浅析桥梁加固改造

刘 楠

(东营市公路勘察设计院 / 山东中咨公路咨询设计有限公司 山东 东营 257091)

桥梁是公路的咽喉,其使用功能的好坏直接影响整条线路的畅通,既有公路中设计标准较低的桥梁严重制约了公路运输事业的发展。同时,随着国民经济的发展,交通量和车辆载重不断加大,公路交通的负荷日趋增大,使部分早期设计修建的桥梁的既有损伤不断加重,加速了桥梁的老化、破损。受资金和材料资源的限制,上述桥梁不可能全部拆除重建,而期望尽量利用既有桥梁,通过技术手段对旧桥进行技术改造,恢复和提高其承载能力。因此，加强对桥梁的加固及技术改造的研究有其重要意义。

1 桥梁加固及改造概念

1.1 桥梁的加固

桥梁加固的含义为对有缺陷的桥梁主要承重构件进行补强，改善结构性能，恢复和提高桥梁结构的安全度，提高其承载能力通过能力，以延长桥梁的使用寿命，使整个桥梁结构可满足规定的承重力要求，并满足规定的使用功能需求。桥梁加固一般是针对三、四类桥梁，个别的是针对荷载等级的桥梁或者是临时需要通过超重车的桥梁。有些时候，加固补强和桥梁拓宽、桥梁抬高等技术改造工程同时进行的。满足并适应发展了的交通运输的要求。桥梁加固在公路养护部门称为桥梁“大中修工程”。

1.2 桥梁的技术改造

桥梁的技术改造是一个综合性的概念，包括桥梁的加固补强、桥梁拓宽、桥梁抬高、桥梁平面线形改善等多项工作，凡是利用原有桥梁结构，通过特定的技术措施，使原桥梁结构荷载等级提高、通行能力增强、使用性能得到改善的，统称为桥梁技术改造。不过，桥梁技术改造的重点是指除加固补强以外的技术改善工作，本书中的含义即为此，并简称“改造”。桥梁技术改造基本上与公路养护中的桥梁“新改建工程”中的改建工程含义基本一致。

2 桥梁加固改造特点

桥梁加固改造是一项十分重要而又极具将专业知识灵活运用的工作，即将专业基础理论与实际已有病害的桥梁结构结合在一起，需要考虑的因素及涉及到方方面面的问题，从某种意义上讲，无论是加固改造方案的拟定与设计计算，还是加固改造的具体实施，其难度往往比新建桥梁还大。

2.1 桥梁加固改造方法

桥梁主要承重结构的加固补强的根本目的是为了恢复和提高其承载能力，改善其使用性能，防止桥梁结构的安全隐患，提高其通行能力。加固与技术改造的方法大致分以下几种类型：

2.1.1 加固补强薄弱构件

对于有严重缺陷或因通行重型车辆而不能满足承载力要求的薄弱构件，可以采用以新的材料（钢筋、钢板、混凝土、复合材料等），增大构件的截面尺寸、增设外部预应力钢筋或用化学粘贴剂粘贴补强材料等补强措施进行加固补强，这种方法实际上是通过增加的刚度或增加受力材料数量来提高原构件的承载能力。

2.1.2 增设辅助构件

在原结构基础上增加新的受力构件，如在多梁式梁桥中为增强横行联系而增设的端横梁、中横梁；又如桩基承载力不足时增设扁担桩、增设扩大承台等。

2.1.3 改变结构体系

不同的结构体系其受力性能不同，通过结构体系的转换来改变原有结构的受力状况，人为地改善原结构受力整体性能，以达到改善和提高桥梁承受荷载的能力目的。例如将有推力体系的拱桥改变成无推力体系的拱桥以改善拱圈、拱脚及拱顶截面的受力状态；又如将原有的多孔简支梁桥通过一定的构造措施改变为连续梁桥，利用连续体系来改善原有简支梁跨中部分的受弯等。结构体系的转变一般都能起到较好的加固补强效果，但随着体系的改变所形成的新体系中某些构件或截面的受力需按新体系进行认真的检算，并采取相应的措施。

