维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第９期 黑龙江交通科技 Ｎｏ．９，２００７ （总第１６３期） ＨＥ ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１６３） 旧桥上部结构加固方法探讨 刘慧军 （石家庄交通勘察设计院） 摘要：桥加固已成为当前国内桥梁建设的重要组成部分。系统介绍了目前国内外旧桥上部结构加固的新、 旧方法，并对其优、缺点、适用性及加固成败关键进行了论述。 关键词：旧桥加固；上部结构；裂缝处理 中图分类号：Ｕ４４７ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２００７）０９－００６４—０２ ｌ旧桥加固的重要性 荷载产生的拉应力超过容许值，所以除采取压力灌浆法修补 目前，我国桥梁的现状是：修建于各个时期的不同设计 裂缝外（目的是使力的传递尽可能恢复到原来状态），还应 荷载的桥梁共同处于使用状态，有不少设计荷载偏低的桥梁 采取其它加固措施：如粘贴钢板、加大截面等。 担负着日益繁重的交通运输任务。重建桥梁的高额费用使 （１）表面抹灰修补裂缝法：采用水泥浆、水泥砂浆、环氧 得既使是发达国家也不可能对此类桥梁全部拆除重建，更何 基液及环氧砂浆等材料涂抹在裂缝部位的混凝土表面的一 况我国是一个发展中国家。所以在兴建新桥的同时，重视旧 种方法。 桥的使用价值，通过适当的加固、提载技术，提高旧桥的承载 （２）表面喷浆修补裂缝法：喷浆修补是在经凿毛处理的 能力及使用价值，使之更好的为国民经济服务，已成为当前 裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封 桥梁建设的重要组成部分。 闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质、维修要求 ２旧桥加固方法的选用原则 与条件，可分别采用无钢筋素喷浆、挂网喷浆的修补方法。 旧桥加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或 （３）压力灌浆修补裂缝法：压力灌浆也就是指通过施加 整座桥梁承载能力的措施。因此桥梁加固工作一般以不更 一定的压力，将某种浆液灌人结构物内部裂缝中去，以达到 改原建筑形式为原则，只有在复杂的情况下，才更改其结构。 修补裂缝，恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性能的一种 如仅加固仍不足以适应交通运输的需要，必须重建桥梁的部 修补方法。压力灌浆根据灌浆材料的不同可分为：水泥灌 分或全部时，则重建桥梁也必须考虑到将来的发展，并按现 浆、沥青灌浆和化学灌浆。不同的灌浆液其用途、功效也不 行桥梁设计及施工规范进行设计与施工。此外，不管采用何 相同。桥梁结构裂缝修补中用的最多的是化学灌浆。化学 种加固方法，都应考虑投资少，工效快、不中断交通、技术上 灌浆中又以采用环氧树脂灌浆材料及甲丙烯酯类材料进行 可行、有较好的耐久性等方面的要求。 修补的结构物裂缝效果最佳，应用也最广泛。 ３各种加固方法实施前的裂缝处理 ４加固常用方法 无论采用何种加固方法，只要是利用了原有结构，就首 旧桥加固所以比新建桥还难，是因为旧桥加固没有现成 先应对旧桥利用部分进行裂缝调查、处理。 的规范，更没有可供使用的标准图，桥梁病害又错综复杂，病 裂缝在桥梁病害中很普遍。混凝土材料的诸多特性及 害原因难以确定。所以如何根据具体情况采用适当的加固 特有的施工工艺决定了混凝土结构物产生裂缝往往是多种 方案、方法，显得尤为重要。旧桥加固常用的方法很多：粘贴 原因共同作用的结果，精确分析其原因很困难。