浅谈梁式桥的加固设计

浅谈混凝土梁式桥的加固设计
摘要：随着我国交通事业的迅猛发展，交通运输量大幅度增长，快速、重载车辆对公路安全行驶的要求也越来越高。

因此，有计划、步骤地加强对现有桥梁进行调查研究、试验检测及荷载试验，分析损坏原因，采取相应的加固及改建措施，确保道路交通正常运行，是我国道路建设发展中具有战略意义和深远意义的迫切任务。

本文分析了桥梁加固的原因、简述了梁式桥的加固技术，结合实际资料，对梁式桥的加固技术进行了简单的讨论。

关键字：梁式桥桥梁加固加固方法
1 引言
梁式桥是我国应用最为广泛的桥型之一,在全国范围内占有较大的比重。

早期修建的梁式桥,特别是20 世纪修建的梁式桥, 由于当时交通量小,修建时技术标准普遍偏低。

随着交通量的不断增大,原有桥梁大多存在承载力不足的问题,因此,综合安全、经济、适用等方面考虑，对可以进行维修加固的桥梁,区分情况,分析病害原因,采取相应的加固措施是现阶段的一个重要课题。

1.1 混凝土梁式桥加固设计基本的原则
对桥梁加固设计时，应以原桥为基础，在不改变原桥结构型式的前提下，对原桥主要受力构件进行加固。

对桥梁采取加固措施，一般有如下几种情况：
(1)桥梁承载能力不足，按照现行需要通行的车辆进行验算不能满足强度要求。

由于重型车辆的增加，原有桥梁承载能力不够而损坏，使全部桥梁承载能力保持一致，对个别载重能力较低的桥梁进行加固设计。

(2)桥梁局部产生破损，如裂缝、剥落等，若破损严重，已不能满足强度要求时，应尽快对个别受损构件进行加固设计，若破损不严重，对强度要求没有影响时，可加强养护和管理，不必进行加固。

(3)桥面宽度不足，影响车辆通行能力时，应进行拓宽加固设计。

桥梁局部或整体刚度不足，跨中挠度过大，已影响正常使用时，为提高其刚度，需进行加固设计。

(4)因遭受特大自然灾害，桥梁受损需进行抢修，以及为保证重车临时通过桥梁时的安全，需对桥梁进行临时加固设计等。

如仅对桥梁进行加固仍不足以适应交通运输的需要，必须进行重建桥梁的一部分或全部时，则重建的桥梁必须考虑到将来的发展，并按现行桥梁设计及施工规范进行设计与施工。

1.2 混凝土梁式桥加固的基本方式
混凝土梁式桥的加固设计方式，视桥梁的情况、承载能力的减弱的程度，以及今后的交通量增长的情况来选择。

加固的方式一般有如下几种：
(1)扩大或增加原结构构件的截面，以提高原结构的强度和刚度；
(2)旧桥为装配式结构的，以新的构件代替强度不够的旧构件；
(3)改变原有结构的受力体系，改善原结构的受力状况；
(4)对原结构施加应力（如预应力），以改变原结构的受力状况，达到提高桥梁刚度和强度的目的。

2 混凝土梁式桥常用加固技术
为了确保桥梁工程的安全、完整、适用与耐久，提高原有桥梁的通过能力和承载能力，必须采用适当的加固技术进行处理。

2.1 增大梁截面和配筋加固法
当梁的强度，刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常可采用增大构件截面和增加配筋的加固方法。

对抗拉强度不足的简支梁桥进行补强施工时，可在梁底部(受拉区)或侧面增配补强主筋，或在腹板上增设补强箍筋，然后喷涂或浇筑混凝土，从而使梁的抗弯截面增大，以提高梁的承载能力。

增大梁截面和配筋加固法的优点是，能在桥下施工，不影响交通，加固工作量不大，而且加固的效果也较为显著。

因此，在桥梁结构补强加固中，是一种应用较多的方法。

增大构件截面和配筋来提高主梁承载能力的加固法，一般多用于梁板桥的加固。

对于板梁桥，主要是考虑增设板梁底面的加强主筋和截面，对于T型梁桥除考虑增设梁底主筋和截面外，还须考虑设置套箍。

2.2 粘贴钢板加固技术
粘贴钢板加固是采用粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉边缘或
薄弱部位,使之与结构物形成整体,从而提高其的承载能力。

