混凝土结构桥梁加固技术的应用探究

刘博涵

（北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044）

混凝土结构桥梁加固技术的应用探究

刘博涵

（北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044）

桥梁施工中做好加固处理对于桥梁承载力与质量的提升具有十分重要的现实意义。本文对预应力混凝土桥梁的结构、主要加固方法做出介绍，结合具体工程实例对目前桥梁中所存在的问题做出分析，在此基础上进一步探讨混凝土结构桥梁的加固步骤与工艺，并提出其中需注意的事项，为混凝土结构桥梁加固技术的研究工作带来一定的借鉴价值。

混凝土；结构桥梁；加固技术；应用

伴随着我国社会经济的快速发展以及交通运输事业的不断进步，桥梁作为一种重要的建筑物得到了越来越广泛的应用。然而在经济水平提升的过程中交通运输量也在持续地增大，导致桥梁使用时所承载负荷发生了相应的改变，同时我国很多桥梁建造中所采用的材料都是具有脆性的钢筋混凝土，这就使得桥梁的使用周期缩短。另外，传统的桥梁设计理念、技术中过于注重对材料的节约而忽视了对桥梁安全性的保障，早年建设的桥梁大部分都存在着断面单薄、年代久远、修理困难的状况，且因为设计者疏忽、施工不合理等因素影响出现了诸多质量问题，在这种情况下桥梁加固工作的开展显得尤为关键。

1 预应力混凝土桥梁结构

预应力混凝土桥梁是指以预应力混凝土为主要上部结构建筑材料的一种桥梁。在预应力混凝土桥梁的结构体系当中主要包括实腹梁与梁、墩刚性相互连接的T型钢构，并且都将承受弯矩作为主要的构件，该结构是预应力混凝土桥梁当中最为适用的一种结构。在跨度更大的情况下，受到实腹构件自重过大的影响也会采用桁架梁。作为目前我国工程结构当中的一种主要形式，预应力混凝土结构具有制作工艺简单方便、耐久性好和可以就地取材的优点，但与此同时因混凝土的抗拉强度低，在荷载时极易出现开裂的情况，因此在桥梁中主要被应用在桥台、承台、桥墩、桩等下部结构或者跨径小于20m的连续梁与简支梁当中。

2 预应力混凝土桥梁结构的主要加固方法

混凝土结构的加固技术在近年来得到了逐步的改进与完善。我国对混凝土结构的抗震加固、工程事故处理、旧桥改造等都做出了大量的工程实践和研究试验。目前预应力混凝土桥梁结构的加固方法主要可分为直接加固与间接加固。

2.1 直接加固技术

1）混凝土粘贴钢板加固法 起源于60年代，该方法是利用特殊的建筑结构胶来将钢板粘贴到混凝土构件表面以实现结构与构件承载能力的提升，由于具有简单方便、操作快速、对桥梁结构外部形状的影响小、施工中对人们日常生活与学习工作的影响小等多方面的优势，使其作为一种先进、适用范围广的加固技术在建筑、道路桥梁等领域当中得到了普遍的青睐。

2）加大截面加固技术 加大截面这一加固方法主要被应用在一般梁、墙、柱和板等混凝土结构构件的加固工作当中，具有施工技术简单、设计与施工经验成熟、适应性较强的优点，但也存在现场施工作业量大、对人们生活与生产的影响大、养护周期长、对桥梁结构外观与房屋净空有影响、混凝土劣化与钢筋锈蚀所带来的危险性高等不足。

3）置换混凝土加固技术 置换混凝土加固技术能够在梁、偏心受压柱当中实现对局部强度的直接修补，例如，在成批混凝土构件不符合相关设计强度等级标准的情况下，可借助检测来选择出强度等级最低的构件，并根据弯矩包络图危险性最高的截面进行最终的确定，而后采用较高等级的新混凝土在截面受压区做出混凝土的置换，从而有效地提高其强度。需要注意的是，置换加固工作中需将构件切割为方口或者切断柱，将切配面切割为直角并确保其平整，而后再灌满喷射混凝土。经过实际应用验证该方法在混凝土桥梁结构的局部置换中能够达到很好的效果。

