1加固目的

隨著我國國民經濟的日益發展，交通運輸量的迅速增長，截止至2000年，我國危橋總長已達2萬余延米。若將其拆除重建，不僅要耗費大量資金，而且工期也較長；若有計劃、有步驟的對現有舊橋進行加固改造，橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性,為國家帶來巨大的經濟和社會效益。因此,加固設計必須本著“牢固可靠、簡便耐用、經濟適用”的基本原則。

2加固方法

加固，簡單來說，就是通過一定的措施使構件乃至整個結構的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。舊橋加固方法可綜合為以下幾類。

2.1結構性加固

體外預應力加固法。體外預應力法的加固原理是在梁的下緣受拉區設置預應力材料，通過張拉對梁體產生偏心預應力，在此偏心壓力作用下，使梁體發生上拱，抵消部分自重應力，減小了結構變形和裂縫寬度、改善了結構受力，能夠較大幅度的提高結構承載力。目前常用下撐式預應力拉桿加固法和外部預應力鋼絲束加固法兩種。

摘要：交通行業近年來隨著我國社會經濟的不斷發展而得到了快速的提升。橋梁作為交通行業中的重要部分，其承載能力直接決定了交通工程的安全性以及工程的使用壽命。本文就主要分析了橋梁承載能力的檢測評定以及加固技術。

關鍵詞：橋梁承載；加固設計；能力檢測；評定技術

1橋梁承載能力系數的影響因素

1.1結構完整性

橋梁經過長時間的運行，部分構件會出現一定程度上的損傷，受力結構發生變化導致失去其合理性，從而產生缺乏整體性以及結構局部受力過大的現象，這些現象大幅度的降低了橋梁的承載能力，也就削弱了橋梁的安全性。

1.2裂縫

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，市政公路改造工作勢在必行，其中最主要路段便是橋梁工程，為了最大限度保證市政橋梁改造施工的順利進行，拓寬加固設計就應具備一定科學合理性特點，進而便于提出相對完善的加固方案，為橋梁運行的安全穩定性提供良好保障。以某省橋梁拓寬加固改造施工為例，針對橋梁拓寬改造設計展開針對性研究分析，從而積極實施有效加固措施，保證人們出行安全可靠。

關鍵詞：懸臂挑梁；橋梁拓寬加固；市政工程

隨著社會經濟水平的不斷提高，人們生活質量也得到了一定提升，同時也促使城市交通行業也更加繁忙，導致城市交通荷載承受巨大壓力，大多數市政橋梁建筑工程已逐漸無法滿足現今城市的實際交通需求。在這種情況下，橋梁拓寬改造加固設計工作就必須提上日程，即在原有橋梁建筑基礎上，展開一系列施工加固手段，如預應力施加、黏貼鋼板等，進而不但能極大提高橋梁實際承載力，還能充分保證橋梁結構的安全性和穩定性，從而為人們出行提供良好保障。

1關于市政橋梁拓寬加固設計類型分析

1.1懸臂挑梁。通常來說，在進行市政橋梁拓寬加固設計時，如果采用懸臂挑梁設計方式，那么對原有橋梁建筑結構實際承載能力便應提出嚴格化標準要求，讓其達到某種規定狀態方可，只有這樣才能順利開展懸臂挑梁施工[1]。同時根據相關調查顯示，懸臂挑梁形式的拓寬加固是可以在原有橋梁主結構上直接展開拓寬改造工程的，如可借助黏貼鋼板手段來有效加固原有橋梁建筑結構，讓其達到標準承載要求，并且該種加固方式對橋型自身并沒有太大局限，無論是拱形橋梁結構還是梁式橋梁結構都可采用懸臂挑梁加固手段，從而順利實現橋梁拓寬加固目標，懸臂挑梁結構示意見圖1。1.2原有橋梁與加寬位置的連接加固。通常在市政橋梁建筑結構進行拓寬改造時，橋梁部分橋面板需要始終與原有橋梁連接在一起，而對于拓寬加固的橋梁下方位置來說可進行單獨分離設計，這樣一來不但能充分滿足橋梁橋面寬度實際需求[2]，還能在不增加原有橋梁實際承受荷載的基礎上對其有效展開加固工作，極大提升其安全性能，見圖2。1.3單邊加固。基于現階段實際情況來看，如果市政橋梁結構承載力較差，那么可采取拓寬加固中的單邊加固手段來改變這一現狀，進而對其展開單側改造工作，讓其處于正常交通運行狀態。然而需要注意的一點就是由于單邊加固極為容易受到外界環境影響，因而在對其具體開展改造工作時一定要充分考慮到市政橋梁結構實際連接需求，防止橋梁結構本身出現任何問題，實現單邊加固最佳效果，見圖3。

