论文部分内容阅读
摘要：在高速公路桥梁加固改造工程中,有共性,但也存在着各自不同的特点。采用最先进的技术和材料，在桥梁利用、加固、改造工作中，创造和总结出多种切实可行的方法，使桥梁继续发挥固有的使用功能，以保证高速公路交通畅通无阻。
关键词：高速公路桥梁；加固；施工
20 世纪 80 年代以后，随着中国国民经济迅猛发展，中国的高速公路钢桥和公铁两用钢桥也进入了快速发展时期，并且在结构形式、材料及加工制作、施工架设方面有所开拓和创新。随着材质（主要是高强度钢材和各种耐候钢）的提高以及焊接工艺和高强度螺栓连接的不断完善，受力件能优越、制作架设容易的箱形截面梁得到大力发展。钢桥突显出大跨、轻质、高强、美观、施工快速等特点。
1 高速公路橋梁加固的原因
1.1桥面不平、不洁
由于缺乏经常性的维修养护，在车辆轮胎的不断作用下，许多桥梁的桥面板易产生破坏，特别对于已使用数十年以上的桥梁，或用沥青材料铺装的桥面最易遭到损坏。桥面不平整对行车的影响，轻则使行车有轻微颠簸，重则产生跳车，以至不得不低速行驶。
在简支梁的梁端接头处和挂梁的悬臂挂梁支点处的填缝材料，由于缺乏养护而产生脱落，且遭受车辆的磨耗，从而出现较大沟槽，这是引起跳车的主要原因。
当车辆经过跳车处时，即会引起临近梁段的严重振动，从而增加构件的疲劳。若对此不加以改善，势必将缩短桥梁的使用寿命。桥面上因长期无人清扫、整理，桥面不清洁，泄水孔堵塞，这一问题在许多中、小型桥梁中普遍存在。桥面上不清洁往往体现在护轮带下积存垃圾、泥土污物，形成三角形硬块，造成泄水孔被堵塞，下雨时桥面产生积水，车辆过桥时
泥水飞溅，影响通行能力。
1.2桥面栏杆破损、不完整
桥面栏杆损坏后，没有及时维修恢复，在许多失养的高速公路线上都能看到。造成桥面栏杆局部损坏的原因，绝大多数是机动车交通事故造成的，部分是因为车辆上载有长大笨重的货物在桥上行驶时不慎碰坏的，少数是人为碰损或盗窃所致。桥梁栏杆损坏，如不及时修整，不但影响美观，更重要的是使桥上交通缺乏安全感。
1.3桥头产生跳车
由于桥头引道高填土产生不均匀沉降，致使许多桥梁桥面与引道路面衔接处不够平整、顺适，从而使车辆驶过桥头时，产生轻微或严重跳车。桥头跳车不但影响车速，降低行车质量，而且也会影响桥梁使用寿命，严重的跳车甚至导致汽车弹簧钢板折断。
1.4桥梁构件小的损坏未及时维修
桥梁在交付使用后出现的空洞、裂缝、沉陷、变位等毛病在日常维修养护中缺乏经常查与及时修补，致使钢筋锈蚀，小裂缝发展成大裂缝，活动支座失去活动能力，混凝土脱落等。对桥梁下部的墩台、锥坡、护岸，上部构件的背面极少巡视查看，因此问题不能及时发现，汛期抗洪能力极差，易遭到水毁，所以有的桥梁“小病不治酿成大病”。
1.5桥孔通水不畅，通航净空不足
不少中小桥的桥孔水流不畅，桥孔附近河床淤塞。位于城镇郊区和工厂附近的桥梁，由于排放大量生活污水和工业废水，使桥孔淤塞更为严重。
1.6路宽桥窄，形成 “瓶颈”，影响通过能力
许多桥梁由于建造年限较长，标准较低，桥面窄小。在高速公路的维修改建中，往往路面拓宽，而桥梁没有相应拓宽改建，形成“瓶颈”，既影响通过能力，又增加行车的危险性。
2 高速公路桥梁上部结构的加固方法
2.1桥面补强层加固法
在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，一般先凿陈旧桥面，使加铺层与原有主梁形成整体，增大主梁有效高度，提高抗压截面强度，改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁承载力的目的。
2.2增大截面和配筋加固法
当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗弯强度，从而提高桥梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。
2.3锚喷混凝土加固法
借助高速喷射机械，将新混凝土混合材料连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面，增加补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。
2.4粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固混凝土技术是一项新型的结构加固技术，该技术基本不改变原结构的尺寸，具有施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成整体，以提高构件的抗弯、抗剪能力，提高原结构的刚度，限制裂缝的开展，改善钢筋与混凝土的应力状态。当粘贴钢板拟提高梁的抗弯强度时，钢板粘贴在梁的底面。此时将钢板和混凝土作为整体考虑，对钢板与混凝土的局部剪切强度进行控制设计；当拟提高梁的抗剪强度时，钢板可粘贴在构件侧面，并与原构件内抗剪钢筋方向一致。粘贴钢板补强加固的合理设计应控制在钢板发生屈服之前，以保证混凝土不出现剪切破坏。
