浅议连续箱型桥梁的加固方法

孙秋彦梁西建皇星星陈艳阳

1 河南建筑职业技术学院（450000） 2 河南省建筑工程学校（450000） 3 河南省交通规划勘察设计院有限责任公司（450052） 4 河南省交院工程检测加固有限公司（450000）

浅议连续箱型桥梁的加固方法

孙秋彦1，2梁西建3，4皇星星3，4陈艳阳3，4

1 河南建筑职业技术学院（450000） 2 河南省建筑工程学校（450000） 3 河南省交通规划勘察设计院有限责任公司（450052） 4 河南省交院工程检测加固有限公司（450000）

随着交通量的增加和荷载等级的提高，原有的桥梁已经无法满足当今交通的需要。与重建新桥相比，对已有桥梁进行加固，其社会和经济效益十分显著。连续箱型桥梁作为典型的桥梁结构型式之一，由于其整体性好、跨越距离大、自重轻，在我国公路、城市桥梁中占有相当大的比重，针对该桥型开展加固性能研究将具有重要的工程应用价值。

连续箱型桥梁；加固；增大截面与配筋加固法

0 引言

随着交通量的增加和荷载等级的提高，由于前期设计、施工的先天不足，以及后期养护维修、加固措施不当，原有的桥梁已经无法满足当今交通的需要，有些桥梁已经出现严重的病害。诸如桥面破损、栏杆断裂、伸缩缝损坏、桥头跳车、梁板或拱体裂缝、钢筋钢索锈蚀、钢结构裂纹锈烂、墩台断裂位移、挡墙倾斜错位、锥坡下挫坍塌、墩台基底冲空、桥头路基冲塌、河床护底冲翻、河道被冲刷严重变迁而危及桥头路基等[1]。对于不能适应现代交通运输的桥梁，如果全部拆除重建，不仅资金耗费巨大，而且在时间上也不允许，既不科学，更不现实。国内已有桥梁加固经验表明，梁桥的加固费用通常为30%～40%，较重建新桥可以节省大量的资金，社会、经济效益十分显著。因此，加固旧、危桥，恢复和提高它们的承载能力，使其尽可能地继续为现代交通运输服务，是非常有意义的。

1 加固原则

桥梁加固一般是通过对构件的补强和结构性能的改善来恢复或提高现有桥梁的承载能力，以延长其使用年限，适应现代交通运输的要求。应遵循以下基本原则:

1）应按现行公路桥涵设计规范进行设计，加固后的桥梁在使用荷载作用下，原有结构构件及新增加结构各部分的强度、刚度及裂缝限值等均应符合规范要求。

2）设计时应周密考虑并采取必要措施保证新旧结构、新旧混凝土的整体性并能共同工作。新旧结构的混凝土往往会由于收缩不同而导致结构内力重分布，从而引起新旧混凝土结合面因较大的拉应力而开裂，这将影响结构的整体性。因此，设计加固时应注意尽量减小混凝土收缩的不利影响而采取相应的措施。

2 加固方法

连续箱型桥梁作为典型的桥梁结构型式之一，在实际工程中被广泛应用，针对该桥型开展加固性能研究将具有重要的工程应用价值。目前，常用的加固技术主要有体外预应力加固法、粘钢加固法、增大截面加固法和改变结构受力体系加固法等，但各种加固方法对不同桥型加固的有效性是不同的。

2.1 预应力加固法

预应力加固是指运用预应力原理，在增设的构件或原有构件中，施加了一定初始应力的一种加固方法。具体来讲，其优点是:

1）在自重增加很小的情况下，能够大幅度改善和调整原结构的受力状况，提高承重结构的刚度、抗裂性能，加固效果好，工作可靠，可以减少或限制结构的裂缝和其他变形。

2）由于承重结构自重增加少，故对墩台及基础受力状况影响很少，可节省对墩台及基础的加固。

3）对桥梁运营使用的影响较小，可在不限制通行的条件下完成加固施工；在人力、物力和资金消耗方面也具有明显的经济优势。

4）预应力加固法既可作为桥梁通过重车时的临时加固手段，又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。