现行旧桥上 钢板加固法、重铺钢筋混凝土桥面铺装法、增大结构断面法、 部结构裂缝多是由荷载引起的结构性裂缝。结构物一旦出 体外预应力法、体系转换法等，近两年我国还从国外引进了 现裂缝，其受力截面发生应力重分布，也就意味着受力有效 粘贴碳纤维布加固法。 截面变小，结构应力增大，承载能力降低。所以必须针对不 （１）粘贴钢板加固法：采用环氧树脂将钢板粘贴于钢筋 同情况对裂缝进行处理。 混凝土构件受拉缘或薄弱部位，用于代替需增设的补强钢 众所周知，钢筋混凝土构件中，受拉钢筋的应变总是大 筋，从而提高构件抗弯、抗剪能力，减少裂缝扩展。 大超过混凝土的极限拉伸应变，所以裂缝的发生也是不可避 此法能否达到预期效果，关键是钢板与混凝土结构粘贴 免的。在初拉应力和弯曲应力作用下，混凝土的裂缝一般是 是否牢固，能否耐久，关于这一点，目前仍有待进一步研究。 较细较短的，这样的裂缝对粱的强度影响不大。按耐久性要 该法优点是工期短，几乎不增加结构静载，不需要破坏 求，如果裂缝细小，裂缝宽度已达稳定，且开裂处不易受雨水 被加固的原有结构物。尽管工程质量要求很高，但施工时并 浸渗，不易受腐蚀，不再继续发展，且对梁的强度没有明显影 不要求高级的专业技术人员操作。缺点是加固结束需要后 响时，可不做处理。如果裂缝宽度＜０．１５ ｎＬｒｎ且开裂处易 期养护。 受雨水浸渗时，可仅做表面封闭处理，目的是避免钢筋锈蚀； （２）粘贴碳纤维布加固法：是我国近几年才从国外引进 裂缝宽度＞０．１５ ｍｉｌｌ或裂缝已经贯通时，说明裂缝位置后期 的旧桥加固新方法。它是利用浸渍树脂将碳纤维布粘贴于 ・６４・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第９期 日桥上部结构加固方法探讨 总第１６３期 混凝土构件表面，共同工作，达到对混凝土结构构件加固补 强之目的。其基本原理与粘贴钢板加固法基本一致。 决定加固效果的关键是加固部位混凝土表面处理质量 及碳纤维布与构件的贴合密实度。 坏的混凝土要尽量凿除。对下垂钢筋要用木棍顶住，再焊接 钢筋。②为保证新旧混凝土的接合，减少因变形而产生的接 合裂缝，在喷涂砂浆或浇筑混凝土前，应用压力水冲除接合 部位的余灰，使其湿润。③加强新浇筑水泥混凝土层的养生 工作。④为便于混凝土的浇筑，可采用在桥孔下设置轻便托 模的方法。 该加固方法优点是加固效果显著，后期养护方便。缺点 该法是一种新型、高效的结构加固修补技术，与传统的 结构加固方法相比，该法的主要优点是：质量轻、较合适的尺 寸及较好的热稳定性、高强、高效、施工周期短、适用面广、抗 疲劳性能好、耐腐蚀性好，不需要后期养护、可根据受力要求 是凿除旧梁工作量大，施工麻烦，工期长。 多层粘贴、美观。此项技术在美国、日本等发达国家已有成 熟运用，其优越性已得到充分验证。国外一些建筑物大多采 用碳纤维布加固，如日本神户大地震后，高架桥桥墩大量采 用了碳纤维布加固。国内１９９６年开始对该技术进行研究， １９９８年开始用于工程实践。该项新技术广泛应用于我国旧 桥加固是必然趋势。 制约该技术推广的主要问题一是国内相应计算理论、方 法还不成熟，二是国产碳纤维布造价偏高。目前国产碳纤维 布质量价格比正逐渐提高，《碳纤维布加固钢筋混凝土结构 规程》也已初审，有望近期出台。 （３）重铺钢筋混凝土桥面铺装法：凿除旧桥桥面铺装， 凿毛梁顶，重铺钢筋混凝土桥面铺装。应采用螺纹钢并适当 加厚铺装层厚度，加密铺装层钢筋规格和间距。这样处理后 一方面可大大改善桥梁上部构造横向整体刚度，另一方面增 大了梁的有效高度。 重铺钢筋混凝土桥面铺装法能否达到预期效果，关键取 决于新铺装与老梁能否牢固形成一个整体。为此常需采取 一些措施以提高新旧混凝土的结合程度：①对旧桥进行凿毛 处理。