3高速桥梁下部结构的加固方法
3.1扩大基础加固法
扩大桥梁基础底面积的加固方法，称为扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或基础埋深太浅，又是砖石或混凝土刚性实体式的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时，采用扩大基础底面积的方法加固，主要由地基变形计算来加以选定。
3.2 增补桩基加固法
当桥梁墩台基底下有软卧层，墩台发生沉陷，或墩台采用桩基础，而桩的深度不足，或由于水流冲刷等原因使桩发生倾斜，这些病害都直接影响桥梁结构的正常使用和服务年限。对此，采用增补桩基加固法是一种常用而且有效的方法。这种加固法是在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩扩大原承台，以此提高基础的承载力，增强基础的稳定性。
3.3钢筋混凝土套箍或护套加固法
当桥梁墩台由于基础埋置深度不够，或因施工质量控制不严等原因，导致墩台开裂破损时，有时会出现贯通裂缝，可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。加固时，一般在墩身上、中 、下分设三道围带，其间距应中大致相当于桥墩侧面的宽度。每个围带的宽度根据裂缝的情况和大小而定，一般约为墩台高度的 1/10，厚度采用 10～20cm。当墩台损坏严重，如有严重裂缝及大面积表面破损是、风化和剥落时，则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固。
3.4桥台新建辅助挡土墙加固法
由于桥台台背水平土压力过大，引起桥台倾斜，应设法采取平衡桥台后壁土压力的处理方法，在台背之后加建一挡墙，以抵御过大的压力。
3.5墩台拓宽法
利用旧桥基础，加宽墩台盖梁挑出的悬臂部分，以便安装加宽的上部结构，此种情况只加宽墩台上部的盖梁，墩台身和基础则不需加固。采用此法加宽墩台时，旧桥墩台基础必须完好、稳定，且需经过承载力验算后才能采用。否则，应在老桥的墩台旁重新浇筑拓宽部分的墩台及基础。
由于桥梁维修加固工作是一项新出现的技术，许多施工工艺是全新的，因此，其工艺的可靠性、可行性、合理性、耐久性等必须经过反复的科学试验和实践论证且需经受时间的考验。只有在车辆的反复作用下，才能充分验证是否获得了预期成效。通过大量实践，进一步探求其规律，为改进新工艺奠定基础。
关键词：高速公路桥梁；加固；施工
20 世纪 80 年代以后，随着中国国民经济迅猛发展，中国的高速公路钢桥和公铁两用钢桥也进入了快速发展时期，并且在结构形式、材料及加工制作、施工架设方面有所开拓和创新。随着材质（主要是高强度钢材和各种耐候钢）的提高以及焊接工艺和高强度螺栓连接的不断完善，受力件能优越、制作架设容易的箱形截面梁得到大力发展。钢桥突显出大跨、轻质、高强、美观、施工快速等特点。
1 高速公路橋梁加固的原因
1.1桥面不平、不洁
由于缺乏经常性的维修养护，在车辆轮胎的不断作用下，许多桥梁的桥面板易产生破坏，特别对于已使用数十年以上的桥梁，或用沥青材料铺装的桥面最易遭到损坏。桥面不平整对行车的影响，轻则使行车有轻微颠簸，重则产生跳车，以至不得不低速行驶。
在简支梁的梁端接头处和挂梁的悬臂挂梁支点处的填缝材料，由于缺乏养护而产生脱落，且遭受车辆的磨耗，从而出现较大沟槽，这是引起跳车的主要原因。
当车辆经过跳车处时，即会引起临近梁段的严重振动，从而增加构件的疲劳。若对此不加以改善，势必将缩短桥梁的使用寿命。桥面上因长期无人清扫、整理，桥面不清洁，泄水孔堵塞，这一问题在许多中、小型桥梁中普遍存在。桥面上不清洁往往体现在护轮带下积存垃圾、泥土污物，形成三角形硬块，造成泄水孔被堵塞，下雨时桥面产生积水，车辆过桥时
泥水飞溅，影响通行能力。
1.2桥面栏杆破损、不完整
桥面栏杆损坏后，没有及时维修恢复，在许多失养的高速公路线上都能看到。造成桥面栏杆局部损坏的原因，绝大多数是机动车交通事故造成的，部分是因为车辆上载有长大笨重的货物在桥上行驶时不慎碰坏的，少数是人为碰损或盗窃所致。桥梁栏杆损坏，如不及时修整，不但影响美观，更重要的是使桥上交通缺乏安全感。
1.3桥头产生跳车
由于桥头引道高填土产生不均匀沉降，致使许多桥梁桥面与引道路面衔接处不够平整、顺适，从而使车辆驶过桥头时，产生轻微或严重跳车。桥头跳车不但影响车速，降低行车质量，而且也会影响桥梁使用寿命，严重的跳车甚至导致汽车弹簧钢板折断。
1.4桥梁构件小的损坏未及时维修
桥梁在交付使用后出现的空洞、裂缝、沉陷、变位等毛病在日常维修养护中缺乏经常查与及时修补，致使钢筋锈蚀，小裂缝发展成大裂缝，活动支座失去活动能力，混凝土脱落等。对桥梁下部的墩台、锥坡、护岸，上部构件的背面极少巡视查看，因此问题不能及时发现，汛期抗洪能力极差，易遭到水毁，所以有的桥梁“小病不治酿成大病”。
