探析结构加固技术在公路桥梁上部的应用

摘要：在我国，公路桥梁是基础交通设施的重要组成部分，对于社会经济的建设和发展有着重要意义。在长期的使用运行中，部分公路桥梁受各种因素的影响，逐渐出现不同的质量病害，如结构老化、断裂、破损等。这些病都严重影响了桥梁使用的安全性和舒适性。因此需要对桥梁进行相应的加固处理，以延长其使用寿命。现本文就主要对公路桥梁的上部结构加固问题进行探讨，研究几种常用的桥梁加固施工技术。

关键词：公路桥梁；结构加固；预应力；施工技术

在我国目前存在很多运行多年的公路桥梁，这些桥梁长期承受各种车辆荷载，并且还要承受来自自然环境的损害，多数都出现了不同程度的质量病害，甚至还有一些已经超过了使用寿命。但是由于桥梁大体结构还是相对较为完整的，若将这些桥梁全部拆除再重新修建，则需要耗费的资金和资源是非常大的，但是若能针对桥梁病害对其进行相应的维修加固处理，使其性能达到质量要求，则不失为一种既环保经济又省时省力的处理方法。以下本文就以公路桥梁的上部结构为例，来探讨公路桥梁的几种加固施工技术。

1、增大桥梁上部构件横截面积的加固技术

这种加固施工技术主要是通过对桥梁构件进行增大增宽来实现加固桥梁结构的施工技术。一般较为常见的施工技术有增大构件截面积、增大主梁截面和配筋、喷射混凝土等三种。

1.1桥面补强层加固

这种加固技术方法需要先把桥梁原本的桥面铺装层都清除干净，再采取措施对桥面进行补强层施工，即在桥面上重新铺设一层钢筋混凝土，并使这层结构域桥梁的主梁结构充分结合在一起形成一个整体，以此来实现加厚主梁的目的。这种加固技术不但能够增大桥梁的抗压抗弯能力，还能在很大程度上提高桥梁的和负荷能力和变形能力，从而达到加固桥梁，提高桥梁稳定性的效果。

1.2增大主梁截面和配筋

这种加固技术一般适用于桥梁主梁截面较小，桥梁下部的拉应力小于承载力，且桥下的空间又较为充足时，就可以对主梁的截面进行加高和加宽处理，并且对增加的截面进行配筋，使其成为受力钢筋，与原主梁共同承受荷载。

1.3喷射混凝土加固技术

这是一种新型的桥梁加固技术，相较于传统的混凝土浇筑施工，这种施工技术更加简便、快捷、经济，最重要的是，这种施工技术方法不会影响桥梁的正常使用，车辆可以正常通行而不会受到施工影响。因此这在一些重要交通地段的桥梁加固工程来讲，是具有很大应用优势的施工技术。另外，喷射混凝土不会存在浇筑混凝土施工时出现的各种常见问题，在增大桥梁构件截面积时具有很大的可行性。当然，采用喷射混凝土进行桥梁加固，所使用的混凝土与普通混凝土是不一样的，其所使用的混凝土是掺有三维分布的合成纤维的。这种混凝土具有很强的抗压、抗拉、抗弯、抗剪性，并且粘结性能强，是一种具有多种优良特性的新型材料。不过采用喷射混凝土加固技术进行桥梁加固也是存在一定缺点的，即会增大桥梁的自重和体积，所需要的施工周期较长，同时还需要较大的施工场地和空间，因此在选择使用时需要结合实际情况，合理选用。

2、粘贴加固技术

所谓粘贴加固技术，就是用化学粘结剂或者是锚栓等连接方式，将补强材料粘贴在桥梁需要加固的构件结构上，使两者结合为一体，从而实现桥梁加固效果。目前来讲，这种加固技术所使用的补强材料主要有钢板和纤维增强复合材料（FRP），不同的补强材料所使用的粘贴加固技术也各不相同。

