公路桥梁施工加固技术分析

于江

摘要：伴随着公路交通运输量日益剧增，超负荷的公路桥梁以及破损、陈旧的路面，早已不能承受新时代的运输要求，技术改造的需求迫在眉睫。本文就以公路桥梁施工加固技术为题，首先分析了桥梁加固改造的技术途径和设计原则，然后提出了目前桥梁加固的常用方法，并举例说明碳纤维在实际工程中的应用，对有效和合理地解决公路桥梁的病害问题具有重要意义。

Abstract： With the growing of highway transport volume， overload highway bridges and damaged pavement already cannot afford the transportation requirements of the new era， and the demand for technical transformation is imminent. With the theme of reinforcement technology of highway bridge construction， this paper analyzes the technical approaches and design principles of bridge reinforcement transformation， then presents the most commonly used methods of bridge reinforcement and illustrates the application of carbon fiber in practical engineering， which is important for effectively and reasonably solving disease problems of highway bridges.

关键词：公路桥梁；加固方案；项目管理

Key words： highway bridges；reinforcement programs；project management

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）28-0172-02

0 引言

随着我国公路建设施工技术的不断进步和发展，再加上我国相关需求的不断增加，我国的公路桥梁面临着很大的挑战，特别是在一些外在因素的刺激下，比如暴雨冲刷、河水腐蚀、运输超重等，长此以往下去很容易出现各种桥梁结构病害。面对这种形势，要想持续保障桥梁的承载能力和抗弯能力等，有必要采取有针对性的桥梁加固措施，帮助更加合理有效的解决公路桥梁的病害问题。

1 桥梁加固改造的技术途径及设计原则

1.1 主要技术途径 桥梁加固技术主要途径包括加强薄弱构件、改变结构受力体系等，其目的都是通过改造桥梁结构的承载能力和抗洪能力，使其符合新时期对桥梁结构的要求，以保证车辆运行安全。

1.2 加固方案确定原则 首先应该结合桥梁的各项实际情况，分析是否应该进行加固，确定加固后应综合分析比较每个加固方法的优劣势，最后制定科学的加固方案。科学合理的加固方案应满足以下条件：加固桥梁方案和重建桥梁方案相比，成本更低，经济效益更高；加固后的桥梁结构符合相关规范标准；加固后的桥梁下部结构完全符合相关设计要求。

2 目前桥梁加固的常用方法

2.1 加大截面加固法 加大截面加固法是指通过增大混凝土结构物的截面面积和配筋来实现桥梁加固的一种方法，该方法的桥梁加固效果良好，但是采用该方法对桥梁进行加固也存在一定弊端，即这种方法对桥梁下部结构有特定需求，只有满足相关要求才能选用这种方法。

2.2 粘贴钢板加固法 粘贴钢板加固法其原理是以树脂粘接钢板与混凝土的结构加固法，该方法有利有弊，优势是施工快速、影响因素少、施工效果稳定、几乎没有湿作业等，劣势是该方法对胶粘工艺和工人的业务能力具有极高的要求，只有具备比较成熟的条件，才能选用此方法。

2.3 体外预应力加固法 这种方法是利用外加预应力的钢拉杆对结构进行加固进而实现桥梁加固的目的。该方法的优势是能够有效减少工期、施工效果良好，不足之处是这种方法对结构外观的影响很大，因此在实际的施工中这种方法比较少见，但对于那些空间占用比较小，但对桥梁的承载力、刚度和抗裂性要求很高的结构来说，体外预应力加固法是不错的选择。

2.4 置换混凝土加固法 置换混凝土加固法和加大截面法具有同样的优点和缺点，优点是都不对周围环境造成影响，缺点是实际施工中湿作业时间会很长。

2.5 粘贴FRP加固法 粘贴FRP加固法属于新兴的加固方法，该方法是用特定的材料，比如粘贴树脂或浸渍树脂等，将高强度或高弹性模量的纤维复合材料粘贴在桥梁混凝土构件表面，通过使修复材料和原构件形成整体共同受力的方式来达到桥梁加固的目的。

目前常见的FRP材料主要有：碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）、芳纶纤维（AFRP）等，本文主要讨论的是碳纤维（CFRP），重点讨论了其加固方法和实际应用效果。

3 应用实例

20世纪70年代初安徽省建立了一座桥：上部结构为4孔跨径L=16.8m的少筋微弯板工字梁组合的装配式钢筋混凝土梁结构，无横梁，桥面净空为净—7m+2×0.25m，下部构造为钢筋混凝土双柱式灌注桩墩及重力式桥台。

设计其原桥上部构造时采用的依据主要是《少筋微弯板与工型梁组合的装配式钢筋混凝土上部构造试用图纸》，设计荷载为汽—13，拖—60。

3.1 加固前病害勘查 只有对整个桥梁结构的各项情况了如指掌，才有可能制定出科学合理的加固方案，因此加固前的病害勘查是十分有必要的，需认真了解和掌握桥梁结构的各项情况，对桥梁结构的实际损坏情况做到心中有数。

3.1.1 主梁 在实际的病害勘查中发现主梁存在很多问题，具体如下：各部位尺寸沿跨径存在不一致的情况；主梁上存在多个裂缝，并且形式不一，增加了加固施工的复杂性，其中单根主梁最多有五十一条裂缝，最宽的是4mm。

3.1.2 其他 除了上述主梁中存在的问题，该桥梁结构中还存在以下问题：支座被严重腐蚀；微弯板底部很粗糙，局部有细微裂纹等。

3.2 加固设计 在做好加固前病害勘查的基础上进行加固设计，如此加固方案会更加有的放矢。

主梁加固时采用的是CYMAXL300—C碳纤维片材，其性能指标为：设计厚度0.167mm；弹性模量236GPa；抗拉强度标准值4108MPa；抗拉强度标准偏差40MPa；抗拉强度平均值4233MPa。在实际计算中，材料的抗拉强度设计值取用折减系数0.8。经计算，主梁跨中底部碳纤维材料最适宜的厚度是0.25mm，因此采用两层。加固设计见图1所示。

3.3 加固要点 ①在进行支座更换工作之前，应先用五个液压千斤顶将整孔梁一端整体同步顶起。然后在此基础上，将旧支座取出，同时将支座周围环境的异物清理干净，并用环氧树脂抹平。需要注意的是在正式施工前，必须保证新支座的质量符合相关质量标准，且严格依照相关规范标准进行操作，确保安装新支座工序的安全性和科学性。②若裂缝宽度>0.2mm，应采用化学灌浆修复；若裂缝宽度<0.2mm，应采用表面涂抹修复裂缝。③应该按照从梁底至梁肋顶部方向对碳纤维材料进行粘贴施工。应严格依照相关的规范标准进行操作，在施工前应做好充分的准备工作，将混凝土表面清洗干净，并且在施工过程中严密观察各项操作是否符合要求，只有当一个工序达标后，才能进行下一步骤的操作，直到整个施工项目结束。

3.4 评定 为检验采用碳纤维材料进行加固的施工效果，进行了相关实验，检测了混凝土、钢筋和碳纤维加固后的各项参数，结果如表1。

分析表1发现，与其他加固材料相比，使用碳纤维材料加固后的桥梁结构承载潜力更大，因此采用碳纤维材料进行桥梁加固效果良好，是科学可行的。

4 结束语

本文通过具体的加固实例验证了在桥梁加固施工中采用碳纤材料是可行的，能有效实现桥梁结构加固的目的。然而由于这项工艺在我国的应用并不多，存在很多不完善的地方，相信经过更多工程实践检验和完善，未来会有更大的应用前景，取得良好的经济和社会效益。

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