2市政橋梁拓寬加固設計原則和設計原理分析

1．服役橋維修加固的特點

與新建橋梁工程相比，服役橋的維修加固施工有不少特點。首先，維修加固的標準與設計時所采用的標準往往會有不同。由于服役有建筑物的存在，以及未來使用年限要求的不同，橋梁加固或改建的標準不可能與設計時所采用的標準完全相同。比如，服役橋的荷載等級假設是汽車-13級，而經加固后，其荷載等級可能會提高[1]。故應在保證行車安全的前提下，根據使用要求和耐久性要求的具體情況，正確地掌握和提出加固或改建的有關標準要求。其次，維修加固工作的難度要比新建時大。維修加固橋梁建筑物的工作必須在不妨礙交通的條件下進行，因此，往往會增加不少困難。即使會使施工產生困難，也必須盡量照顧交通。為此，在橋梁維修加固工作中，應從設計上和施工組織上采取有效措施，盡量減少對交通的影響。再者，橋梁的維修加固工作應充分利用原有結構。橋梁的維修加固，應在對原有結構作周密、細致檢查評定的基礎上，合理利用原有結構，能不更換原有結構的就不更換，能充分利用服役橋的，要充分利用。

2．橋梁加固的工作內容及步驟

2.1橋梁加固的工作內容

橋梁加固與改建工作的主要內容：對發生重大病害和不能滿足運輸要求的橋涵設備徹底進行整治加固、改善和更新。目的是恢復原有橋梁建筑物的整體使用效能和延長使用年限；提高原有橋梁建筑物的荷載等級和通過能力。橋梁加固與改建工作的主要內容有：

對服役橋上部構件進行加固；對服役橋下部構件進行加固；拓寬橋梁的行車道或人行道；升高橋梁上部構造的高度；更換橋梁行車道路面或引橋路面的結構；部分或全部更換橋梁損壞或破服役了的結構物。

1橋梁樁出現存在的難題

上個世紀末我國公路建設高速發展，而在全國進行大范圍公路建設中因為橋梁樁承載力好，節省用料和人力的優點得到廣泛運用。橋梁的橋體的承載力主要就是靠橋梁樁來承擔，因此橋梁樁的基礎加固是公路工程建設的基本保障。尤其是在我國這種地形地質條件相對復雜的山區，公路橋梁路段多且承載量要求較高。但是，我國大范圍的橋梁樁基本上是鋼筋混泥土進行建設的，很容易出現一些問題。1）水分的自然侵蝕。首先是鋼筋混凝土中的鋼筋極容易被滲透的水分侵蝕，破換鋼筋的支撐力。當水分的侵入混凝土中的時候還會因為同堿性的水泥融合產生膨脹力，甚至導致混凝土裂開從而破壞掉整個橋梁樁，這個時候就會影響到整個橋梁的穩固，因此僅僅是自然的長時間的侵蝕就會造成整個橋梁樁的不穩定。2）極端氣候的破壞作用。除了水分的滲入會導致橋梁樁被破壞，低溫作用到水上會導致混凝土結構橋梁樁小孔中的水分結冰膨脹。而長時間的氣溫變化作用的不斷循環，就會導致混泥土結構的逐漸剝離甚至瓦解，事實上這個過程并不長，尤其是在地質和氣候比較復雜的地區，因此要特別注意防范和處理這種情況的發生。

