旧桥加固技术
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摘要：很多旧桥由于设计荷载等级低，超载及其他因素，桥梁的安全性和耐久性受到严重影响，为了延长桥梁的使用寿命和状况，必须对其进行加固改造处理。本文简要介绍了旧桥加固技术的各种方法和某高速公路跨河特大桥的加固改造设计。
关键词：旧桥加固；增大构件截面加固；体外预应力加固；改变结构体系加固
中图分类号：K928文献标识码： A
前言
自20世纪70年代以来，我国着手对旧桥加固改造技术进行研究。对公路旧桥的检测、评价和加固方法进行了研究和工程实践，旧桥加固技术得到了长足发展，并取得了良好的社会效益和经济效益。而2008年国家出台了第一份行业推荐性标准《公路桥梁加固设计规范》和《公路桥梁加固施工技术规范》，使得桥梁加固有了共同遵循的规范。
1.旧桥加固技术
在旧桥加固改造工程中，每座桥旧桥梁的情况各不相同，具有各自不同的特点，但也存在一定的共性，常用的加固、改造技术和方法主要有以下几种：
1.1增大构件截面加固技术
（1）桥面补强加固法
将原有的桥面铺装拆除后，在梁顶面加铺一层钢筋混凝土面层，使其与原有主梁形成整体，共同受力，达到增加主梁高度、增大梁的抗压截面以及提高抗弯刚度的目的，从而提高桥梁的承载力和抵抗变形的能力。
（2）增大构件截面和配筋加固技术
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、增加配筋、提高配筋率加固，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。其主要适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受压构件，有比较成熟的设计施工经验，不足之处主要是构件截面增大导致结构自重增大，施工工期长，施工空间大。
1.2粘贴加固技术
（1）粘贴钢板加固技术
粘贴钢板加固法采用粘贴剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱位置，使其与结构形成整体，设计成仅承受轴向应力作用，已达到提高梁的承载能力的目的。适用于钢筋混凝土受弯、受拉和偏心受压构件。该方法不需要破坏被加固的原结构的尺寸，施工工艺简单，施工质量较容易控制，施工工期短。不足是钢板端部加强锚固时需细致，使用中防腐养护任务突出。
（2）粘贴纤维复合加固技术
该方法适用于钢筋混凝土受压柱，以提高延性、耐久性的加固；亦可用于梁、板的加固；不适用于素混凝土构件（含配筋率不满足最小配筋率的的构件）以及受冲剪作用和支座局部承载力不足的构件。纤维复合材料为承拉材料，应将其沿受拉方向或围束粘贴。纤维复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、耐久性好、强度重量比大、施工便捷、加固后结构承载力明显提高等优点。不足是该材料一般各向异性、抗剪强度低，防火性较差，对施工要求严格，而且工程造价较高。
1.3体外预应力加固技术
体外预应力（简称体外索）加固是通过增设体外预应力索（包括钢绞线、高强钢丝束和精轧螺纹钢筋）对既有混凝土梁体主动施加外力，以改善原结构的受力状况的加固方法。主要由预应力钢筋（束）、锚固系统、转向块或滑块、水平束减震装置和梁体组成。可用于钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁、连续梁及连续刚构桥，可改善构件的抗弯、抗剪性能，可用于加固上部的梁结构，加固桥墩及索塔部位以及无法加固或加固效果不理想的较高应力下的大跨径桥梁。体外预应力加固自重增加很小，能够大幅度改善和调整原结构的受力状况，提高承重结构的刚度、抗裂性能，且对墩台及基础受力状况影响很小，可节省对墩台及基础的加固；对桥梁营运影响较小。不足是体外索要具有可更换性和很好的防腐性，体外索后期养护会产生一定的费用；体外索预应力损失的计算与常规体内预应力钢筋有所不同，计算时需注意。
1.4改变结构体系加固技术
该方法采用一定技术措施改变原结构受力体系，降低控制截面内力，提高桥梁结构整体承载能力，是一种变被动为主动的加固方法。它包括将多孔简支梁改为连续梁，将单孔简支梁改为支撑梁，将中、下承式拱改为拱—斜拉组合体系，将连续梁、连续刚构桥改为矮塔斜拉桥，将带挂梁T形刚构改为连续刚构以及其他增设构件（杆件）而使原结构受力体系发生改变的方法。经常与增大截面法、粘贴加固法等综合使用。其中简支变连续加固和增设支承结构加固是传统而成熟的加固方法，而索塔加固组合体系加固、采用斜拉索加固梁式桥及其他外力体系加固桥梁尚处于探索中，如需采用需要进行专门的研究论证。
