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浅谈桥梁加固的几种常用方法及原则
来源:    点击次数:784    发布时间: 2016-06-22
摘要:桥梁的加固维修问题已经成为世界普遍关注的课题,而且我国新建桥梁技术发展较快,但桥梁养护维修加固技术的发展相对滞后。文章对影响桥梁稳固的原因进行了分析,介绍了一些桥梁加固的常用方法,最后说明了在桥梁加固方案的选择上要注意的各种因素。  
关键词:桥梁加固;桥梁病害;桥梁荷载  
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2009)13-0142-02  
桥梁作为交通干线道路的一部分,随着国家经济的发展和公路交通量的增大,桥梁荷载呈现以下特点:(I)交通量不断增大;(2)重型车辆和超载现象严重;(3)超限运输的增加。由于桥梁的承载能力有限,许多桥梁都会出现不堪重负出现了裂纹,沉陷等各种的破坏。对桥梁的加固是道路使用安全的需要。  
一、影响桥梁稳固的主要原因  
一些旧桥尤其是上世纪七八十年代的桥梁设计标准低,导致公路与运输之间的矛盾日益突出。一方面,设计荷载越来越大。随着桥梁设计规范的不断发展,公路桥梁的设计荷载已由汽车-6级、汽车-8级、汽车-13级发展到汽车-15级、汽车-20级及汽车超20级,并呈继续增大的趋势。另一方面,通行能力不足。桥面宽度不足,桥梁平面线形、纵断面线形标准太低,桥上通车净空或桥下通车净空不足。桥梁施工存在着缺陷。大多数桥梁施工时因为勘测不够到位,造成桥梁施工不知基底地质、不知基础深度、不知隐蔽部分的尺寸。同时,由于河床屡遭洪水冲刷,河床底部加深,桥梁墩台基础外露、冲空,产生不均匀沉降,导致桥台、拱圈产生附加应力而出现开裂,影响到了桥梁的安全。超负荷使用。随着经济的发展,交通量不断增大,重型车辆增加及超载现象严重,超限运输的出现和增加,桥梁使用荷载大大超出设计荷载,致使桥梁长期在超重荷载作用下运营。  
二、桥梁加固的常用方法  
常用的加固、改造技术和方法有:减轻恒载、加固临界杆件、提供新补充杆件、改善原结构的受力体系等,增大桥梁承受活载的能力。对于下部结构,支座和车行道伸缩缝,应适当清洁,改善几何形状,增加安全设施,这对改善服务性能和延长现有结构的使用寿命,都起着重要的作用。  
(一)上部结构常用的加固方法  
1 桥面补强层加固法。在梁顶上加铺一层钢筋混凝土,一般先凿除旧桥面,使加强层与原有主梁形成整体,增大主梁有效高度,提高抗压截面强度,改善桥梁荷载横向分布能力,从而达到提高桥梁承载力的目的。  
2 增大截面和配筋加固法。当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时,通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸,增配主筋,提高粱的有效高度和抗弯强度,从而提高梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥肋的加固。  
3 锚喷混凝土加固法。借助高速喷射机械,将新混凝土混合材料连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上,凝结硬化而形成钢筋混凝土,从而增大桥梁的受力截面,增加补强钢筋,加强结构的整体性,使其能承受更大的外荷载作用。  
4 粘贴钢板(筋)加固法。当交通量增加,主梁出现承载力不足,或纵向主筋出现严重腐蚀的情况时,梁板桥的主梁会聘同严重的横向裂缝,采用粘结剂及锚栓,将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替增设的补强钢筋,达到提高梁的承载能力的目的。这种加固的方法的特点是:(1)不需要改变被加固的原结构的尺寸;(2)施工工艺简单,施工质量较容易控制。  
5 改变结构受力体系的加固法。这种加固改造方法是通过改变桥梁结构受力体系,达到提高桥梁承载能力的目的。如在简支梁下增设支架或桥墩,或把简支梁与简支梁纵向加以连接,由简支梁变为连续梁,或在梁下增设钢桁架等加劲梁或叠合梁,以减小梁的内应力,达到提高桥梁的承载力的目的。改变结构体系的方法以有多种,但往往都需要在桥下操作,或设置永久设施,因而,减小了桥下净空,或施工时会影响通航,所以必须考虑桥下通航及排洪能力。用I临时支架加固时,改变了原简支梁的受力体系,支点处将产生弯矩,故必须进行受力验算。  
三、桥梁加固的原则及方案的选择  
(一)桥梁加固的原则  
1 桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通过能力的措施。因此,桥梁加固工作一般以不更改原建筑形式为原则,只有在复杂的情况下,才更改其结构。如仅加固仍不足以适应交通运输的需要,必须进行重建桥梁的一部分或全部时,则重建桥梁需考虑到将来的发展,并按现行桥梁设计及施工规范进行设计与施工。  
2 桥梁加固可以有各种不同的方式,视服役桥的情况,承载能力的减弱程度以及今后的任务而变。桥梁的加固一般有如下几种:(1)扩大或增加原结构构件截面,以提高原结构的强度和刚度;(2)以新的结构代替服役的应力不够的结构;(3)改变原结构的受力体系,使原结构减少受力;(4)对原结构施加外应力(如预应力),以改变原结构的受力图形,达到提高桥梁刚度和强度的目的;(5)采用扩大或增加桥梁构件截面的方法进行加固时。应特别注意新加部分与原有部分的结合,使其成为一个整体起到加固作用;(6)不管采用何种加固方案,都应考虑投资少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等方面的要求。  
(二)桥梁加固方案的选择  
加固方案与诸多因素有关,选择合理的加固方案非常重要,常考虑下列因素:(1)桥梁结构型式;(2)桥位地形、水文、自然状况;(3)桥梁现状分析研究结论;(4)施工技术水平;(5)能否封闭交通;(6)预期加固效果;(7)资金投入量。  
建议:β>0.9,进行桥面板加固;β=0.7~0.8,粘贴钢板、改变体系加固.β=0.6~0.7,体外预应力、贴碳纤维加固。  
加宽加固同时进行时,宜将加宽部分与原桥连为整体,以充分发挥新加部分的卸载作用。  
上述各种常见加固方法可综合运用,优化组合,更能体现出加固效果及经济效益,但还应注意以下几点:(1)不同的加固方法有对应的设计计算方法;(2)加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结构的制约,如原结构配筋率、截面尺寸等,不可能无限制地提高承载能力;(3)对于大跨径复杂桥梁结构的加固计算,一般要做结构整体分析,有效工具是有限元法,必要时应考虑非线性影响。  
四、结语  
桥梁的加固维修问题已经成为世界普遍关注的课题,现今的桥梁病害主要出现在低等级公路中的桥梁,目前的桥梁维修加固任务主要是这些低等级的中小桥梁,其数量虽多但加固工程规模相对较小。而且我国新建桥梁技术发展较快,但桥梁养护维修加固技术的发展相对滞后。因此,进一步加强对桥梁的养护维修、加固及技术改造的研究及其工程应用有其重要意义。

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