市政・交通・水利工程设计ｌ ・Ｔｍｆｆ￣・ 出ｒ Ｒｅｓｏｕ￣ｅ＊：・县 ”ｅ睹 脑 ｌ 桥梁加固方法技术研究 ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＭｅｔｈｏｄｏｆＢｒｉｄｇｅ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ 黄娜 （中交远洲交通科技集团有限公司，石家庄０５００５１） ＨＵＡＮＧＮａ （Ｚｈｏｎｇｚｈｏｕ ＹｕａｎｚｈｏｕＴｒａｆｉｆｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ ＬｉｍｉｔｅｄＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００５１，Ｃｈｉｎａ） 【摘 要】主要阐述了桥梁各部位病害加固的技术途径和具体的桥梁加固方法，以及加固方法的施工流程和要点，通 过具体的加固方法可供类似工程施工参考。 【Ａｂｓｔａｒｃｔ］Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｈｔｅ ｂｒｉｄｇｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｒｉｄｇｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｋｅｙｐｏｉｎｔｓｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｃｏｎｃｒｅｔｅｃａｎｂｅ ｕｓｅｄｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｓｉｍｉｌａｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． 【关键词】桥梁；加固法；技术 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｂｒｉｄｇｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 【中图分类号】Ｕ４４５．７ 【文献标志码ＩＡ 【文章编号】１００７－９４６７（２０１３）０６－０１３１・０３ １前言 通运输的要求。其改造的主要技术途径有：加强薄弱构件、增 加辅助构件、改变结构体系、减轻恒载、加固墩台及基础等。 从我国目前交通基本建设投资来看，资金短缺现象依旧 加强薄弱构件是通过增加截面的刚度来提高原构件的承载能 存在，除了进行一定的新桥的建设外，如何充分利用现有桥 力；增加辅助构件是在原有结构上增加新的受力构件，从而提 梁，对其进行有效的技术改造利用，还是相当一段时期内的紧 高原结构的承载能力；改变结构体系是通过结构体系的转换 迫任务。据有关资料统计，一般情况下，拱桥的加固改造费用 来改变原有结构的受力状况，从而提高原结构的承载能力。针 仅为新建拱桥的２０％￣３０％，梁式桥约为１０％￣２５％。如山 对不同的桥型、不同的加固位置可以采用不同的方法。有时仅 西雁北里八庄桥系双曲拱桥采用喷锚混凝土加固，提高了承 使用一种方法，有时是几种方法同时使用。 载力，共计费用比新建一座同类桥梁节省了８０％左右的投资。 ２．２加固方案确定原则 ２桥梁加固改造的技术途径及设计原则 一般认为满足以下条件，加固方案才基本可行：比重建新 ２．１主要技术途径 桥可以节约大量的投资和材料，具有明显的经济效益；桥梁经 桥梁加固一般是通过对构件的补强和结构性能的改善来恢复 加固改造之后，无论结构性能、承载力还是耐久性方面都能达 或提高现有桥梁的承载能力，以延长其使用年限，适应现代交 到使用要求；桥梁的下部结构具有足够的潜力。 【作者简介】黄娜（￣９８４～）。女，河北石家庄人，助理工程师，从事桥 ３桥梁上部结构加固的几种常见方法 涵工程设计与研究，Ｉ电子信箱）ｈｕａｎｇｎ５５３＠１ ６３．ｃｏｒｎ。 ３．１加大截面加固法 １３１ ｌ工程ｔ设与设计 Ｉｃｍ・々ｗ由“＆加 斯 ｅｃＩ 加大截面法，也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土 结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。