2.1.4 更换构件

桥梁局部构件有严重缺陷而不易修复时，也可采用新的构件替换原有结构。如斜拉桥的拉索锈蚀损坏时，可用新的拉索来替换；当桥梁支座失去功效而不能满足主梁变形受力要求时，可将主梁顶起更换支座；又如少筋微弯板梁桥的微弯板，破损后不易修复，也可考虑更换；再如双曲拱桥的拱波、刚架拱桥的桥面板等。

2.1.5 桥梁拓宽

当桥梁宽度不足影响到桥梁通行能力时，桥梁就需要加宽。加宽一般和提高荷载等级改善桥面线形等可能同时进行。

2.1.6 其他上部结构的特殊改造方法

有些加固改造方法在实际工程中应用不多，如桥梁平面线形的改善，桥梁的升高降低等。

2.1.7 墩台基础处治

在桥梁上部结构进行补强加固提高其承载能力的同时，对桥梁下部结构及基础是否需采取补强措施也应认真研究。如果原桥下部结构及基础具有足够的潜力，足以满足上部结构补加加固所增加的桥梁自重以及活荷载对它的要求时，则可不再采取补强措施。

如果墩台基础的承载能力不足，或者上部结构缺陷、承载能力的降低等是由于墩台与基础的位移或缺陷等年引起的，则应对原桥墩台基础进行必要的补强加固。常用的方法较多，如基础灌浆，加钢筋混凝土桩，扩大承台，基础及台后打粉喷桩，基础周围抛置片石、块石（常置于钢筋笼内，主要用于防冲刷）等。

2.1.8 桥台加固处治

当桥台本身因其强度刚度不足时，可能发生较大的位移，可采用的方法很多，如对桥台进行顶推，改变桥台结构形式，对桥台身进行局部补强等。

2.1.9 桥墩加固处治

桥墩的加固补强技术，一般通过对桥墩结构的补强、限制或减小墩顶的位移、增加墩身承载能力（如改变墩身结构形式、增加墩身截面面积）等途径进行。

2.2 加固改造的一般特点

桥梁加固改造方案的拟定，首行必须根据桥梁现有的技术状况和使用荷载的要求，对加固改造的必要性和可行性做出判断，然后对各种可能的加固改造方案的技术经济效果进行分析比较，从中选择合理的改造方案，大体上应注意以下问题：

2.2.1.一般来说，加固改造的桥梁结构均有一定的病害，结构已处于相对危险的状态，故加固改造方案必须考虑尽可能少地扰动原结构，特别是主要承重结构，以策安全。

桥梁的加固改造工程通常要求在不中断交通、尽量少中断交通或者有交通干扰的条件进行施工，故要求施工工艺简单且容易操作便、施工速度快、工期短。

2.2.2 加固改造的施工面狭窄、拥挤，常受原有结构物的制约。

2.2.3 补强加固施工往往相邻结构构件也产生影响。

2.2.4 加固改造施工中对原结构的拆除、清理工作量大，工程较烦琐零碎，并常常隐含许多不安全因素，要求施工人员更加注意操作安全与施工质量，严格进行施工管理。

2.2.5 加固改造的方案拟定与设计计算要充分考虑新、旧结构的强度、刚度与使用寿命的均衡，以及新、旧结构共同工作，特别应注意新增混凝土部分在达到一定的龄期前仅仅只能作为恒载来考虑。

2.2.6 加固改造方案应尽可能周密考虑增加和减少对原结构的影响，旧结构的拆除与新结构的补加在有些桥梁结构形式中应考虑减载加载程序；对大多数桥梁结构，以增加最少的荷载为宜。

通过对桥梁加固改造的分析研究，为公路危旧桥改造提供了技术支持，确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全,让中国传统文化中的有德之物——桥梁，健康地继续为人们工作和造福。

[1]谌润水、胡钊芳、帅长斌.《公路旧桥加固技术》.人民交通出版社,2002.

[2]姚国文、张学富.《桥涵维护与加固技术》.人民交通出版社，2007

[3]黄平明、陈万春.《桥梁养护与加固》.人民出版社，2008