1.5桥孔通水不畅，通航净空不足
不少中小桥的桥孔水流不畅，桥孔附近河床淤塞。位于城镇郊区和工厂附近的桥梁，由于排放大量生活污水和工业废水，使桥孔淤塞更为严重。
1.6路宽桥窄，形成 “瓶颈”，影响通过能力
许多桥梁由于建造年限较长，标准较低，桥面窄小。在高速公路的维修改建中，往往路面拓宽，而桥梁没有相应拓宽改建，形成“瓶颈”，既影响通过能力，又增加行车的危险性。
2 高速公路桥梁上部结构的加固方法
2.1桥面补强层加固法
在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，一般先凿陈旧桥面，使加铺层与原有主梁形成整体，增大主梁有效高度，提高抗压截面强度，改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁承载力的目的。
2.2增大截面和配筋加固法
当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗弯强度，从而提高桥梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。
2.3锚喷混凝土加固法
借助高速喷射机械，将新混凝土混合材料连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面，增加补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。
2.4粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固混凝土技术是一项新型的结构加固技术，该技术基本不改变原结构的尺寸，具有施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成整体，以提高构件的抗弯、抗剪能力，提高原结构的刚度，限制裂缝的开展，改善钢筋与混凝土的应力状态。当粘贴钢板拟提高梁的抗弯强度时，钢板粘贴在梁的底面。此时将钢板和混凝土作为整体考虑，对钢板与混凝土的局部剪切强度进行控制设计；当拟提高梁的抗剪强度时，钢板可粘贴在构件侧面，并与原构件内抗剪钢筋方向一致。粘贴钢板补强加固的合理设计应控制在钢板发生屈服之前，以保证混凝土不出现剪切破坏。
3高速桥梁下部结构的加固方法
3.1扩大基础加固法
扩大桥梁基础底面积的加固方法，称为扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或基础埋深太浅，又是砖石或混凝土刚性实体式的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时，采用扩大基础底面积的方法加固，主要由地基变形计算来加以选定。
3.2 增补桩基加固法
当桥梁墩台基底下有软卧层，墩台发生沉陷，或墩台采用桩基础，而桩的深度不足，或由于水流冲刷等原因使桩发生倾斜，这些病害都直接影响桥梁结构的正常使用和服务年限。对此，采用增补桩基加固法是一种常用而且有效的方法。这种加固法是在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩扩大原承台，以此提高基础的承载力，增强基础的稳定性。
3.3钢筋混凝土套箍或护套加固法
当桥梁墩台由于基础埋置深度不够，或因施工质量控制不严等原因，导致墩台开裂破损时，有时会出现贯通裂缝，可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。加固时，一般在墩身上、中 、下分设三道围带，其间距应中大致相当于桥墩侧面的宽度。每个围带的宽度根据裂缝的情况和大小而定，一般约为墩台高度的 1/10，厚度采用 10～20cm。当墩台损坏严重，如有严重裂缝及大面积表面破损是、风化和剥落时，则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固。
3.4桥台新建辅助挡土墙加固法
由于桥台台背水平土压力过大，引起桥台倾斜，应设法采取平衡桥台后壁土压力的处理方法，在台背之后加建一挡墙，以抵御过大的压力。
3.5墩台拓宽法
利用旧桥基础，加宽墩台盖梁挑出的悬臂部分，以便安装加宽的上部结构，此种情况只加宽墩台上部的盖梁，墩台身和基础则不需加固。采用此法加宽墩台时，旧桥墩台基础必须完好、稳定，且需经过承载力验算后才能采用。否则，应在老桥的墩台旁重新浇筑拓宽部分的墩台及基础。
由于桥梁维修加固工作是一项新出现的技术，许多施工工艺是全新的，因此，其工艺的可靠性、可行性、合理性、耐久性等必须经过反复的科学试验和实践论证且需经受时间的考验。只有在车辆的反复作用下，才能充分验证是否获得了预期成效。通过大量实践，进一步探求其规律，为改进新工艺奠定基础。