粘贴钢板加固法的优点是施工速度快，现场无湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。

但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平。

因此，粘贴钢板加固法广泛应用于无化学腐蚀桥梁结构。

2.3 体外预应力加固技术
预应力加固指运用预应力原理，在增设的构件或原有构件(如主梁梁体)中，施加了一定初始应力(即预应力)的一种加固方法。

用预应力方法加固桥梁结构时，应考虑的主要问题有：施加预应力的方式方法，预应力损失的估计和减少预应力损失的措施，以及预应力加固的计算等。

预应力加固法具有许多优点，如加固效果好工作可靠，可以减少或限制结构的裂缝和其它变形，对桥梁营运使用的影响较小，在人力，物力和资金消耗方面也具有明显的经济合理性。

因此，预应力加固法既可作为桥梁通过重车的临时加固手段，又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。

3 混凝土梁式桥加固设计示例
3.1 原桥概况
某桥为一上部结构为6×16m钢筋混凝土简支T梁,每孔6片，全桥共36片。

下部结构为石砌重力式墩台，明挖基础。

原设计荷载为城—B级；桥面宽度：净7.0+2×1.0m。

桥全长为111.5m，建于1999年。

随着经济社会的发展，该桥通行交通量和车辆载重已明显超过原设计标准。

其上部结构钢筋混凝土T梁出现较多裂缝，梁的下缘处更为突出。

横隔板在相邻两T梁的接缝处沿梁竖向出现裂缝。

主梁局部受力钢筋的保护层厚度不够，钢筋外露锈蚀。

桥面铺装混凝土经多年磨损已出现严重的坑洼、麻面、局部范围出现较大空洞，桥面沿主梁翼缘处有纵向裂缝。

3.2 试验检测
2012年10月对该桥进行了静动力检测试验。

加静动力试验采用两辆重16t 的汽车，在正载、偏载、行驶及跳车作用下，检测主梁的受力性能、变形情况及各种动力参数。

实测每片梁在各种荷载作用下的跨中挠度。

梁跨中的最大挠度为3.6mm，从每片梁在横向的变形可以看出，旧桥的横向系数较弱，但是各片梁在荷载卸去后，其变形尚能完全恢复，说明在本次试验荷载作用下，该桥仍处于弹性工作状态。

在各种荷载作用下，实测各梁腹部和下缘处裂缝最大宽度。

其裂缝主要分布为：桥面沿主梁翼缘处有纵向裂缝，其中：中间三条纵向裂缝已沿桥轴线全部贯通，宽度在3mm左右；两边纵向裂缝尚未全桥贯通，沿桥纵向裂缝时有时无，裂缝较细小。

综上，该桥各部分已出现不同程度的损伤。

原设计荷载已不能满足现行载重标准的要求。

必须对上部结构进行加固，提高承载能力，对已存在的裂缝进行修补，对桥面系进行改造，并对基础采取防护和加固措施。

3.3 桥梁加固设计
因原桥设计荷载等级较低，桥面较窄，为了适应当前和今后的交通运输的发展，必须提高荷载等级和增加桥面宽度。

为此，在保持原桥主体结构不变的基础上，在原桥左、右两侧各增设5.0m宽新桥。

对于上部结构的加固，在原桥两侧各增设一条5m宽的横向刚度、纵向刚度及抗扭刚度均很大的预应力混凝土箱梁，在原旧桥跨间增设六道横隔板把新桥与旧桥连接成为一个整体共同受力，既增加了桥宽又对原桥T梁进行了加固，按此结构体系计算，新、旧主体结构均能满足规范要求。

针对下部结构，为避免对原有墩台基础造成影响，原桥两侧新增设的墩台均采用明挖混凝土扩大基础、柱式桥墩和钢筋混凝土台帽，桥台为在原重力式石砌桥台基础上接长。

3.4 加固效果
经加固效果检测表明，该桥拓宽加固效果良好，桥梁承载力达到了设计要求，且能满足正常使用要求。

4 结语与展望
桥梁加固技术是一门新的学科，桥梁加固设计中有许多未定因素，而且新旧结构共同作用和应力滞后等问题仍需要进一步的研究，特别是一些新材料、新技术出现也需要我们很好的运用到工程实践中去，并不断的加以总结。

虽然加固施工工艺相对较复杂，但是桥梁加固工程可以取长补短,不仅延长了原桥的使用寿命,同时还增强了原桥的承载能力。

因此,加速我国旧桥加固或改造技术的研究,不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务,而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。

参考文献：
[1]张俊平. 桥梁检测与维修加固[M]. 北京:人民交通出版社.2011.
[2]范立础. 桥梁工程[M]．北京:人民交通出版社.2011．
[3]蒋泽汗, 江涛. 桥梁承载力鉴定与桥梁加固设计[M]. 成都:西南交通大学出版社.2011.。