城市桥梁的加固技术

摘 要：城市的桥梁,经过多年的运行后,不少出现了这样那样的病害,有些严重影响着城市的交通安全,因此,及时对城市桥梁进行加固,对保证城市交通、安全等方面都具有十分重要的作用.本文根据作者自己多年工作经验,通过分析城市桥梁的加固特点,提出了城市桥梁加固的基本要求、设计原则等,也介绍了城市桥梁的加固步骤、加固手段及注意事项.

关 键 词：城市桥梁；加固要点；加固方案；加固技术

许多城市的桥梁,通过多年的运行,不少桥梁出现了这样那样的问题：桥面破损、结构裂缝、承载能力不足、倾斜、沉降严重等等,都严重影响着桥梁功能的正常发挥.因此,及时对城市桥梁进行加固、修复、改造、完善,对保证城市交通通行、人们财产、人身安全等具有十分重要的作用.

一、城市桥梁加固的特点

城市桥梁的加固不同于新建桥梁,它是一项极其复杂的系统工程,须以原有基础为立足点,综合分析其客观条件,此外,加固结构多为新旧组合结构,我们在设计计算时需要考虑其协调性和整体性,在加固施工时还要充分考虑到原有结构物的影响.问题桥梁的质量因含有不确定因素,很难深入检查其质量,施工起来不安全；桥梁加固施工常常缺乏广阔的场地,其施工现场总是较为拥挤、狭窄,这也给施工带来了不便；另外,还要重视现有交通的畅通性,即在工程的进行过程中,尽量不中断或少中断交通.

二、城市桥梁加固的基本要求

鉴于桥梁加固工程的客观特殊性,其实施过程应从多方面加以重视,遵循多方面的要求：经济上,为了使直接经济效益和间接经济效益更加明显,加固费用总体上低于新建结构的费用；尽量减小对城市交通方面的影响；还应该充分考虑环境因素,为了适应一定的景观要求,外观上协调新旧两部分；最为重要的,就是技术方面,因固定的客观条件,方案设计与施工组织,其技术要求都非常高,因此,要充分利用原有结构构件,尽量减少对原有结构的损伤,满足各项使用要求,保证工程的可靠、安全、耐久；施工组织和方案设计,要尽量保证施工便捷、快速；还要充分考虑结构强度的折减,以便在处理新旧结构时,保证两者的整体一致性.

三、城市桥梁加固的设计原则

城市桥梁结构若出现明显病害并影响行车安全,必须予以加固,其改造设计要遵循以下原则：首先要认真调查原桥的详实现状,分析其具体病害,评定其结构状态；其次,加固设计应紧密结合施工方法,确保新旧结构连接可靠,协调发展；严格遵照《公路桥涵设计规范》,使得加固后的桥梁在使用荷载时,新结构的刚度、强度、裂缝宽度限值等都满足各项规范要求；验算加固结构的承载力时,结构的截面积,即为实际有效截面积,因为加固部分的应变滞后,还应考虑结构载加固时的实际受力情况；若加固后结构重量增大,则应验算被加固结构及桥梁基础；结构计算取决于结构上的实际受力状况；若进行超静定结构承载力验算,则考虑结构变形、实际荷载偏心、温度等因素造成的附加内力.

四、城市桥梁加固的工作步骤及注意事项

维修加固旧桥的步骤主要有：调查桥梁的现状并分析病害；查阅桥梁的相关历史资料,并分析现有交通状况；提出维修加固方案,并对其予以分析比较；最后确定方案并将其实施.

加固维修城市桥梁的过程中,有几个问题需要注意：

（1）准确判断原有桥梁的实际承载能力,提供可靠的依据,更好地怎么写作于技术改造设计；（2）认真分析承载力不足的病因及桥梁病害,以便采取更好的措施；（3）某些桥梁虽只做上部构造的加固,也要深入调查研究其下部构造的承载能力和现状；（4）加固后需要评定其承载力,对加固效果进行检验,并定期观测,认真做好每次记录,为今后更好地改造桥梁技术积累经验；（5）加固设计尽量保证通车便利,不中断交通,尽可能做到施工和通车同时顺利进行.

五、城市桥梁加固的手段

1.加固前的裂缝修补工作

结构的病害多发生在裂缝上,当结构出现裂缝后,其美观性和耐久性均受到严重影响.故裂缝的修补十分重要,常用的方法有：

（1）表面处理或表面喷浆法.在微裂缝的表面上涂抹防水材料和填料,如聚合物水泥膏、弹性涂膜防水材料及水泥填料等.若裂缝宽度发生变化,考虑到结构所处的环境,应使用延性大的材料；若裂缝表面经凿毛处理过,可以喷射一层强度高并且密实的水泥砂浆,该保护层可封闭裂缝,在喷射前,需除去结构表面的剥离部分,用水冲洗清洁后即可喷浆.

（2）填充法.填充法多适用于比较宽的裂缝（0.5mm以上）,先沿裂缝凿一条深槽,再嵌补各种粘结材料到槽内.若钢筋砼结构已经发生锈蚀,要先除去钢筋上的锈,再涂抹防锈底涂料,最后充填密封材料.

（3）注浆法.当向裂缝中注入水泥或树脂类材料时,可用脚踏或手动式输液泵.为了更好地控制注入量,我们多采用低压低速注入法.为了增强裂缝部位的整体性,注浆法也可以与钢抓钉并用.

