武汉市桥梁设施维修加固措施探讨

武汉市桥梁设施维修加固措施探讨

唐汉高李一翔

武汉市汉阳市政建设集团公司湖北省武汉市430050

摘要：随着武汉市城市规模越来越大，交通量也与日俱增，大部分上世纪七、八十年代修建的桥梁设施已不能适应现阶段巨大的交通压力。目前，武汉市上世纪七、八十年代修建的城市桥梁大部分已经进入病害发作高峰期，桥梁维修加固任务日见繁重。

关键词：桥梁；加固；维修

作为连通武汉两江三镇格局的城市桥梁，对于武汉的城市格局和经济的发展举足轻重。随着武汉市城市规模越来越大，交通量也与日俱增，大部分上世纪七、八十年代修建的桥梁设施已不能适应现阶段巨大的交通压力。主要表现为：荷载标准偏低、桥面净宽不足，病害严重。目前，武汉市上世纪七、八十年代修建的城市桥梁大部分已经进入病害发作高峰期，桥梁维修加固任务日见繁重。本文对武汉市常见的几种桥梁加固方式进行简要探讨。

1增大构件截面法

当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常可采用增大梁截面的加固方法。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。

1.1对于梁式桥梁

对于梁式桥，出现荷载等级偏低、承载力不足的缺陷，其主要原因是原桥设计等级较低，钢筋和截面尺寸偏小，荷载等级仅适应修建年代的要求，而不能满足当今巨大交通的需要。对于这样的桥梁可采用增大构件截面的方法进行加固，其方式有增大受力钢筋主筋截面、加大主梁混凝土截面、加厚原桥面板和喷锚等几种措施。

对于板梁桥，主要是增加板梁底面的加强主筋和截面；对于T梁桥，除考虑增设梁底主筋和截面外还需考虑设置套箍。

1.2对于拱式桥梁

当主拱圈承重构件的断面不足，或施工质量不佳，或墩台地基沉降，或桥梁长期超载运营等原因引起开裂、变形时，一般可采用增加主拱截面的方法加固。

最常用的加固措施是：用钢纤维混凝土、钢筋混凝土、钢筋纤维混凝土，或钢筋钢丝网钢纤维混凝土加大主拱圈的厚度，亦可用钢筋混凝土外包石拱桥、双曲拱桥的拱肋截面，或在双曲拱肋波背部加盖钢筋混凝土倒槽形板，或用预制拱肋加固桁架拱等。

2粘贴加固法

粘贴加固法是一种用化学粘贴剂从桥梁结构外部粘贴补强材料的补强方法。目前，常用的粘贴剂是环氧树脂，而补强材料主要有钢板、钢筋、玻璃纤维布、碳纤维布等。

2.1粘贴钢板

2.1.1粘贴钢板法的概念和优点

粘贴钢板补强法是采用环氧树脂系列粘结剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉区域或薄弱部位，使之与结构物形成一体，用以代替需增加的补强钢筋，通过钢板与补强结构的共同作用，提高其刚度，限制裂缝继续开展，改善钢筋及混凝土应力状态，提高梁的承载能力，以达到补强效果。

用粘贴钢板来加固桥梁具有许多优点：①能在短期内完成加固工程；②不需要破坏被加固的原有结构物；③加固作业几乎不增大原有结构物的尺寸；④几乎可以不改变具有历史价值建筑的原有艺术特点；⑤尽管工程质量要求很高，但施工人员的专业技术水平要求不是很高。

2.1.2拱桥的粘贴钢板加固

拱桥的粘贴钢板加固一般在主拱圈的受拉部位，可按主拱圈受拉开裂强度估算补强钢板的配置数量，补强范围宜沿整个负弯矩区或正弯矩区导致截面出现拉应力的范围，并向外延伸1～2m。粘贴的钢板厚度，一般采用4～6mm，为便于钢板沿拱腹线成型，钢板不宜太长，可分段粘贴，每段长度1.2～1.5m，接头处搭钢板或锚缝。钢板在工厂按设计要求加工成型，并沿粘贴面设置一定数量的膨胀锚栓，在环氧砂浆初凝前对钢板进行加压固定，保证钢板与拱圈的粘贴效果；环氧砂浆固结后增强钢板与拱圈粘贴面的抗剪能力。

此法是拱桥中常采用的加固方法，它不仅加固了拱圈，而且将原有开裂的拱连在一起，也利于桥梁排水。原拱圈如有损坏，应先用喷注高强度水泥砂浆等方法修理后再砌新拱圈，在考虑加厚拱圈时，应同时考虑墩台受力是否稳定可靠等因素。

2.2粘贴钢筋

当桥梁抗拉强度较低，受拉部位产生裂缝时，为了加强抗弯构件外纤维的抗拉能力，可以采用在受拉部位粘贴钢筋的方法对桥梁进行加固。粘贴钢筋具有与结构物粘贴性能较好、易于加工成型、加固效果明显的优点。用于粘贴的钢筋直径不能过大，以不超过8mm为宜，以减小塑脂层的厚度、节省材料、降低成本。采用环氧树脂砂浆粘贴，环氧树脂砂浆厚度以不使钢筋外露为标准，一般在15～20mm左右。

