淺析橋梁工程加固技術
2015-07-13
隨著近些年我們國家的經濟快速發(fā)展，交通運輸業(yè)也隨之快速發(fā)展。當然路、橋建設的發(fā)展突飛猛進，對于發(fā)展國民經濟，促進文化交流，也起著關鍵性作用。因此保證橋梁的施工質量是一件至關重要的事情。隨著科學技術的發(fā)展，雖然人們可以采取各種措施保證質量。但是橋梁在各種荷載和外力的作用下，不可避免會逐漸產生損壞。隨著時間的推移，經濟的發(fā)展，上世紀中后期的許多橋梁現今出現的損害和缺陷不可忽視。我們必須正視舊橋所要面對的維修和加固問題。
一、 橋梁病害形成的主要原因
1.1 橋梁設計、施工及運營
筆者經過調查發(fā)現，在現今使用的橋梁中，有些橋梁的設計，完全不符合設計的五項基本要求，特別是在結構尺寸和構造的要求方面。而施工單位在建造橋梁過程中，除施工工藝不按規(guī)定執(zhí)行外，材料的質量，數量上都有一定的問題存在。這些對于減小橋梁壽命，影響橋梁的使用性能方面不可忽視。
1.2 車輛超載、超限
車輛的超載、超限對于減小橋梁使用使用壽命，影響橋梁使用性能方面有著巨大的影響。如果補修不及時，會產生嚴重的后果。
1.3 環(huán)境因素
環(huán)境因素對于橋梁病害的形成不可忽視。特別是近些年氣候條件的變化顯著，更不能忽視環(huán)境對于橋梁病害產生的影響。環(huán)境因素主要包括：溫度、洪水、凍害、風力等。
1.4 地震作用
我國地處環(huán)太平洋地震帶和亞歐大陸地震帶之間，地域寬廣，地震斷裂帶十分發(fā)育，因此地震頻繁，震災嚴重。地震具有突然性和巨大的破壞力的特點。作為交通樞紐的道路和橋梁，對保障交通的流暢有著至關重要的作用，是生命線工程之一。筆者根據調查資料發(fā)現，地震作用對于橋梁的破壞主要有：1）地表破壞引起下部結構破壞；2）下部的基礎破壞失穩(wěn)；3）橋梁各構件的連結失效。
二、碳纖維加固技術
碳纖維加固技術的特點
2.1.1目前在加固混凝土結構中使用的纖維有玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維三種。碳纖維復合材料通常是由碳纖維和其他基本材料復合而成，具有良好的力學性能。力學上優(yōu)良的性能表現在：1）碳纖維復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7－9倍；2）比重小，它的比重不到鋼的四分之一；3）具有耐熱性，可以耐受2000℃以上的高溫；4）熱容量較??；5）優(yōu)秀的抗腐蝕性與輻射性。利用碳纖維的這些特點加固混凝土結構，可以有效提高構件的承載力，抗腐蝕性，耐久性且結構的自重不會有太多負擔。
2.1.2 碳纖維是一種柔性材料，適用范圍廣，形狀多樣?；谔祭w維的這種特點，在一些特殊不規(guī)則結構上更能體現碳纖維的優(yōu)勢。并且這種材料的成型很方便，可以適用在各種結構、各種構件的任何部位，并且不影響結構的外觀。
2.1.3 碳纖維的比重小，質量輕也決定了采用碳纖維復合材料進行加固，施工會更為方便、簡捷，對于加固所需求的空間更少，施工時對橋梁的運營影響也小，工作效率更高，節(jié)約成本。對于最近常運用于橋梁結構的箱梁來說，在內部空間受到限制的情況下也可實施橋梁的加固。碳纖維的比重不到鋼的四分之一，經過這種材料加固后的結構，不僅在自重上增加不大，外觀，尺寸大小等方面也不會有什么影響。進行橋梁加固時，必須考慮加固后的橋梁的通航要求，要保證一定的凈空。比起傳統的加固技術，碳纖維布加固技術在這點上明顯更優(yōu)。
