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淺析橋梁施工中加固技術及設計方案
發布時間：2014-09-21
橋梁作為公路設施的重要基礎設施，其工程質量直接影響著交通質量與廣大人民的切身利益。采取必要的措施對現有橋梁進行加固，不僅可以有效延長橋梁的使用年限，還可以在控制人力與資金投入的基礎上提升橋梁的承載力度，以滿足現階段公共交通的需求，從而使公路工程發揮出其最大的工程效益。對于現階段路橋工程的加固技術而言，主要包括預應力加固法、粘貼碳纖維加固技術、化學植筋加固法以及噴射混凝土加固法等多種加固方法，本文將對預應力加固法、粘貼碳纖維加固技術、化學植筋加固法等加固方法進行深入分析。1橋梁加固技術
對于橋梁加固技術而言，是使用可行的技術手段對現有橋梁結構進行補強加固，從而提升橋梁的承載力強度與使用年限。從大的方面進行劃分，橋梁加固技術分為上部結構補強加固與下部結構補強加固。對于上部補強加固方法而言，又分為改變結構受力體系與不改變受力體系兩種。從補強材料與其受力原理來分，又可分為主動加固與被動加固兩種類型。
1.1橋梁主動加固的原理
對于該種加固類型而言，是指在受拉區直接增加補焊鋼筋、粘貼鋼板、粘貼高強復合纖維材料等補強材料，同時隸屬于被動加固的范疇。而在實際的設計過程中，需考慮加固與分階段受力特點，由原梁承擔構件自重與恒載；由加固后的組合截面來承擔活載，而對于后補強材料的強度發揮而言，受到原梁變形的限制。
1.2橋梁被動加固的原理
為了提升后補強材料的利用效率，對后補強材料施加一定的預應力來進行加固補強。后加補強材料主動受力，受預應力的作用能改變原梁的應力狀態，從而達到提升原梁承載力與抗裂性的目的。同時，對于現階段的預應力加固技術而言，分為體外預應力加固體系、高強度復合纖維預應力加固體系以及有粘結預應力的加固體系。
2體外預應力加固技術和設計方案
2.1加固原理
對于預應力加固方法而言，是指以粗鋼筋、鋼絞線以及高強鋼絲等為材料，以梁身為錨固體，施加預應力來對構件進行加固。同時，受張拉作用的影響會使梁體產生一定的偏心應力，在該力的作用下能使梁體產生向上的力，從而抵消了自身的部分重力，降低了結構變形與裂縫寬度，使結構的承載力得到大幅度提升。
2.2體外預應力的加固方法的優勢
對于體外預應力加固方法而言，主要具有以下幾個方面的優勢：（1）施工工藝簡單，工序少，原結構可繼續使用。同時工作量較小，能有效縮短工期。（2）不降低結構使用功能。對于該種預應力加固方法而言，幾乎不占用結構空間，但不會因預留孔使結構的承載能力下降。（3）能確保工程質量。因體外預應力束是在工廠上產的，比現場加工的預應力鋼筋穩定。在具體的張拉過程中，工作人員能對鋼絞線的應力進行精確控制與調整。（4）方便后期維護。在投入使用之后，工作人員能對腐蝕情況與預應力進行隨時檢查，并掌握相應的數據，在必要時能進行及時更換。
2.3體外預應力加工技術的設計方案
2.3.1外部預應力鋼索加固法。對于該種設計方案而言，多采用預應力鋼絞線與鋼絲束沿梁肋側面方向按照一定的線形設置，以張拉的形式來施加預應力。同時，還應在梁底設置一定數量的定位裝置，以確保鋼索的線形。而鋼索錨固定在梁的兩端，用保護管對預應力鋼索進行保護，以防止鋼索發生銹蝕。
2.3.2下撐式預應力拉桿加固法。該種加固方法又分為直線式、折現式以及混合式等不同形式。對于直線式拉桿加固法而言，適用于下弦桿桁架承載力不足的情況以及梁的正截面抗彎承載力不足的情況。而折線式多用于梁的正斜截面抗剪承載力都不足的情況以及端腹桿和下弦桿的桁架抗拉承載力都不足的情況。而對于混合式而言，多用于梁的正截面抗彎承載力不足而斜截面的抗剪承載力不足的情況和下弦桿桁架比端腹桿桁架的承載力更不足的情況。
2.4高強度復合纖維預應力加固體系
對于現階段工程上常用的高強復合纖維而言，主要包括芳綸纖維與碳纖維（FRP），而碳纖維在橋梁加固技術應用中更為廣泛，技術也比較成熟。
2.4.1作用原理
為了提升碳纖維材料的使用效率與對原來橋梁的加固效果，對碳纖維材料施加預應力是一種切實可行的辦法。該技術的作用原理為，用錨固碳纖維板條對梁體施加一定的預應力，從而改善梁體的受力狀態，但目前該種加固技術仍然處于試驗階段。
2.4.2技術特點及優勢
