浅析公路桥梁中加固新技术

浅析公路桥梁中加固新技术

摘 要：随着时间的推移，公路桥梁加固技术El新月异。本文主要论述了体外预应力加固技术、高强复合纤维加固技术和有粘结预应力加固技术等三种公路桥梁加固的新技术，探讨了当今公路桥梁加回新技术的发展。

关键词：公路桥梁；加固新技术：体外预应力加固；高强复合纤维加固；有粘结预应力加固

近年来，伴随着我国经济和交通运输的飞速发展，交通运输量大幅度的不断增长，公路桥梁负荷越来越重。以往所修建的桥梁，到现在为止都发生了不同程度的病害，如桥面破损、伸缩缝损坏、桥头跳车、梁板或拱体裂缝、混凝土剥落、钢筋钢索锈蚀、钢结构裂纹锈烂、挡墙倾斜错位、锥坡下挫坍塌、墩台基底冲空、桥头路基冲塌、河床护底冲翻以及河道被冲刷严重变迁而危及桥头路基等。直接影响了桥梁的正常功能，缩短了桥粱的使用寿命，甚至威胁着过往人车的安全。因此开发公路桥梁加固新技术，加大桥梁承载力，提高桥梁安全性，不仅能满足新时期公路交通运输的需要，而且还可以为国家带来巨大的经济效益和社会效益。

1 体外预应力加固技术

体外预应力加固技术的实质是以粗钢筋、钢绞线或高强钢丝等钢材作为施力工具，对桥梁上部结构施加体外预应力，以预加产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善旧桥使用性能并提高其极限承载能力的目的。

1.1 技术原理

体外预应力加固原理是在梁的下缘受拉区设置预应力材料，通过张拉对梁体产生偏心预应力，在此偏心压力作用下，使梁体发生上拱，抵消部分自重应力，减小了结构变形和裂缝宽度、改善了结构受力，能够较大幅度地提高结构承载力。与通常的预应力混凝土结构相比，预应力筋与原结构只在锚固点与粱连接，类似于无粘结预应力结构。目前体外预应力加固是采用较多的加固方法之一，特别是在大跨径预应力混凝土连续桥梁和连续刚构桥梁的加固方面。体外预应力筋锚固在梁端或中间横隔梁上，跨间用转向块调整预应力筋的角度，以适应桥梁的线形变化及受力要求。

1．2 技术特点

体外预应力加固技术与普通预应力混凝土结构相比，其结构具有以下几个特点：

1.2.1 设计方面

体外预应力钢筋可以设计为不可更换的，也可以设计成可更换、可补拉的。相对于不可更换的而言，可更换的体外预应力筋便于维修、加固、养护。

1．2.2 施工方面

体外预应力加固旧桥构造简单，简化了施工。由于梁肋中不设管道，避免了截面削弱：体外配筋方式取消管道灌浆工序可实现全年施工，对处于寒冷地区具有十分重要的现实意义。

1．2.3 使用方面

降低了预应力筋的摩阻损失，预应力筋利用效率高、应力变化幅值小，对抗疲劳有利。体外预应力加阎混凝土桥梁技术在我国的推广应用，为解决工程上长期困扰的混凝土耐久性问题提供了可能，提高了桥梁耐久性，延长了桥梁使用寿命。盘锦立交主线桥和盘锦立交匝道桥，采用的都是体外预应力加固技术，改善了桥梁的整体使用性能，延长了桥梁的使用寿命。为桥梁养护管理及加固补强带来可观的直接经济效益，其问接和长期经济效益也相当显著。体外预应力体系布置较为灵活，不仅可用来加固简支梁桥和连续梁桥，还可用来加固拱桥和刚构桥等；不仅可用来改善梁的抗弯性能，还可用来改善构件的抗剪性能；不仅可用来进行整体桥梁加固，而且可用于桥梁局部加固；不仅可用来加固桥梁的上部结构，也能用于加固桥墩及索塔等部位，具有良好的加固效果及广阔的应用前景。