2.2 碳纖維加固技術要點
2.2.1 加固過程中，基層的處理非常重要。基層的處理直接影響碳纖維的粘結質量?；鶎犹幚硪笄鍧?、無浮渣、平整。在使用碳纖維加固結構前，必須要先打磨構件的表面，將表面剝蝕、酥軟的混凝土打磨脫落，在露出完好的結構層后，用碳纖維材料將表面修整平整。需要注意的是，在有裂縫的地方，必須對裂縫進行處理，常見的處理方法有灌漿和封閉處理。
2.2.2 粘貼碳纖維材料時，需要注意粘結的性能，這與滾壓材料是密實度有關系。在粘貼過程中，必須進行多次反復滾壓，盡可能的排除材料間的氣泡，防止氣泡影響粘結的性能。
粘貼材料按以下步驟進行：1）根據需要加固的結構、構件進行裁剪碳纖維布；2）根據相關要求配置浸漬樹脂溶液，并均勻涂抹在需要粘貼材料的部位上；3）用專門的滾筒沿著粘貼纖維的方向滾壓；4）如需進行多層碳纖維材料的粘貼時，步驟與以上三點相同，需注意，最后一層碳纖維布材料的表面需要均勻涂抹并按要求配置的浸漬樹脂溶液。
2.2.3 粘結的質量還和環(huán)境相關，環(huán)境因素主要包括溫度和濕度。溫度過低或過高，濕度過大都是會減弱材料的粘結質量。相關規(guī)范規(guī)定，當溫度小于5℃時，浸漬樹脂固化和強度會受到很大影響，因此必須立即停止施工；而當溫度大于60℃時，就必須采取相關的隔熱防護措施。
三、體外預應力加固法
體外預應力加固法主要運用在各式梁橋的正常使用極限狀態(tài)超限狀態(tài)下的加固。這種方法主要是通過在需要加固的橋體施加體外新的預應力，達到減小梁橋的下繞度，減小裂縫甚至消除裂縫，使各截面受力合理，提高承載能力的目的。
體外預應力加固的原理是在橋體外設拉桿或者撐桿并加以錨固，使之與橋體很好的連接，然后施加預應力使拉桿受力，從而改變橋體的內力分布，降低結構的應力，進而承載能力得到進一步提高。采取這個方法進行加固橋體，承載能力的提高效果很顯著，并且裂縫可以減小甚至消除。利用這種方法，還可以減小拱橋的拱自重及平衡拱上荷載分布。雖然采取這種辦法，梁式橋和拱橋都可以達到提高承載能力的目的，不過它們之間還是有區(qū)別的。拱橋利用這種方法主要是針對拱圈變形較大的情況，通過調整拱圈上荷載的分布來達到調整拱軸線和壓力線的目的。當拱橋的基礎承載能力比較低時也可以采用這種體外預應力加固的方法，從而降低對基礎承載能力的要求。
體外預應力加固的方法優(yōu)點有很多，總結起來有以下幾點：1）使用這種加固方法，橋梁的自重增加不大，因此對于基礎的受力影響很小，節(jié)約基礎加固需要的費用；2）在增加自重不大的情況下就可以提高橋梁的承載力；3）這種加固方法可以在橋梁正常通行的情況下進行，不影響交通；4）加固隨意，既可以作為臨時加固措施，也能作為永久性加固措施。
結束語
舊橋的加固是現實橋梁工程的一個重要部分，在重視建造橋梁的同時必須對加固橋梁給予相同的關注度。有些舊橋因為地理位置、建造工藝、建造年代的原因，比起新橋的建造難度系數更大。而且現在對于舊橋的加固沒有相應的規(guī)范，也無相應的驗收標準，橋梁的病害原因有多樣。筆者希望以上提到的兩種加固技術可以對同行在進行舊橋加固時有所幫助。