2加固橋梁樁方法

橋梁樁對整個橋梁乃至整個公路的運行的重要作用不言而喻。因此在防范橋梁樁的損害問題上，必須迅速采取積極的應對處理方法，而這些方法必須是科學地針對橋梁樁的特點和問題，能夠切實地保障橋梁樁的穩固，主要從以下三個方面堅持：1）做好防范工作。為了保障橋梁的穩固性，除了針對進行橋梁設計之外，橋梁樁的本身質量要進行較為嚴格的鑒定并且明確后期追加的加固的方案。加固設計方案無外乎三個方面：硬度方面，強度方面和持久度方面。首先在硬度方面就是橋梁樁建造的穩固性；強度方面就是確定保證橋梁樁的整體性的穩固；持久度方面就是在建造的時候采用耐性良好的同時還要方便之后進行損傷部分的修復。從這三個方面著手，可以比較全面的做好橋梁樁的穩固性的防范工作。2）堅持效益最大化。在工程設計和建造中最基本的原則除了安全穩固之外就是經濟，以最小的原料和人工投入獲得最優的經濟效益，這就要求工程建造人員在橋梁和建設的時候做到效益最大化。3）務求實事求是。在公路建設前橋梁樁做好各項加固工作之外還必須實事求是，不能盲目加固浪費工程建設。合理的加固技術必須在原有的公路建設基礎上不僅起到實際加固的效果還可以有效控制工程再建的風險，降低工程建設的成本。

3橋梁樁加固設計的基本方案

3.1增加樁基進行加固

1橋梁現狀及病害成因

橋址區地形較平緩，跨越的溝渠中部局部地段為負地形，大致呈鍋底狀，雨季排水較為不暢通，并經常存有死水灘，隨后幾日，緩慢下滲至地下深處。根據原始勘察資料，橋址區0～10.0m范圍內黃土（粉土）具Ⅱ級非自重濕陷性（中等），濕陷系數δs=0.023～0.080，自重系數δzs=0.015～0.034，自重濕陷量Δzs=6.19cm，總濕陷量Δs=56.88cm，橋臺基礎持力層位于該地層上，雖采用0.5m厚灰土墊層進行地基處理，但處理范圍僅在基礎之下局部范圍內，對基礎周圍地表水的下滲未起防水作用，從而使地表水擴散運移至基礎以下濕陷性黃土之中，在荷載作用下，產生濕陷下沉。其下沉速度較為緩慢，且隨季節具有一定的規律，在雨季期間，下沉較迅速，雨季后地下水下滲至地表深處時，下沉較為緩慢或停止。根據地勘報告,基底附加應力為203kPa，第一層土的平均附加應力+自重應力約為124.5kPa，大于9.4m以上土層的濕陷起始壓力，故第一層土在上部荷載作用和浸水狀態下，0～9.4m范圍內將會產生附加濕陷變形，變形量為56.88-2.46=54.42cm。據以上綜合分析，橋臺地基沉降量主要由濕陷變形量和土層壓縮變形量組成，其總的變形量為54.42+8.223=62.64cm，目前已沉降約33cm，完成總沉降的52.7%，以后還會繼續下沉，因此對其進行加固是非常必要的。

2橋梁的加固設計

本文針對其出現的橋臺整體沉降的病害提出了兩個具體加固方案。

2.1方案一

a）在原兩側橋臺前1.35m加設雙柱式橋墩，形成（1.7+12.6+1.7）m跨徑的雙懸臂板結構,橋臺的支撐作用慢慢消失，新的柱式墩主要起支撐主梁作用，b）鏟除后期養護逐年增加的瀝青混凝土，以減輕上部恒載，利用液壓頂升設備將空心板抬升，恢復原橋面的設計標高。c）在墩頂原鋪裝層增設一層直徑25mm的鋼筋網用以承擔墩頂負彎矩。d）墩蓋梁達到設計強度后，頂升主梁，落梁于墩頂支座上，形成雙懸臂結構，完成體系轉換。e）將原橋的背墻和側墻均相應進行加高，原橋臺基礎周圍需做防水封閉處理，以防止其繼續滲水下沉。

［摘要］針對某市政橋梁拼寬工程實際情況，在介紹拼寬設計的基礎上，重點分析橋梁拼寬加固設計，最后通過實踐得出本工程拼寬施工順利完成，所用拼寬加固設計方案合理可行，具有良好參考借鑒價值的結論。

