桥梁结构的加固设计

摘 要：进入新世纪以来,随着国民经济实力的不断增强,我国公路桥梁的建设事业也有了长足发展,桥梁的建设在我国的交通建筑行业的地位也是越来越重要,桥梁建设的施工质量对我国公路交通路线的运行以及安全都是有着至关重要的影响.但是随时间的不断推移,一些旧桥、危桥以及病桥的数量越来越多了,这些桥梁也都存在这样或是那样的问题和病害,为了能更好的提高桥梁的承载力,保证交通运输的安全运行,对这些桥梁工程进行加固设计的工作就很重要.本文便对我国桥梁工程出现病害的主要原因以及加固设计的主要方法两个方面进行了分析和探析.

关 键 词：桥梁结构；病害成因；加固设计方法

中图分类号：　TU997文献标识码：A

第一,我国桥梁工程出现病害的主要原因

桥梁工程的结构只有具有足够刚度,当其承受很大强度的荷载时才不会产生过大的变形和挠曲；桥梁工程的结构的各部分的尺寸还必须有适当的大小,这样当其受到很大强度的轴向压力时,各部分的构件就不会产生屈服变形,从而丧失稳定性；桥梁工程的结构还必须有足够的强度,这样它就能够更好地承受其所受的重力以及附加力；另外,桥梁工程的结构还应该具备较高的耐久性.鉴于桥梁结构所受到的荷载是具有随机性的,桥梁结构施工质量和制造是具有分散性的,桥梁结构的材料强度是具有离散性的,桥梁机构设计的计算检测定是具有近似性的,所以其在长期使用的过程中就会产生病害,而出现病害主要有以下几个方面的原因：

（1）结构设计的过程中存在问题,如设计检测定不够合理,桥型结构的选取不正确；

（2）桥梁工程的施工质量差,施工的过程中没有按照施工规程以及设计要求进行施工.

（3）施工场地的地质条件不佳,如滑坡和软基等现象都会造成桥梁出现病害.

（4）桥梁工程的使用过程中没有进行养护工作,就不能及时的消除病害.

（5）桥梁结构的原始设计的荷载就是较低的,随着我国交通行业的快速发展,车辆荷载增大导致桥梁结构的承载力不足而产生病害.

（6）一些如洪水、地震等自然灾害也会对桥梁造成损害.

第二,我国桥梁工程加固设计的主要方法

(一)　体外预应力加固方法.

这种加固设计方法的原理就是在桥梁结构梁的下底受拉区域设置预应力钢筋,之后在通过张拉加工的方式对梁结构产生一定的偏心预应力,而梁结构在这样的影响下就会出现上拱的效果,通过这种上拱的效果就能够很好的抵消结构的自重应力,那么梁结构变形以及产生裂缝的可能性或是控制裂缝和变形的宽度就能够被减少.因此体外预应力这种加固的方法实际上就是通过改善桥梁结构的受力分布,从而提高桥梁结构的承载能力.外部预应力钢丝束加固法和下承式预应力拉杆加固法是两种主要利用体外预应力的加固方法,通常情况下,只有能够组织好施工现场的施工流程,体外预应力加固法是能够很大程度的降低桥梁结构对正常使用的影响,这种方法在我国桥梁建设行业中应用是很广泛的.当然这种方法也是有问题的,最主要的问题就是预应力钢筋极易受到腐蚀,所以后期对桥梁结构的养护成本就会大大的增加.而这种加固方法采用的主要两种加固措施是剪切加强和弯曲加强.剪切加强就是通过在桥梁结构的外部设置一些型钢加工产品,从而提高桥梁结构的抗剪强度.而弯曲加强措施就是在桥梁的梁式结构构件中尽可能的采用折线形的连接筋布置,这样的布置形式更好的发挥钢筋的抗拉强度,从而很好的提高桥梁结构的稳定性能和刚度.

(二)　体系转变法.

这种方法就是指通过改变桥梁结构的体系实现对其加固增强的效果,改变了桥梁结构的体系,其结构构件间的内应力就会减少,那么桥梁结构的整体承载力就得到了提高.这种方法是一种化被动加固为主动加固的方法,只有细致的调研桥梁原结构的情况以及对其进行高精度的计算分析,才能制定出合理的加固方案.体系转变法最常用的方法之一就是在简支梁结构下部增加一个固定支架,或是重新连接固定相邻的简支梁,从而将简支梁转变成为连续梁.

(三)　增加桥梁结构构件的截面尺寸.

增加桥梁结构构件的截面尺寸实际上就是提高桥梁结构的整体刚度和强度,而在增加桥梁结构构件截面尺寸的同时桥梁结构的自重也必然得到了增加,那么桥梁结构内部应力的增量就会在一定程度上抵消结构的承载能力,另外要想应用好这种方法,增加的桥梁结构构件的截面尺寸能否与原结构构件的截面良好的结合也是一个急需解决的问题.

(四)　粘贴加固法.

钢板粘贴法以及碳纤维粘贴法是粘贴加固法的两种主要的方法,其原理都是将粘贴的材料粘贴在桥梁结构中受力较为薄弱的部位,完成后新增的粘贴材料与桥梁结构就成为了一个整体结构,从而真正的达到提高桥梁结构整体承载力及增强桥梁结构强度的效果.而碳纤维粘贴法就是将碳纤维材料合理并且有序的粘贴在桥梁结构构件的表面处,于是桥梁结构构件的变形在这种新增的碳纤维材料的控制下就得到了约束,桥梁结构的整体的承载能力以及极限强度也都得到了增强.

以上的这种桥梁结构的加固设计方法从力学的角度上讲都是属于二次超静定受力结构的,这些结构在我们对其进行加固设计之前都是已经受到过荷载的作用,所以桥梁结构的原结构构件是在反复发生截面应力和应变的过程.就在桥梁结构发生二次承载后,新增加的加固材料才能够发挥其加固结构的作用,这就导致了桥梁整体的加固结构在其发生二次受力荷载的过程中新增的加固材料一直都是滞后于原来结构构件的累积应力的,这个问题也是制约着桥梁工程结构的加固设计工作快速发展的重要问题之一,因此这也是日后所有的桥梁建设行业的研究学者应该研究、分析和解决的最重要的课题.

我们对我国桥梁工程出现病害的主要原因以及我国桥梁工程加固设计的主要方法进行了详细的分析和探讨.在对桥梁工程的结构进行加固设计的过程中,应注意综合利用各种类型的加固设计方法,应尽量减轻原桥梁结构的负担,只有将对桥梁结构的加固补强工作的工程量压缩到最少时,才能够更好地发挥桥梁结构的使用性能,才能够尽可能的延长桥梁结构的使用寿命,才能够真正地保证我国交通运输行业的畅通无阻,才能够更好地促进我国桥梁建设行业的健康发展.