橋梁維修加固技術綜述
2016-04-18
橋梁維修加固即對有缺陷的橋梁主要承重構件進行補強，改善結構性能，恢復和提高橋梁結構的安全度，提高其承載能力通過能力，以延長橋梁的使用壽命，使整個橋梁結構可滿足規(guī)定的承重力要求，并滿足規(guī)定的使用功能需求。橋梁加固一般是針對三、四類橋梁，個別的是針對荷載等級低的橋梁或者是臨時需要通過超重車的橋梁。橋梁加固在公路養(yǎng)護部門稱為橋梁“大中修工程”。
舊橋加固與新建橋梁不同，它需要綜合考慮橋梁自身的結構形式、病害特點、橋梁所處環(huán)境、資金投入等多方因素，從某種意義上講，無論是加固改造方案的擬定與設計計算，還是加固改造的具體實施，其難度往往比新建橋梁還要大。橋梁維修加固首先應考慮以下基本因素：①橋梁經(jīng)技術改造后，其結構性能、承載能力與耐久性等都能滿足使用上的要求。②具有較明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
對于橋梁結構物的改造可以采用兩種不同的方式，一種是廢棄原有結構物進行重建，這就相當建造一座符合新的使用要求的新橋，但還要包括拆除原橋的工程；另一種是充分利用原橋，進行加固補強，若需加寬則再行拓寬。橋梁加固改造的經(jīng)濟效益就應反映在它的耗資明顯地低于新建，否則就無法體現(xiàn)其優(yōu)越性與基本出發(fā)點，研究表明，加固改造舊橋的投資一般應低于新建橋梁投資的40％～50％，當然，還應考慮相關社會效益及其影響。下面對常采用的一些橋梁維修加固的基本方法進行介紹:
1、橋梁上部承重結構加固改造常用方法
1.1、增大梁截面積
鋼筋混凝土簡支梁橋上部結構往往由于原結構截面不足(混凝土截面或鋼筋截面)，或者由于施工質(zhì)量不佳等原因，導致在長期運營過程中出現(xiàn)裂縫、過大的變形等現(xiàn)象，從而使結構的承載能力降低或者無法滿足提高了的新的荷載標準的要求。這就要求考慮采用恰當?shù)募庸谈脑旒夹g來恢復或促成原結構的承載能力，加大構件截面法是一種常用的改造技術。
1.2、增設主梁加固法
通過改變梁體結構改善橋板受力狀況。當采用增加主梁的方法進行技術改造時，在大多數(shù)情況下新增加的主梁設置在原有中梁的兩側，在新增主梁位置上將原橋面板拆除，切斷原橫隔板，利用原結構設置懸掛模板，現(xiàn)場澆筑新增主梁混凝土。增加主梁后上部結構的承載能力可以明顯得到提高，而且增加主梁后也改善原有橋面板的受力狀況。
1.3、增加輔助墩法：在簡支梁下增設橋墩或斜撐，以減小原結構的跨徑，將單孔簡支體系轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁體系。
1.4、簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法：將簡支梁與簡支梁端部加以連接，從而由簡支變?yōu)檫B續(xù)。
1.5、增加輔助梁法：在梁下增設鋼桁架等的加勁梁或疊合梁。
1.6、改橋為涵法：改小橋為涵洞以減少梁內(nèi)應力。
2、下部結構加固改造常用方法
2.1、穿裙加固法
對于樁柱式橋梁，當橋梁墩臺由于基礎沖刷嚴重，埋置深度不夠、因特殊原因上部結構荷載加大、施工質(zhì)量控制不嚴等原因?qū)е露张_露筋及破損時，一般可對損傷的墩臺或基礎采用鋼筋混凝土套箍進行補強加固。套箍可以沿墩臺身或樁(柱)身外側布設，做成圈梁形式（俗稱穿裙）。
2.2、擴大基礎加固法
對于原基礎為擴大基礎的橋梁，如果因基礎的病害導致基礎承載力不足、基礎產(chǎn)生沉降或和不均勻沉降、基礎產(chǎn)生滑移和傾斜、基礎局部掏空或損壞的情況下，可以采用增加橋梁基礎底面積的加固方法進行加固。在擴大基礎底面積后，使基底的單位壓力減小到地基土所能承受的允許壓力范圍以內(nèi)，提高墩臺承載能力的作用。
