浅析道路桥梁的加固改造方案及管理
2011-09-26 来源：中国百科网
随着我国社会经济和交通运输事业的快速发展，过去年代修建于各地城镇和各级公路上的桥梁，负担着十分沉重的交通荷载及繁重的交通量。当时社会发展较缓，缺乏前瞻和预见，桥梁投入运营使用之后，运营管理的长期滞后，管养制度建设和队伍建设长期被忽视，管养费用被挤占、挪用，运营车辆长期普遍超载和严重超载未得遏制，桥梁的技术状态未得到及时、细致的观测掌握。在寒冬酷暑、暴雨烈日、洪水冲刷、车船撞击的多年影响下，使得为数众多的农用、公路及城市桥梁，发生了各种大大小小的病害，如桥面破损、栏杆断裂、伸缩缝损坏、桥头跳车、梁板或拱体裂缝、砼剥落、钢筋钢索锈蚀、钢结构裂纹锈烂、墩台断裂位移、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，已经破坏了桥梁的正常良好状态。这种不良状态，除将大大缩短桥梁的使用寿命之外，有的已经威胁着过往人车的安全而成为危桥，成了政府、管理部门和人民群众关注、担心的大事。
一、桥梁病害成因
桥梁结构应具有足够的强度，以承受作用于其上的重力和附加力；结构各部必须具有足够的刚度，以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形；结构各部尺寸必须具有适当大小，以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲，丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性，致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害，其具体原因如下：
1．原设计荷载偏低，交通发展后车辆荷载增大，桥梁因承载能力不足而产生病害。
2．结构设计中存在缺陷，如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理。
3．桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施。
4．不重视桥梁后期养护工作，没有及时消除己产生的病害。
5．洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。
6．地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。
二、桥梁加固的一般流程
在桥梁结构发生病害后，需要采取措施进行加固维修或者更换。桥梁加固工程一般应遵循以下工作程序：
结构可靠性鉴定—加固方案确定一加固设计一施工组织设计一施工一验收。
结构可靠性鉴定，主要是对病害结构的病情诊断。加固方案好比处方，加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程。加固施工是对被加固结构按加固设计进行加固的施工过程，对于大型结构加固，为确保质量和安全，施工前应编制施工组织设计。
三、桥梁加固增强技术
桥梁的增强改造可以分为裂缝修补和对桥梁结构的加固增强，下面介绍其特点及其适用的场合。
（一）裂缝修补技术
裂缝修补的目的在于恢复结构物的防水性和耐久性，主要技术有：
1．表面处理法，在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。对于宽度发生变化的裂缝，要设法使用有伸缩性的材料。
2．注浆法，在裂缝中注入树脂或水泥类材料，以提高其防水性及耐久性。主要注浆材料是环氧树脂，多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法与钢钉并用，可以增强裂缝部位的整体性，是一种防止裂缝继续发展的好办法。
3．充填法，这是一种适合于修补较宽裂缝的方法。具体做法是沿裂缝凿一条深槽，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。
4．表面喷涂法，喷浆修补是一种在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层，来封闭裂缝的修补方法。喷浆前，需要把结构表面的剥离部分除去，再用水冲洗清洁，并在开始喷浆之前把基层湿润，然后再开始喷浆。
5．粘结钢板封闭法，当钢筋砼构件产生主拉应力裂缝时，可对裂缝先进行处理之后，再在裂缝处粘结钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。
（二）桥梁加固增强技术
1、桥梁上部结构加固技术
（1）桥面补强层加固法
在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，一般先凿除桥梁面，使其与原有主梁形成整体，达到增大主梁有效高度、改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁的承载能力的目的。
（2）增大截面和配筋加固法
