桥梁设计原则和桥梁加固的技术途径

摘 要：改革开放以来，由于我国快速发展的国情需要，因此我国桥梁建设技术在同等国家中发展较快，但由于我国现代桥梁建设技术和现代桥梁养护维修与加固技术的发展相对滞后，所以对我国现代桥梁建设和维护工作来说，对旧桥进行加固、对旧桥进行维修将是一个永久性的技术课题。正因为这样，因此我们需要在日常的旧桥检测、评定、加固和改造的普通工作中，运良好的运用现代化的、新型的桥梁加固工艺和桥梁施工材料，保证在不损害桥梁的使用功能的前提下，提升对新建桥梁进行创新的设计和对旧桥的加固维修工作。

关键词：桥梁设计；桥梁加固；桥梁加固技术

1 桥梁设计原则

桥梁是铁路、公路和城市道路的重要组成部分，尤其是对于大、中型桥梁的建设。桥梁建设对当地的政治、经济、国防等领域都会具有非常重要的意义。因此，桥梁建设应该根据所修建桥梁对当地的作用、性质和将来发展的需求，除了要保证符合技术先进、安全可靠、经久耐久、经济合理等等要求之外，还需要按照美观、有利于环境保护的原则来进行设计。同时要考虑到因地制宜、就地取材、便于施工和养护等方面的因素。

1.1 安全可靠

我们在设计桥梁结构的时候，要充分考虑到桥梁要在强度、稳定性和耐久性这三方面应该具有完全的安全性质。桥梁设计的时候，防撞栏杆设计的时候要考虑到人与车流之间的安全性。防撞栏杆要具有足够的高度和强度，为了防止车辆撞坏人行道或者栏杆而导致事故的发生。桥梁的照明设施一定要考虑到第一位，良好的照明可以避免很多事故的发生。尤其是在交通繁忙的桥梁上，不光需要设计良好的照明设施，还应该设置有明确的交通指示标志，完整的交通指示牌可以避免很多事故的发生。在易变迁河床的河道上建设桥梁，应该考虑好导流设施的建设，以防止桥梁的基础部分被水流冲刷过度而造成事故。对于需要通行大型的、大吨位的船舶的河道，在按照规定扩大桥梁的孔跨径之外，还得加装防撞构筑物，以免船舶对桥梁造成损伤。针对修建在地震区的桥梁，我们必须按照抗震要求对桥梁进行合理的设计，采取必要的防震措施。针对特殊类型的桥梁，例如大跨柔性的桥梁，我们还应该考虑到风振效应的影响。

1.2 适用耐久性

桥梁设计时候要考虑到桥面宽度必须满足当前和以后的规划期限内的交通流量（包括行人通道中的交通流量）。保证所设计的桥梁结构在进行常规荷载试验的时候不会出现较大的变形和较宽的裂缝，在设计标准内的桥梁荷载承受能力才能放心的投入使用。设计的桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航（跨河桥）或车辆（立交桥）和行人的通行（早桥）。所设计的桥梁的两端要便于紧急情况下车辆的进入和疏散，并且不会导致交通堵塞等现象的发生。在设计桥梁的时候，还应该考虑到综合利用方面，桥梁设计要求方便各种管线（水、电气、通信等）的搭载和铺设。

1.3 桥梁设计的经济合理性

桥梁设计的时候需要遵循因地制宜、就地取材和方便施工的基本原则以争取效益最大化。经济型的桥梁应该是从造价和养护费用等多方面综合考虑，费用最省的桥型。设计时应该充分考虑维修的方便和维修费用的多少，维修时尽可能做到不中断交通，如果有必要中断交通，则保证中断交通的时间最短。所选择的桥位应该是地质、水文等条件好的地区，并尽量使桥梁修建长度较短。桥梁建设应考虑建在能缩短河道两岸运距的位置，以促进该地区的经济发展，产生最大的经济效益。对过桥收费的桥梁就能吸引更多的车辆通过，达到尽快回收投资的目的。

1.4 桥梁设计的技术选择原则

我们在进行桥梁建设的时候，要考虑到桥梁的具体使用年限，为了保证桥梁能够完整的发挥它自身的作用，我们在建设的时候，就要选择好的方案。尽力做到选择成熟而又先进的结构和建设材料，避免短时间内发生桥梁被淘汰的情况。

2 桥梁加固原则

针对桥梁进行加固设计的时候要注意以原桥为加固基础，确保在不改变原来桥梁结构和型式的前提下，采取对原桥的主要承受力构件进行加固的方法来加固桥梁，对桥梁的加固设计我们需要考虑到以下几个重点：确保桥梁的下部承力结构具有足够的受力能力。桥梁的加固要求是加固后必须能通过重吨的单个卡车的硬性要求。在河道上方的桥梁，由于桥梁下部是航道，因此施工时，在对跨中腹板和对斜腿加固的过程当中，我们应该尽量保留原有的空当，不能对下部的空间削减太多。对于表面开裂的构件，我们采取对构件表面进行修复的方法进行加固处理，确保构件的表面光滑平整。在对桥梁进行加固的同时，还应该注意到加固物的本身重量对原有桥梁的承受力的影响。对旧桥进行加固的最后要求就是保证加固的桥梁具有整体美观的特性，不能忽略表面美觀的修复工作。