2.3、加樁加固法
當橋梁墩、臺基底下有軟弱層或墩臺基礎未置于堅硬巖層時，在荷載作用下墩臺可能發(fā)生沉陷。墩臺的不均勻沉陷將直接影響橋梁結構物的正常使用條件及使用年限。尤其是當橋梁上部結構為超靜定結構時，會出于基礎沉陷而使上部結構產(chǎn)生附加內(nèi)力，嚴重的將可能導致上部結構的破壞。
采用加樁法加固改造橋梁墩臺基礎是一種常用的方法，對于需要恢復或提高原橋承載能力的場合，它也是一種可行的方法。加樁的方式隨原基礎形式不同而異。例如，若原橋墩臺基礎為樁基礎時，則可在上下游位置補樁，或沿橋縱向在原樁兩側補樁，然后再擴大承臺或蓋梁，使新舊樁基能夠共同受力。
3、橋梁附屬構筑物的維修加固
3.1、橋面鋪裝層的維修整治
橋面鋪裝病害原因基本為原橋鋪裝層過薄、鋪裝中未設鋼筋網(wǎng)或含筋量過小、鋪裝與橋板間存在夾層、鉸縫中無鋼筋或混凝土澆筑不密實等原因。橋面鋪裝為車輛的直接作用層，它的質(zhì)量優(yōu)劣不僅影響到行車的舒適性，而且直接影響到整個橋梁的壽命長短，所以對橋面鋪裝的作用及保持其使用狀況的完好一定要加以注意。
橋面鋪裝分為瀝青混凝土和水泥混凝土兩種形式。對于瀝青混凝土的病害形式主要為裂縫和坑槽兩種形式，這都可以通過灌縫、挖補等日常手段加以維修。對于水泥混凝土層它直接影響到車輛荷載的分布狀況，它出現(xiàn)病害除可以按照瀝青混凝土的修補方法加以處理外，最有效的方法為徹底翻修。但在設計及施工中應注意以下幾點：
(1)鉸縫應徹底剔除，保證橋板間橫向聯(lián)系的緊密性。
(2)鋪裝層鋼筋最好不低于Ф12羅紋鋼，鋼筋間距不大于20CM。
(3)澆筑鋪裝層前務必將橋面清掃徹底，決不能在鋪裝層和橋板間形成夾層。
(4)橋面鋪設鋼筋網(wǎng)時在鋼筋網(wǎng)下預留保護層厚度，防止鋪裝層上部形成素混凝土。
3.2、橋面伸縮縫的維修整治
由于伸縮縫裝置設置在梁端上相對比較薄弱的部位，加之伸縮縫裝置的性能及連結件等不盡完善，因此在車輪荷載反復作用下，伸縮縫極易發(fā)生損傷。伸縮縫的損傷將引起行車條件惡化、交通事故增多、產(chǎn)生噪聲與漏水現(xiàn)象等后果，嚴重的還會導致橋梁主體結構的損壞。因此，必須對橋面伸縮縫進行經(jīng)常性的維修整治，以保證橋梁的正常使用。
在伸縮縫維修中有幾個問題應引起重視：
(1) 對于橋面鋪裝層上容易產(chǎn)生車轍的凹凸不平處，要特別注意鋪筑后鋪筑材料時不應產(chǎn)生高低差。
(2)在鑿除原有混凝土鋪裝時，不要損傷伸縮縫兩側橋面板混凝土及鋼筋。
(3)當原伸縮縫裝置的錨固鋼筋等損壞、松動或無錨固鋼筋需增設時，應先鑿出錨孔或槽口后再安設鋼筋等錨固件。
3.3、橋梁支座的維修加固
支座是橋梁上、下部結構的連接點。其作用是將上部結構的荷載(包括恒載和活載)順適、安全地傳遞到橋梁墩臺上去，同時要保證上部結構在支座處能自由變形(轉(zhuǎn)動或移動)，以便使結構的實際受力情況與計算簡圖相符合。因此，對橋梁支座要正確設置，并經(jīng)常注意保養(yǎng)維修，對其損壞部分要進行修補加固。
橋梁支座的作用不能充分發(fā)揮時，將會使橋梁上、下部結構受到不利的影響，也容易對結構物造成重大障礙，因此，必須經(jīng)常注意進行養(yǎng)護維修，發(fā)生損壞時要及時地制定維修加固計劃，給予修補。支座的維修加固，由于工期要求較短，又是在施工較為因難的部位，應充分研究所采用的維修加固措施及所采用的材料機具設備等，以便能夠迅速可靠地進行修補。
橋梁維修加固的形式多種多樣，在橋梁維修加固的過程中我們要認真進行方案比選，根據(jù)實際情況及經(jīng)濟效益進行合理的選擇，保證能夠最大限度的利用原橋的潛在承載能力，力求在投資最小的情況下創(chuàng)造出最好的維修加固效果。