2.3粘贴玻璃钢

随着复合材料的出现，近年来国内外一些桥梁养护单位开始使用增强塑料（玻璃钢）作为桥梁的加固补强材料。通常情况下是在构件表面用环氧树脂粘贴无碱无捻方格玻璃布形成玻璃钢，作为桥梁结构的加固补强层。由于玻璃钢的弹性模量比较低，因而在粘贴玻璃钢时，常在中间粘贴直径6mm的高强钢丝加劲。

粘贴玻璃钢布的层数，通常认为四层已经足够。经试验证实，含八层玻璃布的玻璃钢，其抗拉强度并无明显提高。玻璃钢的弹性模量较低，约为1.5×104Mpa，一般仅为混凝土的1/15～1/20，受力时变形大，补强层与混凝土不能很好的共同受力，故使用时应该注意其特点，合理使用，否则将影响其抗拉强度的发挥，使补强效果受到限制。

2.4粘贴碳纤维布

碳纤维复合材料由于其高强度、高模量、耐疲劳、耐腐蚀、耐久性好、低密度而深受重视。碳纤维布加固桥梁是一种新型的桥梁加固技术，它是利用胶结材料将碳纤维布粘贴在混凝土表面，利用碳纤维良好的抗拉强度增强桥梁承载力，约束混凝土裂缝的开展，提高刚度，从而达到对桥梁补强及改善受力的目的。

碳纤维布加固旧桥的优点：①不增加恒载及断面尺寸。碳纤维布的自重仅为200-300克/平方米，设计厚度为0.11-0.167mm，对整个结构重量及桥下净空影响甚微，可忽略不计；②可适应不同构件形状，任意成型。这是传统补强方式难以比拟的；③对原结构不产生新的损伤，无需设置锚固螺栓及开凿混凝土；④具有优良的耐腐蚀性；⑤施工简便，无需大型设备、模板、夹具及支撑，施工作业面小；⑥能有效封闭混凝土裂缝，提高混凝土构件的整体刚度；⑦不影响结构的外观，粘贴固化后可在其表面涂刷一层与原结构外观颜色一致的涂料。

3增加辅助构件法

增加辅助构件法是指当原有构件承载力不足或遭破损时，可在原有结构上增加新的受力构件或替换原构件，如增设纵梁、横梁、拱肋、拉杆等。

对于梁式桥，在墩台地基安全性能好，并具有足够承载能力的情况下，可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁或横梁。这些新梁与旧梁相连接，共同受力。由于荷载在新增纵梁或横梁后的桥梁结构中重新分布，使原有梁中所受荷载得以减少，由此使加固后的桥梁承载能力和刚度得到很大提高。

对于拱式桥梁，新增主拱肋可大大提高桥梁的承载能力及刚度。同时当拱圈产生纵向裂缝时，在跨中、1/4跨度处和拱脚附近设置横向拉杆加固，能有效防止裂缝继续发展。拉杆的数量视裂缝情况和跨度大小而定，裂缝严重、跨度大，则拉杆宜多，否则反之。

4改变结构体系法

改变结构体系法就是通过改变结构的受力体系，改善结构受力，提高桥梁的承载能力。

对于梁式桥，主要有以下几种措施：①八字撑架加固法：在简支桥孔设置钢制或钢筋混凝土制八字撑架，在原桥上部增设两个支承，使原一跨简支梁变为三跨连续梁；②连续体系加固法：将原多跨简支梁的梁端翼缘连接起来，使受力体系由原来的简支转变为连续，从而改善结构的受力性能；③改桥为涵加固法：对于跨径较小的桥梁，在不影响通航和排洪能力的情况下，可用改桥为涵的方法加固。

对于拱式桥而言，主要有两类常用措施：①梁拱结合体系加固法：清除拱上建筑及实腹范围内填料，降低拱顶断面高度，浇筑钢筋混凝土桥面板或预应力混凝土桥面板，并用混凝土将拱上建筑与桥面板相结合，使原来单一的拱式体系转化为梁拱体系，使整个体系向柔拱一刚梁转化；②转换桥形加固法：将箱板拱、箱肋拱式拱桥转换成拱桁结合拱或者将箱板拱、箱肋拱、双曲拱和石拱桥转换为刚架拱。

5结语

城市桥梁维修加固的形式多种多样，随着新材料的应用、科学技术及计算理论的进一步发展，还会出现更多的桥梁加固新技术。当然，各种加固技术也不是孤立的，在加固一座旧桥时，往往是多种技术同时使用，以达到对旧桥加固改造产生最佳效果的目的。在桥梁维修加固的过程中应认真进行方案比选，保证能够最大限度的利用原桥的潜在承载能力，力求在投资最小的情况下创造出最好的维修加固效果。

参考文献：

[1]张俊平、周建宾；桥梁检测与维修加固（第2版）；人民交通出版社；2006-4-1。