这种加固方 固，其中预应力拉杆加固主要用于受弯构件，以梁身为锚固 体，通过预应力张拉对梁的受拉区域施加外力，以抵消结构本 法要求被加固的桥梁下部结构能够承受更多的自重，能够提 供更高的承载力。通常情况下，以加厚桥面板或加大主梁的梁 肋宽度为主。 身的自重，减少车辆荷载作用下的应力，能够减少梁体出现过 多的裂缝，以及减小裂缝宽度。预应力撑杆加固主要用于桥梁 下部结构的轴心受压墩柱，但在实践中桥梁墩柱加固也很少 采用这种方法。 体外预应力加固法优点是： １）在自重增加很小的情况下，能够大幅度改善和调整原 ３．２桥面补强层加固法 在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，一般先凿除旧桥面，使 其与原有主梁形成整体，达到增大主梁有效高度和抗压截面 强度，改变荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁的承载能力 结构的受力状况，提高承重结构的刚度抗裂睦能； 的目的。 ２）由于承重结构自重增加小，故对墩台及基础受力状况 桥面补强层加固的常用方法有：①加铺钢筋网与混凝土， 影响小，可节省对墩台及基础的加固； ②加铺钢筋网与膨胀混凝土，③加铺钢筋网与钢纤维混凝土 ３）对桥梁的营运影响小，可在不限制通行的条件下加固 等。采用最多的是方法①。 施工； 加铺层的厚度与配筋视加固需要而定，一般补强层的厚 ４）预应力加固法既可以作为桥梁通过重车的临时加固手 度采用８￣２０ｃｍ。加固设计计算的前提是，补强层能与旧桥面 段，又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。 板结合良好，能成为一个牢固的整体。 ３．５外部粘钢加固法 ３．３锚喷混凝土加固法 外部粘钢加固法是一种采用化学黏结剂将钢板直接粘贴 借助高速喷射机饿，将新混凝土混合料连续地喷射到已 在混凝土构件表面，使之与构件形成受力整体，以提高承载 锚固好钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而 力、增大廷陛、刚度和满足正常使用要求的加固方法。 增大桥梁的受力断面和补强钢筋，加强结构的整体性，使其能 ３．６粘贴ＦＲＰ加固法 承受更大的外荷载作用。 粘贴ＦＩ 加固法是采用高强度或高弹性模量的纤维复合 锚喷混凝土加固旧桥的方法是“新奥法”隧道施工法在桥 材料，用专门配置的粘贴树脂或浸溃树脂粘贴在桥梁混凝土 梁加固中的应用，其加固桥梁的原理是通过新增混凝土与受 构件表面，使之与原构件形成整体共同受力的加固方法。 力钢筋和原结构紧密结合，组成：‘喷射混凝土（内含补强钢筋 目前，结构工程中常用的ＦＲＰ材料有玻璃纤维（ＧＦＲＰ）、 网）一锚杆一原结构的整体组合结构。通过锚喷加固层与原结 碳纤维（ＣＦＲＰ）和芳纶纤维（ＡＦＲ．Ｐ）３种，其中，以碳纤维增强复 构紧密黏结在一起，既阻止了原结构继续变形和开裂，又充分 合材料（ｃＦＲＰ）应用更多。碳纤维布纤维方向分为单向和双向 发挥原结构的作用，共同承受外荷载作用。 ２种，其中以单向布应用为主。碳纤维布具有高的强度重量比 锚喷混凝土加固旧桥所形成的组合结构，既根治了原结 和刚度重量比率、良好的抗疲劳性及高的耐久性、耐腐蚀、热 构由于裂缝等原因造成的局部应力集中病害，又恢复了原结 膨胀系数低等特点。 构变形的协调性，使其能够承受更大的外荷载。 当被加固的桥梁结构处于特殊环境时，应根据具体情况 根据加固原理，锚喷混凝土加固旧桥实际上仍是加大构 选用其他防护材料。目前，粘贴碳纤维布加固方法往往辅以裂 件截面加固法。所以，加固设计原则仍按加大构件截面的方法 缝灌浆、封闭等方法。 进行内力计算。 与其他加固方法相比，碳纤维布加固技术的优势主要体 ３．４预应力加固法 现在：高强高效，可设计性强；基本不改变原结构外观，不会对 预应力加固法是采用外加预应力的钢拉杆对结构进行加 原结构造成损害；运输、储存、施工更方便、快捷，容易保证施 固的方法，适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所 工质量而且后期维护费用低；其化学结构稳定，在耐候性、耐 占用空间小的桥梁。可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加 腐蚀 以及抗疲劳性能等方面更加突出。但应用此法对桥梁 】３２ 市政・交通・水利工程设计ｌ 朋 ｜ｐ ・ｎ咖・ 呻盯置甜州ｅｌ・ － 聃ｅ曲 凸ｅ，蛳Ｉ 进行加固时，应充分考虑纤维的方向布置，合理的材料连接方 的提高。