公路桥梁上部结构加固技术

李丹青

（邢临高速公路管理处，河北 邢台054001）

0 引言

桥梁加固，通俗地讲，指通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求，也就是要针对桥梁所发生的不能满足继续使用的状况进行处理。

随着我国经济的发展，交通运输量迅速增大，道路行车密度和车辆轴重不断增大，势必造成公路桥梁负荷不断加重，加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制，因此，从整体而言，公路桥梁已不能适应现代交通运输的需要。

公路桥梁需要加固的原因主要有以下几类：预制拼装梁板由于荷载造成裂缝；单板受力；因设计失当或施工质量差导致结构先天不足；大跨径箱梁下挠开裂；沿海地区由于环境因素造成的结构钢筋腐蚀，混凝土剥落，氯离子侵蚀；西北、华北地区季节性河流导致桥梁下部结构严重侵蚀；受到南方地区雨水河流冲刷，不合理挖沙导致基础严重冲刷；东北地区冬天温度较低造成的混凝土冻融病害等。

1 桥梁的加固原则

桥梁加固首先根据桥梁的现有技术状况、病害、车辆通行的需要以及将来交通发展的趋势，对加固的必要性和可行性做出分析和判断，然后对各种加固方案的技术经济效果进行比较，选择合理的加固方案。一般应符合下列要求：比重建新桥节约60%～70%以上的费用才是可行的、有意义的，因为要考虑因加固桥梁中断交通造成的经济损失；桥梁经加固后，其结构性能、承载力和耐久性都能满足使用要求；桥梁下部结构具有足够的潜力，能满足加固后的桥梁对基础的要求；对加固技术的先进性、经济性及耐久性等进行全面综合评价，力争采用各种指标较好的加固方案。

桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范，同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察，以评价加固效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验，将试验结果与加固设计的计算结果进行对比，来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言，不方便进行荷载试验，可通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。

2 桥梁加固的分类

从加固部位来分，桥梁加固可分为上部结构加固、下部结构加固。上部结构加固可分为主动加固和被动加固两类。主动加固使结构的应力状态重新分布，改变结构强度和刚度，承担活载和部分恒载。主动加固适用于正常使用极限承载、承载能力或适用性不足等情况。被动加固对应力状态和刚度改变不大，承担少量不足的活载效应，此类加固适用于极限承载能力少量的不足，基本满足能正常使用要求，无危险状况等情形。

桥梁上部结构加固有常用方法有：加大截面法、粘贴加固法、体外预应力加固法、增加辅助构件法和体系转换法等。桥梁下部结构加固常用方法有：扩大基础加固法、高压旋喷注浆加固法、钢筋混凝土套箍及外包钢板等。需要说明的是，这些加固方法的应用并不是单一的，必须根据实际情况来选择加固的方法或者多种方法结合使用，并且在使用这些方法加固之前，必须先将桥梁的裂缝、麻面等病害处理完。

3 上部结构加固方法

3.1 粘贴钢板加固法

3.1.1 优点

技术先进，性能良好；占空间小，不影响结构外观；加固施工周期短，材料用量少，施工工艺简单。

3.1.2 适用范围

钢筋混凝土受弯、受拉和受压构件；无化学腐蚀地区的结构构件；混凝土标号不能过低的构件。

3.1.3 材料要求

胶黏剂弹性模量要高，线膨胀系数要小，韧性和耐久性要好；钢板采用Q235 钢板为宜；钢板、连接螺栓及焊缝的强度设计值按现行钢结构设计规范规定采用。

3.1.4 施工的构造要求

基层钢筋混凝土受弯构件标号不应低于C20，预应力混凝土构件不应低于C30；干粘粘钢钢板厚度以2～6mm 为宜，一般取4mm，湿粘一般取8mm；锚固长度对于受拉区不得小于200t亦不得小于600mm；对钢板及其临接的混凝土表面应进行密封防水防腐处理。

