・３６・ 北 方 交 通 浅谈桥梁改造加固 刘洪凯 （沈阳建筑大学，沈阳１１００２０） 摘要：从对桥梁结构病害检测分析基础上，分清加固性质，明确加固目的，确定加固方法，并提出预应力主动 加固技术是承载力加固的首选方案，阐述了高强复合纤维的材料在桥梁加固中的合理应用。 关键词：桥梁；改造；加固 中图分类号：Ｕ４４５．７＋２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—６０５２（２００８）０９—００３６～０２ １ 分清加固性质，明确加固目的 方法的综合利用，通过调整内力，尽量减轻原梁负 在对桥梁结构病害检测分析和鉴定评估的基础 担，将加固补强工作量压缩到最小。 上，分清加固性质，明确加固目的，根据技术经济条 ２积极推广预应力主动加固技术是承载力加固的 件和使用要求，有针对性地制定方案，是桥梁改造加 首选方案 固方案设计的重要内容。根据桥梁病害检测和评定 预应力技术是２Ｏ世纪最具革命性的结构构思， 结果，桥梁结构加固应分为承载力加固、使用功能加 已广泛用于土木和建筑工程。针对桥梁带载加固后 固、耐久性加固和抗震加固等四种情况。在实际工 加补强材料应变（应力）滞后的先天不足，预应力加 程中，可能是几种不同性质的加固兼而有之。特别 固技术在桥梁加固中的应用具有更为特殊的意义。 是承载力加固和耐久性加固通常是同时进行的。 预应力加固从根本上解决了后加补强材料应变（应 桥梁加固补强的方法很多，基本上可划分为两 力）滞后问题，可以充分发挥后加补强材料的高抗 大类： 拉性能，提高材料的利用效率；由于预加力的作用改 （１）改变结构体系，调整结构内力，减轻原梁负 善了原梁的应力状态，可以提高原梁的承载力和抗 担。例如：加斜撑减少梁的跨度、简支梁改为连续 裂性能。目前用于桥梁结构的预应力加固体系主要 梁、增加纵梁数目，调换梁位、加大新建边梁截面尺 有三种： 寸、调整活载横向分布系数，减轻原梁负担等。 （１）体外预应力加固体系 （２）加大截面尺寸和配筋，加固薄弱构件。加固 体外预应力加固是将具有防腐保护的预应力筋 薄弱构件按加固部位又可分为： 布置在梁体的外部（或箱内），对梁体施加预应力， ①受拉（或受剪）区加筋类：在构件的受拉（或 以预应力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内 受剪）薄弱区增设抗拉（或抗剪）补强材料，用以提 力，达到提高承载力和改善使用功能的目的。 高构件的正截面抗弯（或斜截面抗剪）承载力。例 体外预应力加固是目前桥梁加固采用较多的方 如：补焊钢筋、粘贴钢板和粘贴高强复合纤维材料 法之一。特别适用于大跨径预应力混凝土连续箱梁 （碳纤维、芳纶纤维）等。 桥和连续Ｔ构箱梁桥的加固，其关键技术是体外预 ②受压区加混凝土类：在构件受压薄弱区加大 应力筋的锚固、转向和防腐保护问题。 截面尺寸，增设受压钢筋，以提高构件的抗压承载 由哈尔滨工业大学交通科学与工堤学院设计的 力。对抗弯承载力不足的桥梁，采用加厚桥面板的 吉林省松原市松花江大桥（南岸主跨为４８．１ｍ＋ 办法，对受压区进行补强，考虑后加混凝土层参与主 ４９ｍ＋４８．１ｍ预应力混凝土连续箱梁，北岸主跨为 梁工作，梁的有效高度增加，亦可问接达到提高正截 ４８．１ｍ＋３ Ｘ４９ｍ＋４８．１ｍ预应力｝昆凝土连续箱梁） 面抗弯承载力的目的。受压区加混凝土类加固构件 加固工程是首次采用可换可调型体外预应力锚固体 设计时可不考虑分阶段受力的影响。 系加固的工程实例。该桥加固设计考虑问题较为全 桥梁加固设计首先应分清加固性质，明确加固 面，构造细节处理得当。布置在箱内的体外预应力 目的，有针对性的选择加固方法，并应注重各种加固 筋采用靠植筋技术固定于原混凝土梁体上的钢锚箱 第９期 刘洪凯：浅谈桥梁改造加固 ・３７・ 锚固。钢锚箱体积小，施工方便，靠植筋锚固工作安 ①粘贴高强复合纤维加固机理和加固效果分析 全可靠。锚具采用柳州建筑机械总厂ＯＶＭ．ＴＳＫ可 粘贴高强复合纤维加固法是采用环氧树脂胶 换可调型体外预应力锚具。该锚具的特点是可以重 （或其它建筑结构胶），将高强复合纤维布（或板）直 复调整体外预应力筋的拉力。为以后桥梁的维护提 接粘结在被加固构件抗拉（或抗剪）薄弱部位，与被 供了极大的方便。该桥加固工程于２００５年１Ｏ月完 加固结构形成整体，共同受力，提高结构的抗弯（或 成，加固后进行动、静载试验表明加固后梁的承载力 抗剪）承载力。采用粘贴高强复合纤维加固，对结 和刚度都有较大提高，加固效果显著。 构的刚度提高不大。因此，对于以控制结构变形为 （２）高强复合纤维预应力加固体系 主要目的的使用功能加固是不适宜的。 