浅谈低等级公路旧桥常用加固方法

浅谈低等级公路旧桥常用加固方法

彭军

云南宏程卓越建设工程技术有限公司云南安宁650300

摘要：低等级公路旧桥由于桥梁本身设计汽车荷载等级较低，加之部分桥梁由于历史原因，施工质量较为粗糙，在目前车密度以及吨位不断增加的形势下，桥梁负荷日趋加重，出现了较多危桥。此外，低等级公路由于养护费较少，大部分危桥只能进行加固处理，本文通过对旧桥常用加固方法进行对比分析，可为低等级公路桥梁加固提供参考。

关键词：低等级公路；旧桥加固

1.引言

随着国民经济的高速发展，偏远地区、农村地区发生了翻天覆地的变化。然而，随之而来的是原先车流稀疏的低等级公路，其交通量、车辆载重量也日趋增加，低等级公路旧桥的通行能力和承载能力面临着前所未有的挑战，许多旧桥技术状况等级处于3、4类，有的甚至已达5类，不得已做封闭交通处理。此外，低等级公路由于养护费较少，大部分危桥只能进行限载及必要的加固处理，可见采取适宜的加固处理方法，对于旧桥的安全运营与维护是十分重要的。

2.旧桥常用加固方法

我国低等级公路桥梁多为上个世纪七、八十年代修建，由于受当时经济及技术条件的限制，常见桥梁类型多为圬工拱桥以及钢筋混凝土板、梁桥，而且任何加固方法都是基于消除或降低病害影响而言的，鉴于此，本文主要讨论这三种类型旧桥常见病害及对应加固方法。

2.1圬工拱桥

圬工拱桥典型病害主要集中在如下三个方面：a.基础变位；b.主拱圈开裂、变形；c.侧墙开裂、外鼓变形，腹拱（孔）开裂、变形。

2.1.1主拱圈的加固

①板拱增大截面加固法[1]：即在原拱腹增设钢筋混凝土板拱加固，新增板拱的厚度不宜小于150mm，加固前对全桥裂缝部位进行压浆处理，后紧贴原有拱圈下部浇筑新拱圈，该方法实施时需架立模板等，相对繁琐，但该种方法能有效提高构件承载力及刚度、且不中断交通，目前应用比较普遍。另外若架设模板有困难时，亦可采取锚喷混凝土加固法，该种方法实际是“新奥法”隧道施工法在桥梁加固中的应用，其实质仍然是增大截面加固法，加固设计时一般仍采用加大构件截面的方法进行内力计算，其包括两部分：首先是对裂缝部位进行压浆处理后将锚杆锚入拟补强部位内，挂上补强钢筋网，然后在喷射一定厚度的混凝土，形成与原结构共同承受外荷载作用的组合结构，该种方法主要是施工快速、经济可靠、不中断交通等特点。

上述方法使用时若原桥台地基承载力较低，可采取河床内浇筑仰拱的方法处理。

②拱肋增大截面加固法：肋拱加固方法较为实用的仍然是增大截面法，一般是在拱背和拱腹现浇钢筋混凝土层，主要目的是增大构件受压区和受拉区截面的面积，从而提高构件的的抗拉压能力[2]。通常采用沿原主拱圈增设套箍或U形箍的方式，形成复合拱圈，由于侧压限制作用，使得构件处于三向受力状态，可明显提高受压构件承载力。

③粘贴钢板加固法：在使用环氧胶浆粘贴前一般先在主拱圈上按一定间距凿孔并埋入螺栓，然后将预先钻孔的钢板通过螺帽紧固在拱上，但此种方法涉及特殊形状钢板，故在加工、成型方面有一定的困难，且有时粘贴附着不够密贴，影响加固效果。

2.1.2拱上建筑的加固

①实腹拱侧墙的加固：侧墙的病害多以开裂为主，处理时先对裂缝进行灌浆处理，后对裂缝采用骑缝钢筋予以锚固，增强裂缝两侧结构的整体性，现场处理时应在骑缝钢筋上挂钢丝网，并涂抹一层4～5cm厚环氧树脂砂浆予以保护。

