桥梁加固方法及应用分析

摘要：通过对桥梁运行现状与设计原则进行概述，提出复合材料胶结加固、增大截面法进行加固、人工地基加固、碳纤维加固、体外预应力加固等常用方法，并结合工程实例，对体外预应力在该桥梁工程中的应用进行了总结和分析，从而有效提高桥梁工程的加固水平，延长使用寿命。

关键词：桥梁工程；加固；设计；方法

1桥梁运行现状与设计原则概述

①桥梁在运营期内，由于会有各种因素的影响，桥梁的极限承载力会下降，随之影响交通安全。根据有关部门的统计，我国的桥梁大约有50%必须进行不同程度的维修和改建，其中已严重影响安全的危桥占5%，干线路上的危桥约3%，面对数量如此多的危桥，如果全部推倒重建未免太不现实，而且经济上也不合理。因此，急需找到一些方便、快捷、经济的加固维修方法。②按照加固设计方法确定的原则。在加固设计方案可行，能满足桥梁承载能力以及结构性能和耐久性的情况下，应该选择具有明显经济效益的加固方式。

2桥梁加固设计的几种常用方法

2.1复合材料胶结加固。复合材料是近年来发展起来的新型材料，具有适应性强，便于施工以及高强、防撞、抗震、耐疲劳、耐腐蚀等性能。因此复合材料用于桥梁加固中，可使设计、施工后期维护以及技术使用效果趋于更加理想和完善。2.2增大截面法进行加固。增大截面法又称为外包混凝土加固法，是通过在梁顶（桥面）上加铺一层钢筋混凝土层，以此增加桥梁表面高度，使桥梁的受力面增大。同时加固桥梁表面的刚度，可由此提升桥梁表面的抗压能力，增大桥梁表面的抗压截面。2.3地基加固法。当桥梁的地基发生松动时，除了使用常用技术处理之外，还可以使用地基加固法。地基加固法的使用范围有限，当桥梁因为地基地质松软而发生松动，不能够有效承载桥梁负重时，可以让机械直接对地基进行加固，以改善桥梁的承载状况，提高承载能力。2.4碳纤维（CFRP）加固法。碳纤维（CFRP）复合材料通常由纤维和基体组成，加固混凝土结构用的高强度复合纤维材料目前主要有碳纤维（CFRP），硼纤维及芳纶纤维等。碳纤维加固是采用高性能的黏贴剂将碳纤维（CFRP）黏贴于物体上，当桥梁所承载的压力增大时，这两者之间可以发挥共同的作用，一起承载桥梁所承受的压力，由此提高桥梁的承载能力。此外，能够形成这一效果的原因在于碳纤维材料具有刚强度、耐腐蚀、轻重量的特点，在不增加桥梁重量的同时，可以有效提高桥梁的抗压能力，较好地达到加固的目的，所以碳纤维（CFRP）是很好的旧桥补强剂。2.5体外预应力加固法。体外预应力加固通常采用粗钢筋、钢绞线、高强钢丝等材料作为施力工具，并置于结构构件之外，同时通过体外预应力索体施加预应力，可达到提高构件承载能力的目的。其次其索体多采用折线形连续筋，通过在梁中间部分布置在腹板两侧并靠近梁底，且在距梁端一定距离处向上弯起，可形成由被加固构件与下撑式拉索组成的复合超静定结构体系，同时随着荷载不断增大，预应力通过拉筋与梁连接的锚固点和支撑点反作用传递给梁体，在预应力产生的等效反力作用下，由于梁正截面受压，促使在其工作状态下形成压弯构件，从而产生与外荷载方向相反的弯矩，最终使原梁内受拉钢筋应力减小。

3工程应用实例

某桥建成于1996年，主桥梁结构为预应力混凝土结构，在设计参数上，主桥梁宽度设计为21m，能够承载20级以下的汽车，120级以下的挂车，并能够满足人群密度为4kN/m2，主桥梁在结构上使用了三级预应力结构，桥梁的顶板宽度为23m，底板的宽对应为12m。同时预应力混凝土连续结构的桥梁，因其具有极强的承载能力，加之其在施工时具有施工速度快、建设质量高、经济效益好而得到广泛的应用。但是该桥梁随着使用时间的增加，桥梁梁体出现开裂，因此需要定期开展维护工作。此外，该桥建成通车至今服役期已超过20年，为保证桥梁的整体安全与人民的生命财产安全，使桥梁发挥正常的使用功能，决定对该桥梁进行加固处理。3.1桥梁检查。通过对桥梁进行认真仔细的检查，发现该桥梁具有以下严重的问题。（1）主桥箱梁有不同程度的下沉现象，尤其在主跨结构中，个别箱梁下沉竟达到了20cm，严重危害了桥梁的安全。而且更为严重的是，桥梁主跨的下沉现象每年都在发生，并且问题持续加重。（2）在对箱梁的检查中，发现箱梁的腹板位置存在裂缝，裂缝有大有小，且分布范围较广，个别裂缝的宽度达到了1cm左右，裂缝的角度在30°～60°之间。主跨的箱梁底板位置出现裂缝，裂缝呈中心放射状，均匀分布在底板之上。在主跨中间出现龙段部分合龙，以及裂缝之中存在漏水现象，不断的侵蚀着桥梁的表面，降低了桥梁的整体安全性。3.2采用体外预应力加固设计方法。体外预应力对梁式桥上部结构进行补强加固是旧桥加固中常用的加固方式，同时体外预应力加固法以提高桥梁的承载能力为核心，其主要有两种体外预应力加固法，分别为下撑式预应力拉杆（粗钢筋）加固与外部预应力加固，在使用范围上，主要应用于刚度变化小的桥梁。而且，体外预应力加固法具有施工简便，费用相对低廉，承载力提高较大的特点，并且体外索具有不易拉伸、抗疲劳的优势，能够有效弥补原结构的裂缝。基于以上特点，本项目决定采用体外预应力加固方式对其进行加固处理，其施工工艺流程如图1所示。对于在加固的具体操作上，还需要注意以下问题：首先将钢拉杆应用于桥梁之上，以此加固桥梁的整体钢结构，提升桥梁的有效承载能力，同时在对桥梁进行加固时，施工人员不仅要对桥梁的表面进行混凝土浇筑，还需对桥梁主跨结构进行二次加固，在加固材料的选择上，其主要使用钢结构。同时为了提高桥梁的承载能力，施工人员有必要对桥梁的体外加固索进行处理，但值得注意的是在一些受损严重的桥梁中使用体外加固索时，需要着重改善其受力状态，并在实际加固过程中，利用体外索加固将预应力分置于箱梁之中，以扩大体外索的受力面积，由此提高桥梁预应力的受力范围。在本桥的加固方案中，将体外索加固方案作为方案之一，与其他加固方案进行了比较，从结果得知使用体外加固索能够更加有效改善桥梁的使用状况，提升桥梁箱梁的受力以及承载能力，并能延长桥梁的使用寿命，提高桥梁的安全性。

4结语

在科技发展如此迅速的时代，对旧桥的加固技术在不断优化，需要在此基础上不断学习，以更好地消除隐患，节省大量的资金投入。而体外预应力加固可改善旧桥应力状况、提高承载能力、降低钢筋应力幅值及控制裂缝发展，因此加强对其技术的运用，可促进桥梁承载力提升，保障桥梁运行质量，且从工程的长远发展来看，其具有广阔的应用前景。

作者:杨扬 单位:唐山市交通勘察设计院有限公司

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