采用锚固、粘贴在被加固梁体外部（或箱内）的 后粘贴的高强复合纤维层可以制约裂缝的发 高强复合纤维布条（或薄板条）对梁体施加预应力。 展，间接的提高了结构的抗裂能力；后粘贴的含有多 这种加固体系目前尚处于试验研究阶段，其关键技 层树脂胶和防护罩面胶的高强复合纤维层，可以提 术是解决适应于桥梁现场施工的预应力纤维布 高混凝土的抗腐蚀和碳化能力。因此，对于以延长 （板）的张拉和锚固问题。 结构使用年限为主要目的的耐久性加固，采用粘贴 （３）有粘结预应力加固体系 高强复合纤维加固法还是有一定效果的。 有粘结预应力加固体系是采用锚固于被加固梁 ②缠绕粘贴高强复合纤维约束加固 体上的高强钢丝、２～３股钢绞线或小直径高强度粗 采用缠绕粘贴高强复合纤维对轴向受压构件进 钢筋对梁体施加预加力，然后喷注具有较高抗拉强 行加固可以明显地提高柱的承载力，其工作原理与 度的复合砂浆，将预应力筋与被加固梁体粘结为一 钢管混凝土相似。由于高强复合纤维层的约束作 体，构成有粘结预应力加固体系。 用，在纵向力的作用下，混凝土处于三向受压状态， ３ 高强复合纤维材料在桥梁加固中的合理应用 可以较大幅度的提高结构的抗压承载力。另外，采 用于混凝土结构加固的高强复合纤维材料，目 用高强纤维复合纤维缠绕法或包裹的钢筋混凝土结 前主要有三种：玻璃纤维（ＧＦＲＰ）、碳纤维（ＣＦＲＰ） 构（特别是柱的节点），可明显地提高结构的抗震性 和芳纶纤维（ＡＦＲＰ）。应用较多的是碳纤维和芳纶 能，广泛用于抗震加固。 纤维。高强复合纤维材料的力学特点是：具有较高 ４结论 抗拉强度，应力与应变关系呈完全线弹性，不存在屈 （１）分清加固性质，明确加固目的，根据技术经 服点和塑性区。此外，高强复合纤维材料还具有耐 济条件和使用要求，合理地选择加固方法是桥梁加 疲劳、抗腐蚀等优越的物理力学性能。高强复合纤 固方案设计的重要内容。 维材料在加固工程中的应用形式主要有三种： （２）桥梁带载加固应考虑分阶段受力特点。积 （１）直接粘贴高强复合纤维布（板）加固。 极推广预应力加固体系，从根本上解决后加补强材 （２）缠绕粘贴高强复合纤维约束加固。 料应变滞后问题是承载能力加固的首选方案。 （３）高强复合纤维预应力加固。 （３）采用钢固于被加固梁体上的预应力筋对梁 ２０世纪９０年代以来，高强复合纤维加固技术 体施加预应力，然后喷注高性能抗拉复合砂浆的有 在我国发展很快，在构件的抗拉（或抗剪）薄弱区段 粘结预应力加固体系是全新的结构构思，以其预应 直接粘贴高强纤维布（或板）的加固方法在桥梁加 力筋锚固简单、张拉施工方便和结构耐久性高的技 固中盛行一时。采用缠绕粘贴高强复合纤维对墩柱 术优势，特别适用于中、小跨径钢筋混凝土及预应力 包裹的约束加固也有所应用。 混凝土桥的加固。 Ｓｉｍｐｌｅ Ｔａｌｋｉｎｇ ａｂｏｕｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｏｎ ｔｌｌ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｎａｔｕｒｅ ｉｓ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｉ￣ｏｍｉｎｇ ｐｕｒｐｏｓｅ ｉｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｔｉｌｌ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓ— ｔｒｅｓｓｅｄ ａｃｔｉｖｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｈｔｅ ｆｉｒｓｔ ｐｌａｎ ｆｏｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ，ａｎｄ ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｒｅｔｉｏｎａｌ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｒｔｅｎｇｔｈ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｉｆｂｅｒ ｉｎ ｂｒｉｄｇｅ ｒｅｉｎｆｏｍｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｂｒｉｄｇｅ；Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