（4）粘贴钢板封闭法.若钢筋混凝土构件出现主拉应力裂缝,可在处理完裂缝后,在裂缝处粘贴钢板,并用膨胀螺栓在钢板上加压,注意使钢板的粘贴方向与裂缝方向保持垂直.

2.桥梁结构和构件的加固技术

（1）桥梁上部构造加固增强技术

①桥梁上部构造加固增强技术

根据桥梁的承载能力的减弱程度和今后的使用要求,梁桥上部构造的加固主要有以下几种方式：

a.扩大原结构构件截面.为了提高结构的刚度和强度,可以采取增大构件的截面面积,达到加固目的.

b.外部预应力加固法.在新增构件或原有的构件上施加适当的初始应力,达到加固目的.依据预应力材料不同,可分为外部预应力钢束法和预应力拉杆加固法.

c.改变原结构的受力体系法.为了减少梁内控制截面峰值弯矩、提高承其载能力,可以通过改变桥梁结构体系,达到加固目的.可以把简支梁桥变成连续梁桥,或是在简支梁下增设支撑与桥墩,还可以在梁下增设钢析架等叠合梁或加劲梁.d.外贴粘贴法.为了提高结构承载能力,在结构构件外部,通过粘合剂把钢板、型钢、玻璃钢等材料粘贴加固.但需要保证结构受力的可靠传递,粘贴钢板、型钢或玻璃钢的中间不得断开,两端须有可靠锚固,表面需要涂刷防锈漆并用环氧树脂封闭.

e.增加主梁法.若桥梁的墩、台地基稳定,只是部分主梁的承载能力不能满足要求,或者是桥宽等几何尺寸不够,可通过增设刚度大和承载能力高的主梁,使之与旧梁共同受力,这样车辆荷载的横向分布系数就会降低.

②拱桥上部构造加固增强技术

a.套箍法.若拱桥主拱圈出现严重侧墙外鼓和纵向裂缝,则可以采用这种方法.即在拱圈上加设由钢拉杆和钢板组成的板筋箍套,具体的实施过程为：将带有螺栓孔的钢板紧贴在空腹式的拱圈侧面,拱腹和拱背增加两三根带螺丝的钢拉杆；为了克服下拉杆因自重而下挠,可多设几道U锚杆；而对于跨中实腹段,可将上拉杆布置于之前凿开的桥面层之下.上、下拉杆均安设好以后,即可收紧螺栓,侧墙和拱圈的套箍作用力会变大.

b.锚喷混凝土加固法.对于拱顶填料薄的实腹式拱桥和砖、砼、石钢筋砼空腹式拱桥可采用这种方法.实施之前,需除掉混凝土及其它浮层,再用凿毛处理并清洗干净,钢销打入后,布设钢筋网,喷射一层砼即可.

c.桥台后加孔减载和增设抗滑水平支撑加固法.对于修建在软弱地基上的双曲拱桥,若出现拱座沉陷位移,上部构造出现拱轴线变形,便可采用这种方法.此法可抵抗拱桥的水平推力,对受损部位进行修补,从而提高桥梁的强度.具体做法有：加强拱脚部位受损的拱圈（或拱肋）；修建台后支撑梁,以抵抗拱桥的水平推力；台后两端各增加小跨径引桥.

（2）桥梁下部构造加固增强技术

①扩大基础加固法.若基础埋置太浅或承载力不足,且墩台是砖石或砼刚性实体式,这种方法较为实用.为了扩大基础的承载面积,可以在刚性实体式基础的周围加石砌砼,需要注意的是：在拓宽范围内必须先打桩围堰；挖堰内土壤时,要保证旧墩台的安全,新旧基础结合要牢

固,可以在施工时增设锚固钢筋.

②人工地基加固法.

若桥梁基础下面的天然土基松软,不易承受大荷载,或基础出现沉降,可采用人工注浆法或砂桩法.注浆法是在墩、台中心打入管桩或直向钻孔,通过管孔及孔眼,用力将各种浆液或加固剂注入土层中,浆液凝固会把原有松散的土结为防渗性能的整体,堵塞岩石裂缝.砂桩法加固既是将木桩或钢管打入基础四周的软弱土层中,拔出后再灌入干燥的粗砂,凝成砂桩.

③增补桩基加固法.为了增加基础稳定性,提高基础承载力,还可以在桩式基础周围打入钢筋砼预制桩或补加钻孔桩.此法适用于桩式基础加固的场合.对单排架桩式桥墩加固时,若在桩间加桩,就应对原有盖梁进行加固；若原桩距较小,可增加两排桩在原排架的两侧,成为三排式的墩桩.若桥台承载力不足,可在台前增加一排桩并浇筑盖梁,增浇的盖梁可单独受力,也可与旧盖梁、旧桩及新桩连接在一起,以分担上部结构传来的荷载.

六、结束语

总之,城市桥梁出现各种病害,不仅会威胁到行车安全,降低桥梁的寿命,还会影响市容环境,所以我们一定要充分重视对城市桥梁的加固改造工作.应在日常中加强对桥梁的检测和维护,及时发现问题,并采取经济合理的加固措施,提高桥梁的质量,保证城市交通的安全畅通.

[2]吴金翔.桥梁加固技术研究[J].山西建筑,2010（4）.

[3]李建辉.桥梁加固技术[J].工程技术,2007（21）.