5）体外预应力技术能大大缩短施工工期。

6）连续箱型桥梁体外预应力往往设置于箱梁内部，加固后对原结构外观无任何影响。

但体外预应力加固法在无防护的情况下，不能用于温度在60℃以上的环境中,也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构，且该法对体外索的防锈、防腐要求较高，防腐问题在一定程度上增加了后期养护费用，因此一般不是公路部门首选的加固方法。

2.2 锚粘钢板加固法

锚粘钢板加固是采用环氧树脂系列黏结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位，并植螺杆锚固，使之与结构物形成整体，用以代替需增设的补强钢筋，提高梁的承载能力，达到补强效果。该加固方法具有如下优点:

1）工艺简便，只需对被加固构件的表面进行处理，用环氧树脂将钢板与之牢固地黏结，并植螺杆锚固，使钢板与原构件能很好的协同工作。

2）加固工程不需要破坏被加固的原有结构物，也几乎不增大原结构的尺寸,粘钢所占空间下，不减小桥梁净空。

3）加固施工周期短，消耗材料少，粘钢加固部位、范围与强度可视设计构造灵活设置。

4）加固效果比较明显。因为粘钢加固不仅补充了原构件的钢筋不足，而且还通过大面积的钢板粘贴，有效地保护了原构件的混凝土不再产生裂缝或使已有的裂缝得到控制而不继续扩展，加强了结构的整体性，提高了原构件的承载能力。

但由于钢板与混凝土存在着刚度变化，结构易在此处开裂而导致破坏，使锚粘钢板达不到应有的抗弯刚度。

2.3 增大截面与配筋加固法

该方法一般用在梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，以提高主粱截面的有效高度，从而达到提高桥梁承载能力的目的[2]。根据位置的不同，一般可分为桥面补强加固、箱梁腹板补强加固和底板补强加固。

对于桥面补强层加固法，造价省，施工方便；但是增加了上部结构的自重，却没能显著提高截面的抗弯、抗剪能力，同时又影响原有桥梁的使用，仅适用于中小跨径且交通量不大的桥梁，连续箱型桥梁的加固维修一般很少采用该方式。

对于底板补强层加固法，效果显著且不影响原有桥梁的使用；但是施工程序繁琐，焊接钢筋时易烧坏混凝土，新老混凝土接合处易出现裂缝。对于连续箱型桥梁来说，底板厚度的增加除增大上部结构自重以外，实际上对该桥型承载能力的提高是有限的，承载能力的提高相当大部分被结构自重增加所平衡。因此，该方案在连续箱型桥梁的加固维修中也较少采用。

对于腹板补强层加固法，施工简便，造价低，通过在箱梁内部增加腹板厚度来提高箱梁抗剪能力；但同时也增大了桥梁上部结构自重，可能会引发桥梁其他部位损伤。一般该方法配合其他加固方式，在连续箱型桥梁中应用较多。

2.4 粘贴碳纤维布加固法

碳纤维布加固方法具有强度高、耐腐蚀、施工简便等优点，不减小桥梁净空，并可在不影响或少影响交通的情况下施工,而且从其维修费用上看，碳纤维加固一次性投资，其基本的维修工作比其他加固方法至少减少1/2以上，维修周期可以大幅度延长，从而大幅度降低维修费用；但前期投资较大，并且国产碳纤维还面临着性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等主要问题；加上碳纤维本身的一些缺陷，如脆性、耐火性不好等使得这种材料的应用受到限制。

3 结语

因此，在明确各种加固方法对连续箱型桥梁加固效率的前提下，将上述加固方法优化组合，复合应用不同加固技术和手段,克服或弥补各自的缺点，发挥相应加固技术的优点，给出合理有效的施工顺序，并建立相应加固连续箱型桥梁的施工工艺，使连续箱型桥梁的加固目标和手段更为明确，为该桥型在未来的加固维修活动中提供强有力的技术参考，是我们亟待解决的问题之一。

[1]王有志,等.桥梁的可靠性评估与加固[M].中国水利水电出版社,2002.

[2]贺拴海.桥梁结构理论与计算方法[M].人民交通出版社, 2003.

[3]刘自明.桥梁工程养护与维修手册[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4]孟光军,陈亮.桥梁上部结构加固及其分析[J].中国科技信息,2005(16):157.