另外，在钢管混凝土结构中采用干硬性混凝土，减少 式、连接尺寸、连接位置，黏结材料的性能指标。尤其是施工过 了水的用量，避免了混凝土的离析。钢管混凝土用在受拉构件 程的质量控制，一定要按正常的施工程序进行，否则会影响桥 中，混凝土退出工作，只有钢管受力，因而材料利用不充分，故 梁加固效果。 当构件承受的偏心压力和偏心距较大时，可采用钢管混凝土 ３ ７改变结构受力体系加固法 一型钢的双重组合构件，即将钢管混凝土置于偏心受压作用 这种加固方法是通过改变桥梁结构受力体系，达到提高 中受压为主的一侧，而将型钢置于另一侧而受拉。在受弯构件 桥梁承载能力的目的。如：在简支梁下增设支架或桥墩，或把 中，也可通过体外预应力束，将预应力束与钢管混凝土相结 简支梁与简支梁纵向加以连接，由简支变连续梁，或在梁下增 的抗压性能。 设钢桁架等加劲或叠合梁等，以减小梁内应力，达到提高梁的 ４桥梁下部结构加固的几种常见方法 承载力的目的。 ４．１基础加固法 改变结构体系的方法有多种，但往往都需要在桥下进行 操作，或设置永久设施，因而减小桥下净空，或施工时会影响 １）水泥灌浆加固法。 通航，所以必须考虑通航及桥梁排洪能力。 ２）扩大基础加固法：桥梁基础扩大底面积的加固，称为扩 大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或埋深太浅，而墩 ３．８增设纵梁加固法 台又是砖石或混凝土刚性实体式基础时的情况。扩大基础底 在墩台地基安全陛能好，并具有足够承载能力的情况下， 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 可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁，新梁与旧梁相连接， 仅表现为不均匀沉降变形过大时，采用扩大基础底面积的加 共同受力。由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，使 固，主要由地基变形计算来加以选定。 原有梁中所受荷载得以减少，由此使加固后的桥梁承载能力 ３）钢筋混凝土套箍加固法。 和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时，则 ４）增补桩基加固法：当桥梁墩台基底下有软卧层，或墩台 兼有加宽的作用。 基础未下至坚硬岩层时，墩台发生沉陷；当桥梁墩台采用桩基 为保证新旧混凝土能共同工作，必须做好新旧梁间的横 础，而桩的深度不足，或因水流冲刷等原因使桩发生倾斜。这 向连接。使新增主梁与旧梁牢固连接，可提高主梁之间的横向 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 刚度，有利于荷载的横向分布。 用增补桩基加固法是～种常用而且有效的方法。这种加固方 ３．９拱圈增设套拱加固法 法是：在桩式基础的周围补加钻孔桩，或打入钢筋混凝土预 当拱式桥梁的主拱圈为等截面或变截面的砖、石或混凝 制桩，扩大原承台，以此提高基础的承载力，增强基础的 土等实体板拱时，且下部结构无病害，同时桥下净空与泄水面 稳定性。 积容许部分缩小时，可在原主拱圈腹面下增设一层新拱圈，即 ４．２桥墩加固法 紧贴原拱圈底面上，浇筑或锚喷混凝土新拱圈，外形上就像在 １）钢筋混凝土套箍或护套加固法：当桥梁墩台由于基础埋 原拱圈下套做了一个新拱圈。 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 ３．１０钢管混凝土在旧桥加固中的应用 ．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 在旧桥加固中，不同的跨径、不同的部位等需采用不同管 行加固。加固时一般在敦身上中下分设三道围带，其间距应大 径和不同受力性能的钢管混凝土。钢管混凝土是一种约束混 致相当于桥墩侧面的宽度。每个围带的宽度，则根据裂缝的情 凝土，在受压为主的构件中，可以将其视为受横向约束作用的 况和大小而定，一般约为桥墩高度的１／１０，厚度采用ｌＯ～ 箍筋和纵向受力钢筋合二为一的材料。利用钢管的套箍作用， ２０ｃｍ。当墩台损坏严重，如有严重裂缝及大面积表面破损、分 一方面提高了混凝土的塑性性能，克服了混凝土脆性的弱点； 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 另一方面，改变了混凝土的受力性能，变单向受压为三向受 方法进行加固。 