺栓, 再通過收緊器將拉桿橫向收攏而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。② 縱向張拉法。將預(yù)應(yīng)力拉桿沿梁底布置,兩端向上彎起,錨固于梁端,然后直接張拉梁底的水平拉桿, 使拉桿產(chǎn)生預(yù)拉力,梁體因此受到預(yù)應(yīng)力的作用。

 
    以上加固方法在福建省南平電機(jī)廠專用橋、廣東省肇慶大沙橋、吉林省青山橋等7 座橋梁中得以成功應(yīng)用。實(shí)踐表明,其加固效果很理想。但都需要在舊梁上設(shè)置可靠的錨固板,張拉的工藝比較復(fù)雜,其耐久性和抗疲勞性還有待進(jìn)一步研究。 
    2. 2. 2 　預(yù)應(yīng)力鋼絲束法 
    沿梁腹側(cè)面按拋物線形敷設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲束,在梁底每隔一定距離(50～100 cm) 設(shè)置一根定位箍, 用以固定鋼絲束的形狀,鋼絲束的兩端穿過梁端翼緣板伸至梁頂錨固。張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲束,通過定位箍使梁獲得預(yù)應(yīng)力;再通過噴射砼使預(yù)應(yīng)力鋼絲束及定位箍與梁體形成整體。這種加固方法的受力明確,效果明顯,但箍圈的構(gòu)造較復(fù)雜。 
    3 橋梁加固技術(shù)的發(fā)展方向 
    總的來說,預(yù)應(yīng)力加固法的加固效果很明顯,并由于其用料的經(jīng)濟(jì)性和良好的使用性而倍受青睞, 但其施工工藝比較復(fù)雜,附屬的構(gòu)造措施很多,且基本上只局限于體外預(yù)應(yīng)力,從而使結(jié)構(gòu)的耐久性成為新的問題。欲求全面兼顧良好的使用性能、用料的經(jīng)濟(jì)性和施工簡(jiǎn)易性的橋梁加固措施尚需人們作出不懈的努力,進(jìn)一步探索將預(yù)應(yīng)力砼技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與常規(guī)加固方法的長(zhǎng)處相結(jié)合的新型加固方法。