于江

摘要：伴隨著公路交通運(yùn)輸量日益劇增，超負(fù)荷的公路橋梁以及破損、陳舊的路面，早已不能承受新時(shí)代的運(yùn)輸要求，技術(shù)改造的需求迫在眉睫。本文就以公路橋梁施工加固技術(shù)為題，首先分析了橋梁加固改造的技術(shù)途徑和設(shè)計(jì)原則，然后提出了目前橋梁加固的常用方法，并舉例說(shuō)明碳纖維在實(shí)際工程中的應(yīng)用，對(duì)有效和合理地解決公路橋梁的病害問(wèn)題具有重要意義。

Abstract： With the growing of highway transport volume， overload highway bridges and damaged pavement already cannot afford the transportation requirements of the new era， and the demand for technical transformation is imminent. With the theme of reinforcement technology of highway bridge construction， this paper analyzes the technical approaches and design principles of bridge reinforcement transformation， then presents the most commonly used methods of bridge reinforcement and illustrates the application of carbon fiber in practical engineering， which is important for effectively and reasonably solving disease problems of highway bridges.

關(guān)鍵詞：公路橋梁；加固方案；項(xiàng)目管理

Key words： highway bridges；reinforcement programs；project management

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2015）28-0172-02

0 引言

隨著我國(guó)公路建設(shè)施工技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，再加上我國(guó)相關(guān)需求的不斷增加，我國(guó)的公路橋梁面臨著很大的挑戰(zhàn)，特別是在一些外在因素的刺激下，比如暴雨沖刷、河水腐蝕、運(yùn)輸超重等，長(zhǎng)此以往下去很容易出現(xiàn)各種橋梁結(jié)構(gòu)病害。面對(duì)這種形勢(shì)，要想持續(xù)保障橋梁的承載能力和抗彎能力等，有必要采取有針對(duì)性的橋梁加固措施，幫助更加合理有效的解決公路橋梁的病害問(wèn)題。

1 橋梁加固改造的技術(shù)途徑及設(shè)計(jì)原則

1.1 主要技術(shù)途徑 橋梁加固技術(shù)主要途徑包括加強(qiáng)薄弱構(gòu)件、改變結(jié)構(gòu)受力體系等，其目的都是通過(guò)改造橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和抗洪能力，使其符合新時(shí)期對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的要求，以保證車(chē)輛運(yùn)行安全。

1.2 加固方案確定原則 首先應(yīng)該結(jié)合橋梁的各項(xiàng)實(shí)際情況，分析是否應(yīng)該進(jìn)行加固，確定加固后應(yīng)綜合分析比較每個(gè)加固方法的優(yōu)劣勢(shì)，最后制定科學(xué)的加固方案。科學(xué)合理的加固方案應(yīng)滿足以下條件：加固橋梁方案和重建橋梁方案相比，成本更低，經(jīng)濟(jì)效益更高；加固后的橋梁結(jié)構(gòu)符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；加固后的橋梁下部結(jié)構(gòu)完全符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

2 目前橋梁加固的常用方法

2.1 加大截面加固法 加大截面加固法是指通過(guò)增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁加固的一種方法，該方法的橋梁加固效果良好，但是采用該方法對(duì)橋梁進(jìn)行加固也存在一定弊端，即這種方法對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)有特定需求，只有滿足相關(guān)要求才能選用這種方法。

2.2 粘貼鋼板加固法 粘貼鋼板加固法其原理是以樹(shù)脂粘接鋼板與混凝土的結(jié)構(gòu)加固法，該方法有利有弊，優(yōu)勢(shì)是施工快速、影響因素少、施工效果穩(wěn)定、幾乎沒(méi)有濕作業(yè)等，劣勢(shì)是該方法對(duì)膠粘工藝和工人的業(yè)務(wù)能力具有極高的要求，只有具備比較成熟的條件，才能選用此方法。

2.3 體外預(yù)應(yīng)力加固法 這種方法是利用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固進(jìn)而實(shí)現(xiàn)橋梁加固的目的。該方法的優(yōu)勢(shì)是能夠有效減少工期、施工效果良好，不足之處是這種方法對(duì)結(jié)構(gòu)外觀的影響很大，因此在實(shí)際的施工中這種方法比較少見(jiàn)，但對(duì)于那些空間占用比較小，但對(duì)橋梁的承載力、剛度和抗裂性要求很高的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，體外預(yù)應(yīng)力加固法是不錯(cuò)的選擇。

2.4 置換混凝土加固法 置換混凝土加固法和加大截面法具有同樣的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是都不對(duì)周?chē)h(huán)境造成影響，缺點(diǎn)是實(shí)際施工中濕作業(yè)時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。