2 高强复合纤维加固技术

高强复合纤维主要有芳伦纤维及碳纤维0rRP)，碳纤维材料在桥梁加固工程中应用非常广泛，技术比较成熟。

2．1 技术比较

在结构受拉区或抗剪薄弱区域，直接粘贴纤维加固方法采用的较多。就实际工程中大量遇到的承载力加固而言，多采用在受拉区直接粘贴碳纤维布的被动加固方法。后加补强材料是不能充分发挥作用的。计算表明，对原梁高度较小、配筋率较大的情况，加固设计以混凝土压应变达到极限值控制设计，在极限状态下，后加补强材料的应力仅为700～800MPa，此值只相当碳纤维抗拉强度标准值的(21-2％～24．2％)；对原梁高度较大、配筋率较小的情况。加固设计以原梁钢筋应变达到极限值控制设计，在极限状态下，后加补强材料的应力也只有2000MPa左右，此值相当碳纤维抗拉强度标准值的60％。

2．2 技术特点

高强复合纤维加固技术与其他钢筋混凝土结构相比具有以下几个特点：

2．2 .1 施工方面

在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构构件的承载力和延性。改善其受力性能，达到高效加固修补的目的。其施工便捷、工效高、没有湿作业，不需大型施工机具，施工占地少，施工效率高。据有关资料统计，粘贴FR是粘贴钢板施工工效的4—8倍。FRP轻质柔软，易贴附，与粘贴钢板相比其施工质量更易保证。

2．2．2 结构方面

线膨胀系数与混凝土接近，保证了温度变化时，FRP与混凝土可以协同工作。不增加构件的自重和体积。FRP质量轻且厚度很薄，经加固修补后的构件，基本上不增加原结构的自重和尺寸，也就不会减少建筑物的使用空问。

2．2．3 使用方面

可广泛用于各种结构类型(如建筑物、构筑物、桥梁隧道、涵洞、炯囱等)、各种结构形状如矩形、圆形、曲面结构等。各种结构部位如梁、板、节点、拱、壳、墩等的加固修补，且不改变结构形状及不影响结构外观试验表明：碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维具有良好的耐腐蚀性和耐久性，可以抵抗建筑物中经常遇到的酸、碱、盐等对结构的腐蚀。使用此材料加固后，不仅不需要对其进行定期维护，而且其本身更可以对内部混凝土结构起到保护作用。

3 有粘结预应力加围技术

3．1 作用原理

利用锚固于被加固梁体上的小直径预应力筋，对梁体施加预应力，然后喷注具有较高抗拉强度的复合砂浆，将预应力筋与被加固梁体粘结为一体，构成有粘结预应力加固体系。有粘结预应力加固体系以其预应力筋锚固简单、张拉施工方便、结构耐久性好，材料利用效率高的技术优势受到国内外土木工程界的重视。有粘结预应力加固体系特点适用于中、小跨径钢筋混凝土梁、空心板梁、箱梁桥的加固，尤其是对高速公路及城市立交工程中大量采用的中等跨径的钢筋混凝土及预应力混凝土连续箱梁桥，由于受箱梁高度的限制．在箱内布置体外预应力筋有困难的情况下，采用在箱梁底板部增设预应力筋，然后喷注高性能抗拉复合砂浆的有粘结预应力加固体系是理想的加固方案。

3．2 技术特点

与体外预应力加固体系相比有粘结预应力加固体系的突出优点是：

3．2．1 能最大限度的发挥后加补强材料的作用，提高材料的利用效率。 3．2．2 喷注的高性能抗拉复合砂浆保护层。抗碳化和抗氯离子侵蚀能力强，

保护钢筋免于锈蚀，提高结构耐久性，延长结构使用寿命。

3．2．3 靠小型锚具和高性能抗拉复合砂浆粘结的双重作用锚固预应力钢筋，锚固工作更为安全可靠。

4结束语

总之，加强开发公路桥梁加固的新技术、保障公路桥梁的安全运营已成为交通管理部门注的重点。预应力加固技术是现代公路桥梁加固施工领域发展速度最快、用途最广的一门科学技术 然而，加固新技术比较复杂，要求预应力结构施工的专业性强，在实际施工中存在诸多质量问题。所以，要切实抓好每道工序、每个环节的质量控制，确保公路交通畅通无阻。