施工工序如图1所示。

图1 粘贴钢板加固法施工工序

3.2 碳纤维片加固

3.2.1 优点

轻质高强、操作简单、易于粘贴不锈蚀。

3.2.2 适用范围钢筋混凝土受压柱，以提高延性、耐久性的加固；亦可用于梁、板的加固。

3.2.3 施工构造要求

碳纤维片加固施工构造要求包括抗弯和抗剪构造要求。

抗弯加固构造要求为：

（1）条形碳纤维片材应尽量并列布置；

（2）尽量避免碳纤维片材的搭接；

（3）碳纤维片材的尾端宜采取可靠地锚固措施；

（4）当梁板的正弯矩区粘贴加固时，对于跨径在20m以内的，宜将碳纤维片材末端延伸至支座边缘，当跨径大于20m时，碳纤维片材截断位置应满足应满足锚固长度的要求；

（5）板的抗弯加固时，碳纤维片应采用多条密布方案。

抗剪加固构造要求为：

（1）在截面上的转角处粘贴碳纤维片材时，转角的最小半径不小于30mm，抗剪加固最好采用封闭粘贴或U形粘贴，条件不允许时也可采用侧面粘贴，且宜设端部锚固措施；

（2）当采用碳纤维片材条带粘贴间隔粘贴时，其净间距不应大于现行《公路桥梁加固施工技术规范》规定的最大箍筋间距的0.7倍；

（3）为提供水散发的路径；

（4）不提倡碳纤维片材的大面积粘贴。

碳纤维片加固施工工序如图2所示。

图2 碳纤维片加固施工工序

3.3 桥面补强层加固

3.3.1 优点

在主梁顶面加铺一层钢筋混凝土层，与原有结构形成整体；增大桥面板或主梁有效高度和受压截面；增加桥面整体刚度；提高桥梁承载能力。

3.3.2 适用条件

适用于主梁或桥面板承载力不足、刚度不够或铰接梁板的铰缝不能有效传力，受桥面补强层厚度限制的情况，这种加固方法主要适用于中小跨径的桥梁。

3.3.3 材料要求

锚固筋应采用螺纹钢筋以增加握裹力，保证新旧混凝土的结合；补强层的混凝土除应具有黏结力强、收缩小、抗裂性能高等特点外，还应该具有足够的韧性、冲击能力和抗渗性；植筋胶应具备黏结力强、耐久性好、快硬性和低毒、无害等特性，一般可采用环氧树脂类黏结材料；界面剂应对混凝土黏结力强，抗化学腐蚀，强度高，可用于潮湿表面，并有适当的操作时间。

3.3.4 施工构造要求

桥面表面应做成凹凸深度不小于4mm 的粗糙面，无表面浮浆，集料外露清晰，亦可在表面涂刷界面剂以加强新旧混凝土的黏结。避免使用大型设备铣刨，注意对拱起部位的铣刨。新增厚度不宜小于10cm，新旧龄差大，应防收缩，必须注意养护。结合面应植入结合抗剪钢筋，间距不应大于50cm，直径不大于80mm，也不应小于20mm。拉坡很重要。

桥面补强层加固施工工序如图3所示。

图3 桥面补强层加固施工工序

3.4 增设主梁加固法

要保证新旧主梁的整体性，新旧主梁间横隔板和翼板联结要加强，可设置贯穿全桥宽的拉紧钢筋，以增强横行整体性。新旧主梁的联结工序应在新梁拆除模板之后进行，以免新梁荷重增加旧梁的附加应力。

3.5 体外预应力加固法

改变原结构内力分布并降低原结构受力水平，使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以消除，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总承载能力可显著提高，适用于采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力状态下的大跨径桥梁。

4 结语

随着高速公路运营的时间逐渐增长，桥梁的病害也逐年增加，及时地对桥梁的进行加固或预防性加固是很有必要的，根据病害种类的不同选择不同的加固方法，也是负责高速养护的工作人员必备的能力。

[1] JTG/T J23—2008，公路桥梁加固施工技术规范[S].

[2] JTG/T J22—2008，公路桥梁加固设计技术规范[S].