4）粘结外包型钢加固技术 外包型钢加固技术也是目前我国的混凝土桥梁结构加固中常用到的一种传统加固技术，通常被应用在一些加固之后不可对原构件截面尺寸进行增大但需对构件受弯承载力做出提高的加固工作当中，具有受力可靠性高、工作量小以及施工简单方便的优势。

2.2 间接加固技术

1）增加支撑加固技术 增加支撑加固技术具有施工简单、可靠性高的优点，但可能存在对建筑物的原貌与使用功能产生影响、减小使用空间的缺点。

2）预应力加固技术 作为一种积极的加固技术，预应力加固技术能够对正截面、斜截面以及构件的刚度做出提高，一般被应用在现有结构超出不满意挠度下的结构抗疲劳、抗裂性的提升当中。由于结构受力年限对预应力钢筋的预应力设置具有重要影响，因此在使用该技术时需要对混凝土缓变做出充分的考虑。

3 工程案例分析

本文所介绍的由T梁、工字梁组合而成的混凝土结构桥梁建造20世纪70年代初，桥跨布置为2×17+3×33+15×17m，桥梁横断面包括了1.25m人行道、7.5m行车道、1.25m人行道，共10m，行车道为双向横坡。伴随着经济的发展和交通流量的加大，原有桥梁的通行能力无法满足使用需求，制约了交通的进一步发展，需要做出改善。因此，在原有的桥梁左侧采取以T梁为主梁且同原有桥梁跨径保持一致的拓宽工程，拆除左侧人行道及栏杆并重新修建于拓宽桥梁的左侧，采用双向横坡行车道和单折线形路拱，设置相应的分隔带来对新、旧桥做出分隔。在拓宽之后，桥梁的横断面包含了2个1.25m人行道、2个7.5m行车道与1个2.0m的分隔带，总计19.5m。该混凝土结构桥梁的加固主要是针对旧桥进行加固提等。

3.1 桥梁病害分析

旧桥在年久失修的条件下存在多种病害情况，而资料档案管理工作的不到位使得设计施工详情难以查明，通过现场的调查分析发现该旧桥存在5个方面的病害。

1）桥面铺装薄、排水不畅使得积水情况较为严重。旧桥为坡度2%的双向横坡且纵坡平缓，每个泄水孔之间的距离为10m，其距离过大使得排水极不通畅，很容易使桥面受积水浦水下渗危害桥面与主梁。

2）一些微弯板的纵向裂缝严重。由于没有在主梁、工字梁间设置强化连接的横隔板，单一借助预制微弯板、桥面现浇层所形成的横向连接极易使微弯板在荷载下出现裂缝。

3）由于边梁的外侧、梁端伸缩缝处存在严重的渗水现象，在表层混凝土与钢筋渗入雨水后就会产生混凝土脱落、钢筋腐蚀生锈等问题，导致工字梁两边梁的表层出现混凝土纵向脱落、纵向钢筋外露腐蚀生锈的情况，且一些边梁的梁底也存在不同程度的混凝土脱落、钢筋腐蚀生锈。

4）受到荷载时桥头背部回填土基不均匀沉陷的影响，桥头存在严重的混凝土土板裂损与沉陷问题，不利于行车的平顺性，也影响了美观。

5）桥梁的受力变形情况不顺畅。由于该旧桥没有设置相应的支座，导致伸缩缝破损并使桥梁的变形不够顺畅，增加了内力的同时造成桥梁承载潜力的大大降低。对此，急需对原有旧桥的变形体系做出改善以使其满足结构静力图式的要求。