先凿去桥面铺装，再凿去部分梁顶面混凝土，约２ ｃｍ 左右，并使表面粗糟，成锯齿形状，箍筋外露。②对结合面进 行适当处理，如采取清扫、干燥等措施。③为使新旧混凝土 有更好的粘性，在凿毛后的混凝土面上可涂抹一层胶结剂， 例如环氧胶液、铝粉水泥浆等。④加设新旧混凝土之间的连 系钢筋，在旧混凝土层上加设钢筋锚。⑤采用赶硬性混凝土 或钢纤维混凝土浇筑补强层，以减少新浇混凝土的收缩，从 而减少新旧混凝土之间的收缩，从而减少新旧混凝土之间的 差动收缩力，提高补强效果。⑥补强层混凝土浇筑后，应加 强养护，避免使补强层过早受力，故可采取在桥面上架设Ｉ临 时浮桥的方法。需注意涂抹的铝粉水泥浆、干硬性混凝土 或钢纤维混凝土等在受力计算时不宜计人铺装层全部高 度。 该法优点是施工简便，亦较经济。缺点是静载增加，承 载力提高不显著。 （４）加焊受力主筋，增大结构断面法：具体做法是在梁 底面或侧面，增配主筋，加大钢筋混凝土截面，如此可大幅度 提高构件强度、刚度、稳定性及抗裂性。 加固成败的关键是保证新老混凝土结合牢靠，共同受 力。为确保加固工作获得预期要求，施工时要注意采取各种 有效措施，使工作质量得到保障。①为避免焊接钢筋时，因 温度过高而烧坏混凝土，影响混凝土与钢筋之间的握裹力， 焊接钢筋时可用湿布裹住焊接附近的钢筋，使之降温。对烧 （５）增设体外预应力法：通过在梁体外布设拉索并与被 加固的梁体锚固连接并施加预应力，从而改变原结构的内力 分布，降低应力水平，可使构件承载能力显著提高，减小结构 变形及裂缝宽度，甚至使裂缝完全闭合。体外预应力筋的理 想布筋方式是使其与弯矩图接近，但通常存在一定的设计、 施工难度。 体外预应力加固法的重要环节是保证把较大的预压力 安全传递到原主梁上，因此体外预应力筋的锚固及构件的连 接是加固成败的关键。施工时应采取措施减少预应力损失， 以保证加固效果。为此，必须在加固过程中预留构造措施， 以便在使用过程中及时调整加固件的工作应力数值。 该法优点是加固效果好，工作可靠，可以减少或限制结 构的裂缝和其它变形，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施工，在人力、物力和资金消耗方面 也具有明显的经济合理性。缺点是增设的预加力值需准确 计算，为保证加固效果，必须在加固过程中预留构造措施，以 便在使用过程中及时调整加固件的工作应力数值。 （６）体系转换法：通过改变桥梁结构体系以减少梁内应 力，提高其承载能力的方法。常用的包括：将多跨简支梁的 梁端联结起来，体系由简支转换为连续；简支梁下增设桥墩； 改小桥为涵洞等。 采用该方法需仔细调查原结构的现状，对其体系转换前 后的承载能力做出正确评价，通过精确、周密的计算、分析确 定体系转换的方法、工艺流程，以达到加固修复旧桥的目的。 对多跨简支梁进行纵向连续加固时，宜采用两跨一联或三跨 一联的做法。简支梁下增设桥墩法一般用于桥梁临时加固， 以方便超重车通过；改小桥为涵洞法关键是做好水文计算， 不能影响桥下泄洪。 该法加固效果好，可有效改善结构的受力状况，增加车 辆行驶的平顺性，提高其承载能力。但设计时需对加固结构 受力做详细分析、计算，加固结果亦不能影响桥下排洪。 ５结语 旧桥加固方法、方案的采用受技术、习惯等诸多因素的 影响，仁者见仁，智者见智。本文所述方法中（１）、（２）适用 于现有承载能力与实际要求相差不大的情况；（３）适用于现 有承载能力与实际要求相差不大，同时抗压截面又较小的情 况；（４）、（５）适用于现有承载能力与实际要求相差较大，需 大幅度提高承载能力的情况；（６）多用于Ｉ临时加固。通常具 体设计时需要几种方法综合利用，以达到加固效果和造价双 赢之的。 收稿日期：２００７—０５—２１ ・６５・