当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法，这种方法是在梁底面或侧面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗弯强度，从而提高桥梁的承载力。该法广泛应用于桥梁及拱桥拱肋的加固。
（3）锚喷砼加固法
借助高速喷射机械，将新砼混合料连续地喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，凝结硬化面形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面和补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。
（4）粘贴钢板加固法
当交通量增加，主梁出现承载力不足或出现严重腐蚀的情况时，梁板桥的主梁会出现严重的横向裂缝。采用粘结剂及锚栓，将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，达到提高梁的承载力的目的。这种加固方法的特点是：
①需要破坏被加固的原结构尺寸；
②工艺简单，施工质量较容易控制；
③施工工期短。
（5）增设纵梁加固法
在墩台地基安全性能好，并具有足够承载力的情况下，可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁，新梁与旧梁相连接，共同受力。由于荷载在新增主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力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或者两侧时，则兼有加宽作用。
为保证新旧砼能够共同作用，必须注意做好新旧梁之间的横向连接。
（6）拱圈增设套拱加固法
在原主拱圈腹面下增设一层新拱圈，即紧贴原拱圈底面上，浇注或锚喷混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一个新拱圈。
2、桥梁下部结构加固技术
（1）扩大基础加固法
此法适用于基础承载力不足或埋深太浅，而墩台又是砖石或砼刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。
（2）增补桩基加固法
当桥梁墩台基底下有软卧层时，墩台发生沉陷；对此采用增补桩基加固法是一种常用而且有效的方法。这种方法是：在桩式基础的周围补加钻孔桩等，以此提高基础的承载力，增强基础的稳定性。
（3）钢筋砼套箍或护套加固法
当桥梁墩台由于基础埋深不够，或因施工质量控制不严等原因，导致墩台开裂时，有时会出现贯通裂缝，可采用钢筋砼围带或钢箍进行加固。
（4）桥台新建辅助挡土墙加固法
由于桥台台背水平土压力过大，引起桥台倾斜，应在台背之后加建一挡墙，以抵御过大的土压力。
（5）墩台拓宽加固法
利用桥梁基础，靠墩台盖梁挑出悬臂加宽部分，以便安装的上部结构。此种情况为只加宽墩台上部的盖梁，墩台身和基础则不需予以加固。
（三）桥梁结构加固新技术——锚喷
随着施喷机具的发展以及速凝剂的采用，人们把喷射硷与锚杆、钢筋网等配合起来使用，促进了锚喷技术的完善。实践证明，锚喷技术完全可以应用于桥梁上部结构的加固增强。喷射硅的性能喷射硅在工艺材料及结构等方面与普通现浇硅相比有许多优点。施工中需加入速凝剂，因而又具有快凝、早期强度高的特点；锚喷技术不用或只用侧向模板，其运输、浇注、捣固合并为一道工序、设备简单、占地面积小、施工机械化程度高、速度快、效率高、节省劳动力；可设计性强，即按照加固整治的实际需要可在拱腹下施喷形成各种结构类型；不中断交通。
四、公路桥梁的管理
加强公路桥梁的管理并进行维修和加固，使其处于正常的工作状态，充分发挥桥梁的作用，是公路管理部门的一项主要任务。对于桥梁的超限运输管理工作具有工期短、要求高、工程量较小、前期工作量大等特点，公路超限运输一般是为国家或省的重点建设工程服务，我们的初步经验是：
①对于经常过大件的路段，应对改路段上的大小桥梁进行重点检查和管理，收集原始档案材料，掌握其动态，针对其技术和承受能力编制相应的加固处理方案，需要报批的及时按程序报批；
②在施工中针对其技术严格按照业主已批准的加固方案进行施工，注意抓重点、制约工程：
③重视加固工程的原始资料的收集和整理工作，为今后的加固工程积累经验；
④充分调动基层单位的积极性，正确处理责、权、利的关系。公路桥梁的维修加固同样属于桥梁工程，不能重建轻养，桥梁的加固比新建还难，因为桥梁的维修加固，没有现成的规范，更没有可供使用的标准图，桥梁的病害又错综复杂，病害原因难以确定。因此应充分重视公路桥梁的管理工作，加大资金投入，使其保持良好的工作状态，确保公路运输的安全。
桥梁工程的同行们在铁路、城建、公路系统从事着桥梁、水文、建筑和其它土木工程的养护维修、科研、试验、检定、大修加固、施工、设计以及建设管理工作中总结经验，已积累了丰富的实践经验。希望同行们对为数众多的病桥、危桥有所分析和研究，并实施加固设计和施工，对为人们工作的超期服役的桥梁，实行“救死扶伤”，让中国传统文化中的有德之物——桥梁，健康地继续为人们工作和造福。
