桥梁加固技术综述

李刚

【摘要】桥梁的稳固是交通顺畅的基本保障。桥梁加固技术使得桥梁的使用寿命得以延续，使用价值得以再续，降低了桥梁维护费用。本文将阐述桥梁的加固的理论和方法。

【关键词】桥梁；加固；技术

桥梁是公路交通的咽喉，其使用功能的好坏直接影响整条线路的畅通，早前修建于各地城镇和各级公路上的桥梁，担负着十分沉重的交通荷载和繁重的交通量。加之各种历史原因，如修建桥梁时资金紧缺，设计荷载和泄洪标准偏低，技术力量缺乏，为保证安全运营，对桥梁进行必要的维修与加固十分必要。我国桥梁加固措施主要有粘贴碳纤维加固法、粘贴钢板法、桥面补强层加固法及加大截面加固法，本文主要介绍粘贴碳纤维加固法，这种加固方式也是最常用的、加固效果较好的方法。

1桥梁维修加固的内容

桥梁维修与加固的主要内容在于：对服役桥上部构件维修加固，对服役桥下部构件维修加固。升高桥梁上部构造的高度，更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构。部分或全部更换桥梁损坏或破坏服役了的结构物。对服役桥进行维修加固.常有如下步骤：检查桥梁现状和损坏情况；调查桥梁历史技术资料和现有交通状况；提出维修加固或改建方案，随时进行分析比较；确定方案并付诸实施，即进行维修加固或改建施工。

2常用桥梁加固方法

常用的桥梁加固方法有：桥面补强层加固法；体外预应力加固法；粘贴钢板加固法；增大截面和配筋加固法；改变结构受力体系加固法；粘贴碳纤维加固法。

2.1桥面补强层加固法

桥面补强层加固法是通过在桥面板（主梁顶面）加铺一层钢筋混凝土层，使其与原有结构形成整体，从而达到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，提高桥梁承载能力的一种加固方法。这种加固方法主要适用于中小跨径的桥梁。

2.2体外预应力加固法

预应力加固法是指运用预应力原理，在增设的构件或原有构件（如主梁梁体）中，施加一定初始应力（即预应力）的一种加固方法。此方法主要适用于：

（1）正截面受弯承载能力不足或正截面受拉区钢筋锈蚀的情况；

（2）梁抗弯刚度不足导致的梁挠度超过规范或梁的受拉区裂缝宽度超过规范的情况；

（3）适用于梁斜截面受剪承载能力不足的情况。

2.3粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是用粘結剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，提高桥梁的承载能力的一种加固方法。主梁承载力不足，或纵向主筋出现严重锈蚀，或梁板桥的主梁出现严重横裂缝，可采用粘贴钢板加固法。

2.4增大截面和配筋加固法

增大截面和配筋加固法是在构件表面加大混凝土尺寸，增加受力钢筋，使其与原结构形成整体，从而增大构件有效高度和受力钢筋面积，增加构件的刚度，提高桥梁整体承载能力的一种加固方法。这种加固方法广泛应用于梁桥及拱桥拱肋的加固。

2.5改变结构受力体系加固法

改变结构体系加固旧桥通常是指增设附加构件和进行技术改造，使桥梁的受力体系和受力状况发生改变，从而起到减小承重构件的应力，改善桥梁性能，达到提高承载能力的目的。

3碳纤维桥梁加固技术

3.1碳纤维材料

CFRP（碳纤维）在土木工程领域研究和应用较多，并日益受到工程界的重视。根据生产的原料不同，碳纤维有很多种类，主要有碳纤维布、碳纤维板和碳纤维预应力筋。

3.2粘结剂的材料性能及特点

粘结剂性能好坏是运用碳纤维加固成功与否的关键因素，而碳纤维加固技术中常使用的粘结剂是环氧类，我们把分子中包含两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物称作环氧树脂，环氧基性质比较活泼，可与各种形式的固化剂发生交联反应形成不溶的网状结构体型高聚物。

当采用碳纤维布加固修复混凝土结构，一般采用三种环氧树脂，分别为底层、找平材料、浸渍树脂。这三种树脂功能各不相同，底层树脂用于渗透进入混凝土来达到增强混凝土强度的目的。找平材料正如字面意思，用于填补混凝土缺陷处，增大混凝土材料与碳纤维布的接触面。而浸渍树脂则是通过浸润碳纤维布，加强各碳纤维丝之间的连接，保证它们共同受力，进而保证能与混凝土材料协同工作。

3.3碳纤维加固机理

碳纤维布沿纤维方向具有很高的强度，它是一种正交异性材料，在单向加固情况下，通常沿加固混凝土梁体的纵向布置碳纤维布的主拉应力方向，这就与受力钢筋方向一致，碳纤维布粘贴在梁底受拉区，其作用与受拉钢筋作用相当。碳纤维布和混凝土加固构件通过粘结层传递剪应力和粘结正应力，以达到共同工作的目的。将碳纤维用特殊的方法制成的环氧树脂粘贴在结构表面上，等树脂固化后，原结构和树脂固化后的碳纤维组成了新的复合体，使得在有外力时碳纤维片和钢筋会一块承受，钢筋的应力由于碳纤维片分担了一定量的荷载而大大降低了，这就对混凝土结构进行了很好的加固。

3.4碳纤维加固技术的优越性

与传统加固修补方法及粘钢板、喷射混凝土加固技术相比，碳纤维材料（CFRP）加固修补混凝土结构具有明显的技术优势，主要表现在：

1）高强高效。由于CFRP优异的物理力学性能，在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构及构件的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固修补的目的。

2）施工便捷。施工工效高，无需湿作业，不需大型施工机具，无需现场固定设施，施工占用场地少。

3）具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性能。试验表明，粘贴CFRP加固修补混凝土结构具有良好的耐腐蚀性能及耐久性，可以抗拒结构物经常遇到的各种酸、碱、盐对结构的腐蚀。

4）适用面广。粘贴CFRP加固修补混凝土结构可广泛适用于各种结构类型、各种结构形状、各种结构部位的加固修补，且不改变结构形状及不影响结构外观，

5）施工质量易保证。由于碳纤维材料是柔性的，即使被加固的结构表面不是非常平整也基本可以保证近100%的有效粘贴率，而且粘贴后发现表面局部有气泡，也很易于修补。

4结语

随着桥梁加固技术的不断进步，碳纤维粘贴加固技术在理论没计和施工等方面也得到了进一步完善和发展，碳纤维粘贴加固技术也成为目前研究的热点，大量的研究已取得不少成果。但在碳纤维粘贴加固技术的施工工艺方面仍然存在不少问题需要解决。不管是技术改造方案的拟定和设计计算，还是技术改造的具体实施。均须相关工作者不断去实践和研究。

参考资料：

[1] 中华人民共和国交通部标准，公路桥梁加固设计规范（JTG/T J22—2008）.人民交通出版社，2008.

[2] 蒙云. 桥梁加固与改造. 北京：人民交通出版社，2005.