對于該種加固技術而言，主要有以下幾種技術特點及優勢：（1）高強度與高效能。因FRP具有非常優異的物理學性能，在對鋼筋混凝土的修補加固過程中能充分利用其高彈性模量與高強度等特點來提升混凝土構件的延性與承載力，并使其受力性能得到明顯改善，從而達到高效加固修補的目的。（2）因與混凝土的膨脹系數相近，在溫度變化的情況下FRP能與混凝土構件一起協同工作。（3）施工快捷，無需大型機械器具，施工效率較高。相關統計資料表明，粘貼FRP是粘貼鋼板施工功效的6倍左右。并且FRP輕質柔軟，比粘貼鋼板更能確保施工質量。（4）不增加體積與構件自重。因FRP材料厚度較薄，并且質量較輕，在對構件進行修補之后幾乎不增加原構件的尺寸與自重，并且也不會降低構件的使用空間。（5）耐久性能與耐腐蝕性能優越。相關試驗表明，碳纖維具有良好的耐久性與耐腐蝕性，能有效抵抗酸、堿、鹽等對構件所產生的腐蝕。值得一提的是，在使用該材料加固之后，無需進行定期維護，其本身對混凝土的內部結構也會起到一定的保護作用。 2.5有粘結預應力加固體系
2.5.1作用原理
利用錨固于小直徑預應力鋼筋對梁體施加一定的預應力，并噴射具有較高強度的復合砂漿，使預應力鋼筋和梁體粘結在一起，從而構成粘結預應力加固體系。
2.5.2技術特點
與其他預應力加固體系相比，該預應力加固體系具有以下特點：（1）能使后補強材料得到充分利用，有效提升材料的利用率。（2）所噴注的砂漿具有很強的抗碳化與抗侵蝕作用，能有效避免鋼筋發生侵蝕，從而提升其使用壽命與耐久性。（3）依靠雙重作用錨固預應力鋼筋，使錨固工作的安全可靠性得到有效提升。
3粘貼碳纖維加工技術及其設計方案
3.1加固原理
使用專門配置的樹脂將碳纖維貼在混凝土構件表面，從而與原構件形成一個綜合的受力整體，從而使其力學性能得到明顯改善。
3.2粘貼碳纖維加固技術的設計方案
對于粘貼碳纖維加固技術的設計方案而言，具體設計方案如下：首先進行面層處理。在該項工作的開展過程中先將混凝土表面的風化層去除，并在水洗后充分干燥；其次進行底層涂料。在氣溫較低或濕度較大的條件下不能施工，并選擇合適的底層涂料，確保施工現場的空氣流通。之后粘貼碳纖維片材，在混凝土加固之后應將使用溫度控制在60℃以下。將纖維片材按照設計好的尺寸裁好，并將其長度控制在2m以內。在此過程中，還應確認施工面底漆的干燥程度，在施工結束一周左右用砂輪磨平，并用硬化劑與環氧樹脂按照固定的配比放在拌合桶中，在攪拌均勻之后涂抹在施工面上。
4化學植根加固技術與設計方案
4.1加固原理
對于該種加固技術而言，是指在原有混凝土構件上按照規定的直徑與標準進行深度鉆孔，利用鎖鍵原理，用專用的植筋膠將鋼筋與原混凝土粘接牢固，并形成一個新的受力整體。
4.2化學植根加固技術的優點
對于該種加固技術而言，主要包括以下幾個方面：（1）設計靈活，能適用于大部分混凝土結構，并根據混凝土結構的具體受力情況來確定植筋的規格與數量。（2）具有較強的可靠性。與預埋件相比，植筋具有良好的靈活性，并且有著與預埋件相似的可靠度。（3）受力均勻，能有效避免應力集中現象的發生。（4）承載力大，具有良好的耐疲勞性。按照相應的標準進行規范計算，能有效滿足承載力的要求。同時，該種加固方法工藝簡單，并且使用一般的鋼筋就可以操作，能有效縮短工期，從而使其具有良好的技術經濟合理性。（5）在高溫情況下也可施工作業，并且能夠近距離焊接施工。
4.3設計方案
對于該種加固技術的設計方案而言，具體內容包括以下幾個方面：首先應對修補部位的裂縫情況進行認真檢查并記錄。鉆眼埋嘴，嘴子應選擇適當的尺寸，并盡量減輕其自重，防止因貼不牢而墜落。同時，窄縫多布嘴，寬縫少布嘴，在斷縫交錯的部位單獨設嘴。之后進行嵌縫止漿，在將嘴子埋貼后，將剩余的裂縫進行封閉處理，并進行壓水試驗，對封閉與嘴子的暢通情況進行檢查。之后網縫里注入化學漿液，并根據病態與施工條件等因素的不同，選擇灌漿注射器灌注或手壓泵灌注等方法進行灌注。
5結語
綜上所述，在今后的路橋工程加固過程中，應根據橋梁的實際情況，對施工環境、技術、經濟等多面的因素進行綜合考慮與分析，并對多種加固技術進行對比分析，以選擇出最佳的加固方案。同時，隨著科技的不斷發展，應對現有的材料、方案、加固工藝等進行不斷的完善與創新，以有效提升現階段的橋梁加固水平。
參考文獻：
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