②空腹拱腹拱（孔）加固：一般拱式腹孔的加固方法与拱圈的加固相似，梁式腹孔的加固主要与混凝土梁的加固方法类同。

2.1.3基础加固

墩台基础的加固主要针对沉降、滑移、倾斜以及提高桥台抗推能力几个方面而言；通常可采取以下措施：

a.对于基础承载力不足引起的沉降变形过大的刚性基础，通常采用扩大基础加固法；对于承载力不足的桩基础，一般采用在原有桩基周围加打桩或打入预制桩的方法。当然若基础下地基深层存有软卧层等不良地质时，可采用注入水泥浆的方式进行相应处理。

b.桥台滑移倾斜的处理鉴于造价等因素考虑，可采用浇筑轻型扶壁支撑、增设辅助挡墙以及减少桥台台背填土侧压力的方法。

c.提高桥台抗推能力常用以下3种方法[1]：①在拱桥桥台两侧加设钢筋混凝土实体耳墙，并将耳墙与原桥台用钢销链接起来，增大桥台基础面积，加固后既增加了竖向承压面积，又由于耳墙的自重增加桥台抗水平推力的摩阻力。②在台前加建新的扩大基础，并将新的主拱圈加在基础上，新老基础之间用钢销进行连接，有条件时在新基础下可设几根短桩。

2.2混凝土桥梁常用加固方法

钢筋混凝土板、梁桥主要病害主要体现在如下3个方面：结构性裂缝、钢筋锈蚀及混凝土破损。针对上述病害，从实际出发，较为适宜的加固方法概括起来主要有以下几种：

2.2.1截面增大法

截面增大法是在原结构或构件上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土层，进而提高结构刚度的一种加固方法。主要有加厚桥面板、加大混凝土梁肋的高度和宽度两种方式。对于混凝土板桥而言，除板构件有严重破损继而丧失改造潜力外，对于解决跨中开裂、抗弯刚度不足等问题，该方法是较为有效的。当然应引起注意的是新旧混凝土结合这个薄弱环节，即界面的抗剪强度。对于解决这个问题一般采用植筋技术，使得界面的抗剪强度由界面混凝土内部结合力、界面摩擦力、植筋的抗剪力共同提供。

对于低等级较小跨径的T梁桥，若梁肋开裂程度较轻（开裂较为严重时改造后原构件受压面积减小加固潜力底），截面增大加固法加固后桥梁刚度明显提高，且也能显著改善结构承载能力。当然也存在一定弊端，如混凝土构件的几何尺寸增大、一期恒载增加、施工周期加长等。

2.2.2粘贴钢板、高强纤维材料法

无论是粘贴锚固钢板，还是高强纤维材料（碳纤维布、FRP复合材料），基本思想都是用环氧树脂粘结剂将增强材料粘贴或锚固+粘贴在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以代替原结构受力材料，一定程度上提高构件承载能力。通常以树脂等粘结力较好的粘接剂将增强材料与混凝土结构胶结为一体。该法施工快速、现场基本无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对加固构件服务功能影响较小，无需对结构进行卸载，可带载加固，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，因此该方法在土木工程中应用较为广泛。

上述方法中无论是粘贴碳纤维布、钢板还是其他高强纤维复合材料，其总体而言都是一种被动加固措施，仅为了约束裂缝的发展，间接提高结构的抗裂能力，但对梁体的承载能力提高是有限的。特别是对于荷载作用下梁的变形相对较小的部位，粘贴材料应变增量很小，故加固效果是有限的，若条件允许可采用高强纤维复合材料预应力加固。

2.2.3喷涂、置换混凝土加固法

喷涂混凝土加固法[3]是在原有结构上喷涂一层高强混凝土，以恢复对钢筋的保护，提高已剥离或劣化的混凝土强度，提供美观表面的功能，是目前常用的维修加固方法。该方法与上述加大截面法相似，但弊端是存在施工的湿作业时间较长，仅适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

3.结语

无论何种加固方法，都有其特有的局限性，而实际应用时，同一构件病害可能多种多样，单一加固方法往往不能满足加固的要求，通常可能需要复合加固的方法才能有效解决现实问题，而低等级公路旧桥往往养护经费较少，如何能高效、经济的解决这些问题，也是该类型旧桥加固研究的主要内容和方向。

参考文献：

[1]张劲泉，王文涛.桥梁检测与加固手册（上）[M].北京：人民交通出版社，2007，1

[2]刘志勇.谈钢筋混凝土肋拱桥加固技术[J].工程技术，2014，12：92

[3]王金辉，封浪，邹北平.混凝土桥梁加固综述及加固实例[J].湖南交通科技，2006，32（3）：130-133