3.2 加固步骤

该混凝土结构桥梁的加固改造施工主要包括以下几个步骤：①对旧桥的部分交通进行封闭；②对旧桥面的铺装层进行凿除；③借助千斤顶同时顶起六片工字梁并在墩台帽位置挖好槽，将支座安装在槽中；④做好横隔板的浇筑，并且对微弯板、工字梁处存在的裂缝进行及时的修补；⑤在工字梁的底部粘贴好碳纤维布；⑥进行桥面铺的浇筑；⑦装好伸缩缝；⑧对泄水量等相关桥面的排水设施做出进一步的完善。

只有认真、有序地做好每一个步骤，才能确保混凝土结构桥梁加固获得良好的效果。

3.3 工艺

1）裂缝的封闭处理。针对宽度不足0.1mm的裂缝，在对裂缝进行灌浆的过程当中需一律封闭，且不需要再进行其他处理。

2）裂缝的灌浆处理。针对宽度超过0.11mm的裂缝需第一时间利用环氧树脂灌浆胶做好灌浆处理工作，在整个裂缝灌浆处理的过程当中必须严格做好质量的控制，并且在灌浆完成之后及时对裂缝灌浆的质量、效果做出仔细的检验。

3）碳纤维布的粘贴。采用同碳纤维所配套的找平材料、浸溃树脂以及底层树脂作为碳纤维布、粘贴碳纤维布的树脂，并且必须确保配套树脂的适配性、安全性都符合相关规范的标准。

3.4 注意事项

在混凝土结构桥梁的加固过程中应当注意以下几点。

1）施工中在碳纤维布的粘贴阶段进行前必须做好对桥梁交通的封闭工作，并且为了防止桥梁施工导致交通的堵塞，可以选派专门的工作人员担任桥梁两头交通的指挥工作。

2）应当尽量选用轻型机械设备来完成桥面铺装混凝土的凿除工作，以有效地防止对桥面铺装硅进行凿除的过程当中引发工字梁、微弯板的新病害或问题。

3）在对桥面铺装硅进行浇筑的过程中必须确保新、旧混凝土之间达到紧密的结合，在必要的情况下可以设置同铺装层的钢筋网相互连接的锚筋，同时预留好相应的伸缩缝预留槽。

4）为避免顶升时造成微弯板出现新病害必须确保顶升施工的协调一致。

5）为了确保新、旧桥以及旧桥、道路之间的平顺衔接，必须通过现场的精确测量来确定支座按照的具体高度。

4 结 语

在对桥梁做出加固后，桥梁的承载力、结构性、耐久性等方面都有了极大地提升，满足了设计与使用标准，获得了很高的经济效益与社会效益。混凝土结构桥梁的加固技术是多种多样的，在实际工程当中应当结合具体情况综合考虑分析资金、功效、交通影响、技术可行性、耐久性等多方面因素来选择合适的加固技术，并且在加固的整个过程当中对混凝土加固施工各个步骤、细节等做好严格的控制，确保施工的质量，使桥梁的使用期限得到延长并且安全、可靠性得到最大程度的提高，从而为我国交通事业的健康、长期发展提供强有力的保障。

[1]胡永平.混凝土结构桥梁加固技术的应用研究[D].南昌：南昌大学，2012.

[2]梁 冰.既有钢结构桥梁检测与加固技术研究[D].天津：河北工业大学,2014.

[3]孙 昊.套箍技术加固既有钢筋混凝土拱桥的试验研究[D].成都：西南交通大学，2011.

[4]张 燮.80米钢——混凝土组合结构桥梁施工过程中的关键技术及控制措施研究[D].兰州：兰州交通大学，2012.

[5]张亮亮.预应力混凝土空心板桥梁加固技术研究[D].武汉：武汉理工大学，2012.

[6]任 峰.预应力碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的仿真分析[D].重庆：重庆交通大学，2013.

（编辑 张磊庆）

Research of concrete structure bridge reinforcement technology application

LIU Bo-han

U443

B

1001-1366(2015)09-0057-03

2015-07-13