［關鍵詞］市政橋梁；橋梁拼寬；拼寬加固設計

如今，很多既有市政橋梁為滿足交通量需要而進行拼寬處理，而拼寬施工可能對舊橋結構產生影響，這就需要在設計中予以高度重視，采用合理可行的技術措施，保證施工安全。

1工程概況

某市政道路工程較緊，舊橋拼寬任務艱巨，工藝復雜繁瑣，需要在開工前認真做好工程設計，尤其是加固設計，以保證舊橋拼寬施工安全。設計在舊橋的兩側同時進行拼寬，上部結構和舊橋直接相連，而下部結構不予連接。整橋平面處在直線上，和路線中心線成90°夾角。對于拼寬部分，其上部結構跨徑與舊橋相同，對T梁進行拼寬時，切除外側55cm，拼接部分和舊橋采用植筋的方法進行連接，并在兩者之間設30cm濕接縫；對連續箱梁進行拼寬時，對舊橋懸臂部分進行切割，切割長度為65cm，拼接部分和舊橋采用植筋的方法進行連接，并在兩者之間設50cm濕接縫[1]。

2拼寬設計

當前，隨著我國經濟不斷快速發展，人們對生活的要求也越來越趨于高標準，在高標準的驅動下，人們更加重視各類基礎設施工程建設質量。橋梁作為重要的基礎設施工程，能有效促進區域經濟發展，有效提高人們的出行便利性。目前，隨著我國汽車保有量不斷提高，再加上貨車的載荷量也在相應增加，故而對橋梁提出了更高的要求。如何提高橋梁整體結構安全性，成為相關技術人員一直研究的方向。橋梁在運行一段時間后，應采取有效加固措施，提高橋梁的整體安全性，延長橋梁的使用周期，保障人們的正常出行。

1工程概況

江西省某一高速公路的主線跨徑為（24＋21.3＋21.3＋24）m，其結構為箱梁，平面位置處于R＝160m左扁圓，以及左偏緩和2種曲線處，梁箱底寬度4.5m，高度2.5m，翼緣懸臂為3.2m，底板厚度為26m，橋梁的腹板由跨中橫向到橫梁位置，由原先的60cm拓展到80cm；在箱梁的中心位置處設置了中橫梁，跨度為2.5m，同時在梁端的1.6m處設置了橫隔梁[1]。

2結構計算

在確定橋梁加固設計方案時，通過調整臺階支座距離與橋墩支座偏心確定橋梁結構受力，通過該方式，能有效減少支座出現的脫空等問題。在計算調試后可知，橋梁的0號與4號橋臺的距離調整了4.4m，其中1號以及3號橋墩的支座向外延伸了0.55m，橋臺內側以及外側支座并未出現不良應力的現象。在實踐過程中，為了滿足支座橫橋向的受力，在操作過程中，分別對1至3號墩橫向約束力，以及活動力進行了計算，計算方式如下[2]：鋼絞線：Φs15.2為松弛的鋼絞線，彈性模量為：Ep＝1.95×105MPa，標準強度fpk＝1860MPa，錨下張拉力σcom＝0.75×fpk＝1395MPa，管道偏差系數k＝0.0014，管道的摩擦系數μ＝0.3。一期恒載：進行該環節計算時，結合橫斷面的實際尺寸，進行重新計算，在箱梁混凝土總容量計算中，以26kN/m3為基礎進行計算，由于內弧與外弧的長度不一致，因此，在自重樞紐取值上應采用7.56kN•m計算[2]。二期恒載：設置的單側鋼護欄為7kN/m，瀝青混凝土為22.8kN/m。二期總恒載為36.8kN/m，由于內弧與外弧長度不一致，因而二期恒載扭矩為3.29kN•m。而在進行支撐反力計算的過程中，需做好公路一級與55T重車的計算；在抗裂性以及結構計算中，需要按照結構承載力的要求進行計算；在體系以及溫度取值上需要按照-10℃、＋30℃取值標準進行。值得注意的是，體系的溫度變化，無論是升溫還是降溫，都需要依據-10℃、＋30℃來取得合適的值，此外，還要特別重視，梯度的實際溫度的差異需要具體依據相關規范執行。在對梯度溫度進行計算時，必須要滿足日照的正常溫差，日照的反溫差T1與T2各自用-7℃、-2.75℃。近幾年來，國內的彎橋常常發生傾覆或坍塌現象，究其原因，主要有兩點：其一，內部原因，即：橋梁本身存在質量缺陷，未能達到設計要求；其二，外部因素，即：貨車的載荷量過大，嚴重超過了橋梁所能承受的載荷范圍。在橋梁加固施工過程中，應再次確認該橋梁的實際載荷量，應當首先分析下述狀況：第一，依據規定的標準車輛道路載荷，對橋梁結構的規定使用極限以及最大載荷量做運算；第二，確認實際承載重量，需要按照標準的數值進行計算，以標準規章對60t車輛荷載驗算。