压，提高了抗压强度。混凝土填充于钢管内，增强了钢管管壁 （下转第１３８页） 的稳定性，刚度也远大于钢结构，使整体稳定性也得到了极大 】３３ ｌ工程建设与设计 ｌＣｏｍａ＇ｕｃｔｉｏｎ＆ＤｅｓｉｇｎＦｏｒＰｒ＃ｅｃｔ 层采用聚脲或聚胺酯喷涂。框架混凝土大部分处在有地下水 的环境中，标号一般达到Ｃ４０，Ｐ８防渗等级，防水能力强；框架 顶部填土均渗水性良好，用ＰＶＣ管将框架顶汇水引到线路外 铁工程中广泛运用。在大跨地道桥工程中，为保证既有铁路线 安全，引进了管棚技术，取得了良好的效果，建议推广。＜ 【参考文献】 【１】铁运［２００６１１４６号．铁路线路修理规则【ｚ】．北京：中国铁道出版社， ２０１０． 排水系统即可。 ４结论和建议 １）目前比较通用的顶进地道桥，加固线路的方法有便梁 法，工字钢纵挑横抬法等。按照宝鸡桥梁厂生产的标准便梁图 纸，跨度有１２ｍ、１６ｍ、２０ｍ、２４ｍ等４种，只能加固非道岔区线 【２］ＴＢｌＯ００２．１—２００５铁路桥涵设计基本规范【ｓ】． 【３】铁道部第一勘测设计院，兰州铁道学院．铁路工程设计技术 手册涵洞与拱桥［Ｋ］．北京：中国铁道出版社，１９９４． 【４】交通部第一工程局．公路拖工手册一桥涵（下册）【Ｋ］．北京：人民交 通出版社，１９８５． 【５】铁道部专业设计院标准设计管理处．框架式地道桥【Ｍ】．北京：人民 铁道出版社，１９７９． 路，地道直径，底管棚在３种管棚中直径应最大。 ２）便梁加固线路时的理论限速为６０ｋｍ／ｈ，实际按 ４５ｋｍ／ｈ控制。纵挑横抬法施工，限速一般为２５ｋｍ／ｈ。从洛阳路 框架施工 兄来看，管棚加固线路，理论匕可以不用限速。 随着高速铁路的里程越 妖，地 下穿高铁施工，大幅度限 速带来 觉 。管棚法对运营影响最小，值得推广。 【６】聂建国．钢＿ｉ昆凝土组合结构原理与实例【Ｍ】．北京：科学出版社， ２００９． ３）对于大跨度地道桥，发生大的歪斜后几乎无法纠正。结 合地质情况，通过对管棚的灵活使用，可以确保框架顶进施工 质量，避免栽头、偏斜等情况的发生。 ４）综合考虑工程造价各个因素，包括总工期，对铁路运营 影响的时间和安全度，道路竣工运营的早晚等，管棚法在经济 效益和社会效益方面也非常具有竞争力。管棚在隧道工程、地 （Ｉ－接第１３３页） 【７】朱汉华，王迎超，祝江鸿．隧道预支护原理与施工技术【Ｍ】．北京：人 民交通出版社，２００８． 【８】杨功勤地道桥结构静力与动力特性的分析【Ｊ】．北京：工程建设与 设计，２００２（６）：１０・１２． 【９】杨功勤．地道桥与地铁工程技术比较【Ｊ】．建筑知识，２０１１（５）：２８４－ ２８５． 【收稿日期ｌ２０１３－０１．１８ 桥梁节省了８０％左右的投资。 ２）水泥灌浆加固法。 ３）化学灌浆加固法。 ４）ＩＩＨ桩（柱）加固法。 ５结语 桥梁结构的多样性和桥梁病害及破坏形式的复杂性，决 定了旧桥加固是一项十分复杂而又细致，并具有极大的灵活 性的工作。旧桥加固虽需要考虑的因素和涉及的问题很多，但 总的目标相同：通过对桥梁结构物的加固，改善结构物性能、 恢复或提高桥梁结构的安全度、提高其承载能力和通过能力， ４．３桥台加固法 １）台后加孔减载加固法。 ２）台后增设拉杆、撑墙或挡土墙加固法：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的土 压力处理，在台背之后加建一挡墙，以抵御过大的土压力。 ３）钢筋混凝土围带或钢箍加固法：从我国目前交通基本 建设投资来看，资金短缺现象依旧存在，除了进行一定的新桥 的建设外，如何充分利用现有桥梁，对其进行有效的技术改造 利用，还是相当一段时期内的紧迫任务。据有关资料统计，一 般情况下，拱桥的加固改造费用仅为新建拱桥的２０％￣３０％， 以延长桥梁使用寿命，满足并适应交通运输的发展要求。 【参考文献】 【１】苏德俊，何宪礼，胡萍．桥梁加固的主要方法及应用【Ｊ】．交通科技 ２００５（３）：６Ｏ． 【２］ＹＩ＇Ｇ １）６２－－２００４公 【Ｓ】． 桥涵设计规范 【３】ＧＢ５０２０４－－－２００２混凝土结构工程施工质量验收规范ｆｓ】． 梁式桥约为１０％￣２５％。如山西雁北里八庄桥系双曲拱桥采 用喷锚混凝土加固，提高了承载力，共计费用比新建一座同类 １３８ 【３】ＪＴＧＨＩ １－２００４公路桥涵养护规范［ｓ】． 【收稿日期］２０１３．０１．２８