3 桥梁加固的技术途径

3.1 增大桥梁各个构件部分的截面面积

这种方法主要是增加桥梁主梁的横截面大小。主要使用在横截面不足、桥下净空不够的桥梁上。这样的桥梁加固方法可以摆脱桥梁下净空的限制条件，不需要考虑到其他方面。仅仅需要接长箍筋进行加固施工，但是由于这种方法施工工艺较复杂，因此对桥梁的主体和施工部位易造成损伤。增大桥梁的横截面积。这种方法同第一种方法相反，它适用于桥梁下部净空较高的情况，这种方法可以增加主梁的高度进行加固。这种方法的缺点是会减小桥梁下方的净空面积，这种改变对桥梁的原有的外观影响很大，因此注重美观的城市桥梁基本不会使用这种方法来加固桥梁。加厚桥梁的主体厚度，这种方法主要是增加桥梁主体的横截面面积，好处是大大增加了桥梁的承力能力，缺点是加厚的部分重量可能会对桥梁整体的安全性造成影响，因此这种加固方法需要提前做出风险评估才能进行施工。

3.2 提高桥梁承力能力的方法

加装钢板。这种外加钢板的方法，可以大大增加桥梁的抗力，也不会过多的增加桥梁的横截面。但是由于加固钢板的加工成形工作比较有难度，而且钢板加装需要支护设备，另外在后期的使用中，对钢板的维修和保养工作量很大，所以这种方法不会大面积的使用。在桥梁表面粘贴玻璃钢，这种方法有利有弊。因为玻璃钢的弹性模量相对于混凝土来说较低，很容易在受力之后发生变形。因此这种方法只简单地适用于需要临时加固以便不经常通过桥梁的大吨位卡车的通行。所以这种方法的局限就在于只能在临时加固中使用。加装钢筋。这种方法主要是对桥梁的表面进行钢筋二次加装，将钢筋固定在桥梁的表面，可以大大增加桥梁的抗弯性，而且不会过多的增加桥梁自身重量。这种方法的缺点不大，主要是会对桥梁的外观造成一定程度的损伤。所以这种方法就不经常使用在城市桥梁中。

3.3 增加辅助构件以增加桥梁抗力

加装第二主梁。这种方法主要使用在桥梁主体结构完好但是承力能力不是很满足使用需要的桥梁。由于施工时需要中断桥梁的交通，而且施工工艺非常复杂并且施工工程量很大，还会对桥梁原来的结构造成较大的损伤，因此这种方法不会轻易使用。增加桥梁的横隔梁。这种方法的具体操作是在桥梁上增加横隔梁，具体来说就是要对主梁上贯通全桥宽的钢筋进行加固。

3.4 改变桥梁原有结构的加固方法

架设八字撑架。八字撑架适用于那些底部不需要通航的桥梁。这种方法非常占用桥梁下的净空空间，因此不会用于城市桥梁和通航河道桥梁的加固。体系的连续加固方法。此方法适用于抗弯能力不足的桥梁。施工的时候会对桥梁的交通产生影响。增大边梁和截面转换。这两种方法都是在桥梁的两侧或下部进行施工，施工难度大但是一般不影响交通。

3.5 预应力技术

由于日益增加的苛刻的桥梁需求，现代化的桥梁在逐步向轻型的、大跨度等方面前進，因此在以后的桥梁加固施工中，以前的和现有的桥梁加固施工技术就会受到一定的局限，因此预应力技术就会合理的普及开来。预应力技术的实现途径主要是体外预应力，预应力钢束一般会设立在桥梁混凝土构件的两侧，钢束穿过桥梁的转向构件，对桥梁进行拉伸，从而使得构件获得预压应力。预应力技术一般分为两种：下撑式预应力拉杆法、预应力钢丝束法。

4 结束语

我国桥梁的使用频率很高，因此桥梁的病害品种也会很多，为了保证正常的运营使用，桥梁问题的处理措施也要多种多样。我们平时对在旧桥的加固和改造工作中，就应该投入全部的精力和心血，不断追求创新、努力地进行探索，力争采用最先进的技术工艺和施工材料，在对桥梁的设计和加固工作中，确保一步到位，保证桥梁的正常使用，使加固后的桥梁能够继续发挥它本身的使用功能，以保证我国的桥梁交通畅通无阻。我们也是对国家的经济和建设付出了微薄之力。

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作者简介：李沛东，男，工程师，毕业于长安大学，道路桥梁与渡河工程专业，一直从事道路、桥梁的勘察设计工作。