（1）简支变连续加固技术
简支变连续加固是将相邻简支梁墩顶部位结构上缘纵向用普通钢筋或用预应力钢筋加以连接，并现浇接头混凝土形成结构连续体系。该法可提高结构承载力，增大结构刚度，减小挠度，加固效果好，需要注意的是简支变连续后应对中间支点梁段的抗剪能力进行验算，必要时对其抗剪区进行加固处理；支点连续构造的纵向受力钢筋（预应力钢束）要有足够的布设长度，而且此处桥面的防裂和排水也很重要，不足之处是一般会拆除并重新铺装部分桥面，增加了工程量和费用，加固效果受支点连续构造处的施工质量影响较大。
（2）增设支承结构加固技术
增设支承结构加固是通过在原结构下增设支承结构及构件，减小被加固结构的跨度或位移，来改变结构不利的受力状态，以提高其承载力，按支承结构及构件受力变形性能的不同分为铰支加固和固结加固。铰支加固是主梁与新构件以铰形式连接，支座位置由该点主梁截面所容许承担的弯矩和剪力来确定。该法适用于对外观和使用功能要求不高的梁板等结构的加固，具有加固效果好、简便、可靠、易拆的优点，可临时性加固严重超载的桥梁，常用于抢修工程。不足之处在于桥下施工影响通航，加固后结构占用桥下空间，减小了桥下的净空。
常用的还有增设主梁加固、喷锚混凝土加固和增加横向联系加固等，要对加固后的桥梁进行检测和观察，以确定加固的效果，上部结构通常采用静载或动载试验，将试验结果与加固设计的计算结果进行对比，判断加固成功与否；下部结构不便进行荷载试验，通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。
2.工程实例
某高速公路跨河特大桥全长1163.5m，宽24.2m，下部结构为双柱式墩或独柱墩，桩径为120cm、150cm、180cm三类，主桥跨径为5×35m，北岸引桥由3联6孔20m一联的连续工字梁、2联4孔20m一联的连续工字梁及183.5m的连续箱梁组成，南引桥由2联7孔一连联的连续工字梁组成，北岸跨公路段K10+908.5～K11+092.0段合计183.5m为31.5+35.0+50.5+35.0(30.0)+31.5(36.5)m(括号内为左幅尺寸，括号外为右幅尺寸)的连续预应力箱梁。每跨由8片预应力工字梁组成，先简支后连续，20m桥面板为现浇，桥面铺装为8cm的钢筋混凝土。该桥于1996年8月建成通车,已运营十几年，随着高速公路交通量的不断增长，超载车辆普遍增加，桥梁的结构安全受到了威胁。主要表现为：各孔跨中附近底板U形裂缝，底板纵向裂缝，腹板竖向裂缝等；结构验算分析也表明，箱梁底板压应力储备不足，只能满足规范规定的预应力B类构件的要求。现对其进行加固设计处理：
（1）桥梁结构出现的裂缝压浆或封闭；
（2）在主桥箱梁内布置体外纵向预应力钢束改善桥梁的受力状况，提高桥梁结构承载力，增加截面的压应力储备；
（3）引桥横隔板裂缝粘贴钢板补强；
（4）主桥腹板外侧出现的斜裂缝、桥底板外侧出现的纵、横向裂缝粘贴碳纤维布补强；
（5）支座部分脱空加垫薄钢板，支座变形、老化的更换；
（6）蜂窝、麻面、空洞的凿毛、砼填充；对掉块、露筋的凿除、清洗、环氧砂浆修补；
（7）20m和15m工字梁腹板增设剪力槽、梁端和隔板增大截面加固处理、隔板增设横向预应力钢筋；
（8）盖梁上增设防震锚栓。
3.结语
随着经济的发展和时代的进步，人们对桥梁的结构安全和耐久性越来越重视，桥梁加固技术得到了长足的进步，但是随着越来越多的桥梁进入运营使用阶段，旧桥的加固与改造的任务更加艰巨。应该积极引进和开发旧桥加固、改造的先进技术、材料和设备，合理确定加固、改造方案，尽可能的延长桥梁的使用寿命，发挥桥梁的最大作用，让有限资金发挥更大的效益，使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。
参考文献：
[1]谌润水，胡钊芳，帅长斌.公路旧桥加固技术与实例.北京.人民交通出版社.2001.10
[2]张俊平，周建宾.桥梁检测与维修加固.北京.人民交通出版社.2006.04
[3]税银平.对桥梁加固技术的探讨.魅力中国.2009.第7期
[4]梁建.公路旧桥的加固与管理.公路.2001.第四期
作者简介：
贺红军，男，1983.10，中国市政工程中南设计研究总院有限公司，工程师。
黄玲玉，女，1984.9，中国市政工程中南设计研究总院有限公司，工程师。