2.1粘贴钢板加固技术

利用钢板进行桥梁加固的施工技术具有很多优良特性，在早期的桥梁加固中应用非常广泛。如钢板本身坚固耐用、施工较为方便快捷、结构轻巧不易变形、粘贴方式多样，且相对较为经济安全。但是随着科技的进步，粘贴钢板技术本身所存在的问题也逐渐凸显出来，如钢板易受污染大气侵蚀，缩短了钢板的使用寿命，再比如钢板的刚度过大，在施工后极易出现边缘部分剥离的现象，若对其进行螺栓锚固，则又增大了施工难度，也影响了桥梁加固质量，因此近年来，采用粘贴钢板加固技术进行桥梁加固的应用逐渐减少。

2.2粘贴FRP加固技术

FRP材料是以连续纤维浸渍在用于粘合纤维的聚合物中硬化后形成的。目前常用的FRP材料主要有玻璃纤维（GFRP）、碳纤维（CFRP）和芳纶纤维（AFRP），其中CFRP以其优异的物理力学性能而在FRP材料中备受推崇，并日益得到更为广泛的应用。与传统加固方法比较，CFRP加固方法具有以下优点：（1）材料具有很高的抗拉强度，而且自重小，比强度高；（2）耐久性和抗腐蚀性能好；（3）抗疲劳能力强；（4）适应性强，适用面广；（5）施工便捷。虽然如此，但是由于FRP材料属脆性材料，抗剪强度低。同时，其防火性能也较差，对施工要求较为严格，工程造价也比较高。

3、体外预应力加固技术

体外预应力加固技术的实质是以粗钢筋钢绞或高强钢丝等钢材作为施力工具，对桥梁上部结构施加体外预应力，以预加产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善旧桥使用性能并提高其极限承载能力的目的。另外，通过在桥梁加固中应用体外预应力技术，积累了实践经验并获得重要参考数据，进一步完善了设计理论，为在建设新桥梁时重新考虑使用体外预应力技术提供了依据。由于体外预应力体系布置灵活，不仅可用来加固简支梁桥和连续梁桥，还可用来加固拱桥和刚构桥等；不仅可用来改善梁的抗弯性能，还可用来改善构件的抗剪性能；不仅可用来进行整体桥梁加固，而且可用于桥梁局部加固；不仅可用来加固桥梁的梁部结构，也能用于加固桥墩及索塔等部位，具有良好的加固效果及广阔的应用前景。但由于对预应力筋张拉时会产生预应力损失，因此，在设计中需对预应力损失进行合理的估计和计算，并在施工时采取措施以减少预应力损失。

4、改变结构体系加固技术

4.1简支梁变连续梁加固技术

采用在简支梁下增设临时支墩或把相邻的简支梁加以连接的方法，可改变原有结构物的受力体系，将多跨简支梁的梁端连接起来，变为多跨连续梁，以改善结构的受力状况，提高桥梁的承载能力。这是一种相对较为简单的桥梁加固技术，一般用于桥梁结构相对较为完整坚固的桥梁修复中。

4.2加劲梁或叠合梁加固技术

采用加劲梁或叠合梁以增强主梁的承载能力，也是常用的改变结构体系的一种加固法。采用加劲梁或叠合梁加固时，应根据加固时结构体系转换的实际受力状态，分清主次，进行合理的抽象和简化，得出计算图式，进行补强计算。因实际结构比较复杂，各种结构部分之间存在着多种多样的联系，而决定联系性质的主要因素是结构各部分的刚度比值。故新旧结构体系可依据相对刚度大小分解为基本部分和附属部分，以分开计算其内力，如分成主梁和次梁、主跨与附跨，并注意略去结构的次要变形，从而获得较简明的力学图式。除此以外，还有很多其他改变结构体系的方法，如增设支架或桥墩、改桥为涵等。然而，这些方法往往都需要在桥下操作，有时还要设置永久设施，会影响桥下净空，因此仅适合在不影响通航及桥梁排洪能力的情况下使用。

5、结语

总之，桥梁作为我国重要的交通基础设施，确保其安全稳固是一项非常重要的任务。本文中所介绍的几种常用桥梁加固技术正是在长期的桥梁维护维修中总结而成的。相较于重现修建桥梁，对桥梁进行加固具有更大的优越性。随着科学技术的不断发展，桥梁结构加固的新技术、新工艺不断涌现，在桥梁工作者的共同努力下，桥梁结构的加固改造工作会日益发挥出更大的作用。

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