2.5 粘貼FRP加固法 粘貼FRP加固法屬于新興的加固方法，該方法是用特定的材料，比如粘貼樹(shù)脂或浸漬樹(shù)脂等，將高強(qiáng)度或高彈性模量的纖維復(fù)合材料粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件表面，通過(guò)使修復(fù)材料和原構(gòu)件形成整體共同受力的方式來(lái)達(dá)到橋梁加固的目的。

目前常見(jiàn)的FRP材料主要有：碳纖維（CFRP）、玻璃纖維（GFRP）、芳綸纖維（AFRP）等，本文主要討論的是碳纖維（CFRP），重點(diǎn)討論了其加固方法和實(shí)際應(yīng)用效果。

3 應(yīng)用實(shí)例

20世紀(jì)70年代初安徽省建立了一座橋：上部結(jié)構(gòu)為4孔跨徑L=16.8m的少筋微彎板工字梁組合的裝配式鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)，無(wú)橫梁，橋面凈空為凈—7m+2×0.25m，下部構(gòu)造為鋼筋混凝土雙柱式灌注樁墩及重力式橋臺(tái)。

設(shè)計(jì)其原橋上部構(gòu)造時(shí)采用的依據(jù)主要是《少筋微彎板與工型梁組合的裝配式鋼筋混凝土上部構(gòu)造試用圖紙》，設(shè)計(jì)荷載為汽—13，拖—60。

3.1 加固前病害勘查 只有對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)情況了如指掌，才有可能制定出科學(xué)合理的加固方案，因此加固前的病害勘查是十分有必要的，需認(rèn)真了解和掌握橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)情況，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際損壞情況做到心中有數(shù)。

3.1.1 主梁 在實(shí)際的病害勘查中發(fā)現(xiàn)主梁存在很多問(wèn)題，具體如下：各部位尺寸沿跨徑存在不一致的情況；主梁上存在多個(gè)裂縫，并且形式不一，增加了加固施工的復(fù)雜性，其中單根主梁最多有五十一條裂縫，最寬的是4mm。

3.1.2 其他 除了上述主梁中存在的問(wèn)題，該橋梁結(jié)構(gòu)中還存在以下問(wèn)題：支座被嚴(yán)重腐蝕；微彎板底部很粗糙，局部有細(xì)微裂紋等。

3.2 加固設(shè)計(jì) 在做好加固前病害勘查的基礎(chǔ)上進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，如此加固方案會(huì)更加有的放矢。

主梁加固時(shí)采用的是CYMAXL300—C碳纖維片材，其性能指標(biāo)為：設(shè)計(jì)厚度0.167mm；彈性模量236GPa；抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值4108MPa；抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差40MPa；抗拉強(qiáng)度平均值4233MPa。在實(shí)際計(jì)算中，材料的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取用折減系數(shù)0.8。經(jīng)計(jì)算，主梁跨中底部碳纖維材料最適宜的厚度是0.25mm，因此采用兩層。加固設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1所示。

3.3 加固要點(diǎn) ①在進(jìn)行支座更換工作之前，應(yīng)先用五個(gè)液壓千斤頂將整孔梁一端整體同步頂起。然后在此基礎(chǔ)上，將舊支座取出，同時(shí)將支座周?chē)h(huán)境的異物清理干凈，并用環(huán)氧樹(shù)脂抹平。需要注意的是在正式施工前，必須保證新支座的質(zhì)量符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，確保安裝新支座工序的安全性和科學(xué)性。②若裂縫寬度>0.2mm，應(yīng)采用化學(xué)灌漿修復(fù)；若裂縫寬度<0.2mm，應(yīng)采用表面涂抹修復(fù)裂縫。③應(yīng)該按照從梁底至梁肋頂部方向?qū)μ祭w維材料進(jìn)行粘貼施工。應(yīng)嚴(yán)格依照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，在施工前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，將混凝土表面清洗干凈，并且在施工過(guò)程中嚴(yán)密觀察各項(xiàng)操作是否符合要求，只有當(dāng)一個(gè)工序達(dá)標(biāo)后，才能進(jìn)行下一步驟的操作，直到整個(gè)施工項(xiàng)目結(jié)束。

3.4 評(píng)定 為檢驗(yàn)采用碳纖維材料進(jìn)行加固的施工效果，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)了混凝土、鋼筋和碳纖維加固后的各項(xiàng)參數(shù)，結(jié)果如表1。

分析表1發(fā)現(xiàn)，與其他加固材料相比，使用碳纖維材料加固后的橋梁結(jié)構(gòu)承載潛力更大，因此采用碳纖維材料進(jìn)行橋梁加固效果良好，是科學(xué)可行的。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)具體的加固實(shí)例驗(yàn)證了在橋梁加固施工中采用碳纖材料是可行的，能有效實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)加固的目的。然而由于這項(xiàng)工藝在我國(guó)的應(yīng)用并不多，存在很多不完善的地方，相信經(jīng)過(guò)更多工程實(shí)踐檢驗(yàn)和完善，未來(lái)會(huì)有更大的應(yīng)用前景，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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