钢筋混凝土梁桥加固改造技术探讨

王 杰

0 引言

目前我国公路、铁路交通事业蒸蒸日上,不少高速公路、铁路已经建成并投入使用,还有不少正在建设的高速公路和其他等级的公路也即将建成投入运营。但是,由于施工质量和桥梁设计等多方面的原因,已运营的各类桥梁都存在或多或少的病害及缺陷,严重影响和制约道路畅通及交通运输的需要,使得桥梁的检测与加固改造显得非常迫切。下面简单介绍几种钢筋混凝土梁桥加固改造常用技术。

1 钢筋混凝土梁桥上部结构加固改造技术

1.1 下撑式预应力拉杆—喷射混凝土加固

钢筋混凝土梁桥需要加固时,如果桥下净空能满足通车、通航的要求,可采用在梁下设置预应力拉杆,并喷射混凝土作为保护层进行加固。加固设计时一般采用粗钢筋作为拉杆两端锚固在梁头,中间用单柱、双柱或多柱支撑,然后喷射一层 5 cm～8 cm厚的混凝土作为保护层,与原结构组合受力。设置预应力拉杆的情况如图1所示。

在加固过程中,可通过改变支撑位置和调整拉杆预应力的方式来满足提高承载能力的要求。

1.2 预应力钢丝束—喷射混凝土加固

该方法系沿梁腹侧面按抛物线敷设预应力钢丝束,在梁底每隔一定距离(50 cm～100 cm)设置一个定位箍圈或在梁腹上埋设定位梢,用来固定钢丝束的几何形状。钢丝束的两端穿过梁端翼板上自斜孔伸至梁顶锚固,如图2所示。

1.3 扩大或增加原结构构件截面,以提高原结构的强度或刚度

1.3.1 增大梁截面和配筋加固法

当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时,通常采用增大构件截面,增加配筋,提高配筋率的方法。该法是在梁受拉边缘面或侧面增配主筋,使梁的有效高度和抗弯截面加大,提高梁的承载力,该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。

1.3.2 加厚桥面板法

当原桥的承载力不足,截面面积过小时,在桥面板上加铺一层钢筋混凝土补强层,使其和全梁形成整体,以提高梁的抗弯刚度和抗压能力,从而满足桥梁承载力要求。

1.4 粘贴加固技术

该法借助化学粘贴剂将钢板、钢筋或纤维布粘贴锚固在混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,可以提高构件的抗弯、抗剪能力以及减小裂缝的扩展。其最大优点在于施工简便,基本上不减少桥梁的净空且对桥上交通影响甚小。但它们也有不足之处,如由于玻璃钢的弹性模量较混凝土低,一般仅为混凝土的1/15～1/20,当采用粘贴玻璃钢补偿时,虽可大大提高粘贴层的抗拉强度,但其受力时玻璃钢的拉伸长度比混凝土大,因而控制结构变形能力较差;粘贴碳纤维布较昂贵,其加固费用为1 000元/m2～1 500元/m2;粘贴钢板又存在加工成型较为困难及粘结是否牢固耐久等问题。

1.5 增设纵梁加固技术

在墩台地基安全性能较好并且有承载潜力的情况下,可采用增设承载力和截面刚度较大的新纵梁。新、旧纵梁在横向连接为一体,共同受力。由于新增纵梁的作用,调整了荷载横向分布系数,从而减轻了原梁的负担,间接达到加固补强的目的。

1.6 改变结构体系法

这种加固、改造方法是通过改变桥梁结构受力体系达到提高桥梁承载能力的目的。如:在简支梁下增设支架和桥墩,或把简支梁与简支梁纵向加以连接,由简支变连续梁,或在梁下增设钢桁架等加劲或叠合梁等,以减小梁内应力,达到提高梁的承载力的目的。

2 钢筋混凝土梁桥下部结构加固改造技术

扩大基础法,适用于基础承载力不足或埋深太浅,而墩台又是砖石或混凝土刚性实体式基础的情况;增补桩基法,适用于墩台桩基础深度不足或由于水流冲刷使桩基础发生倾斜时,可采用在桥台外围加桩,在沉井基础内加桩或在桥墩上、下游加桩并扩大原承台;钢筋混凝土套箍法,适用于墩台开裂破损出现贯通裂缝的情况;桥台滑移倾斜时,可采用支撑,增建辅助挡土墙加固。

3 加固方法的选择

根据桥梁病害检测和评定结果,桥梁维修加固应分为:承载力加固、使用功能加固、耐久性加固和抗震加固四种情况。在实际工程中,可能是几种不同性质的加固兼而有之,特别是承载力加固和耐久性加固通常是同时进行的。桥梁加固设计应注意各种加固方法的综合利用,通过调整结构内力,尽量减轻原梁的负担,将加固补强工作量压缩到最少。

在公路改造设计中,很多情况下桥梁加固和加宽是同时进行的。在加宽宽度不大的情况下,尽量将加宽部分与原桥连为一体,使新、旧桥共同工作,利用新加宽部分调整原桥内力,减轻原梁负担,间接达到加固补强的目的。

4 结语

对桥梁加固改造的方法很多,各有其利弊。因此,在选择加固改造方案时,应在正确检测评估病害与使用功能的前提下,在充分研究病害机理与加固改造要求基础上,结合实际情况作出选择,以达到“安全、合理、经济”的目的。

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