3計算結果分析

近二十年來,我國國民經濟日益發展，交通運輸量迅速增長，道路上行車密度以及車輛軸重不斷加大，勢必造成公路橋梁日益不堪負荷,加之舊橋部分老化，破損或受原設計標準的限制，同時存在自然環境因素，已不能適應現代交通運輸的要求。如果將橋梁拆除重建，不僅會耗費大量人力物力，而且工期長影響大；如果說有計劃、有步驟對這些數量日益增加的病危橋梁進行加固改造，恢復、提高其承載力，不僅能滿足新時期公路交通運輸的需要，而且為國家帶來巨大的經濟和社會效益。

1橋梁加固的主要技術

1.1加強薄弱構件。對病害嚴重的構件，采取以新材料（鋼材、砼、各種纖維等）增大截面或粘貼附加材料；施加外部預應力；對裂縫采取化學灌漿封閉等進行加固。

1.2增加輔助構件。當原有構件承載力不足或遭破損時，可在原有結構上增加新的受力構件或替換原構件，如增設縱梁、橫梁或拱肋等。

1.3改變結構體系。主要是利用梁的連續作用或梁板組合作用及拱梁組合作用改變結構的受力體系，增加超靜定次數，改善結構的受力狀況，以提高橋梁承受活載的能力。

1.4減輕恒載。減輕原橋上部構造的恒載，可以改善原橋的受力狀況，提高承受活載的能力。特別是在橋梁基礎承載力受到限制，不能滿足加固上部構造和提高活載所增加承載力要求時，以減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力是一種經濟有效的措施。

1前言

橋梁的承載能力在很大程度上決定了其能夠承受交通荷載和負荷的能力，不可否認的是，盡管我國目前的橋梁建造技術水平較高，但是因為橋梁承載能力的缺陷引發的交通安全事故在近幾年來有所上升，這一方面是由于很多橋梁使用時間很長，交通運輸的壓力不斷提升，以往的設計標準已經無法滿足當期的交通運輸需求；而另一方面也可以說明當前在橋梁加固的規劃設計工作中還存在很多不足之處需要加強和優化。

2橋梁承載能力系數的影響因素

橋梁的承載能力強弱和具體的系數變化與其自身結構和主體部分出現的問題息息相關，首先從其結構來分析，在橋梁投入運營后的相當長的時間內，其結構會出現一些損傷或者缺陷，使得整體結構出現了薄弱環節，其整體性就受到了損害，因此某些部位承載能力的下降就會導致整體性能下降；其次，橋梁的某些主體結構施工所使用的材料大多是以混凝土這種混合型材料為主，但是這種材料由于多種影響因素很容易出現開裂的現象，導致局部結構的內部或者表面的強度和承載能力雙雙下降，難以支撐大橋龐大的體量，而且這類問題如果不及時進行修復和處理，還會造成承載性能的持續下降；再次，鋼筋結構由于長期受到外界影響而出現的銹蝕也會影響到承載能力；最后，由于異常原因而導致的變形，并且已經超過了工程設計和使用標準范圍，那么這種變形情況就會引發整體承載性能的下降。

3橋梁承載能力檢測的評定方法

3.1經驗法。這種方法主要是根據現場調查資料獲取橋梁存在的裂縫、撓度、橋臺沉陷及水平位移等病害及缺陷，由具有豐富工程經驗的專家引入不大于1.2的檢算系數進行結構強度和穩定性的檢算。這種方法是我國“十二五”之前主要采用的評定方法，依據為1988年交通部第二公路勘察設計院主編的《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》。該方法受評定專家主觀因素影響較大，檢算系數評定標準難以把握，檢測結果無法定量化應用，且檢算方法等方面規定的過于原則，評定指標單一，可操作性差，缺乏統一的評定標準。3.2承載能力衰減時變模型法。該方法考慮混凝土強度、碳化深度、鋼筋銹蝕程度等結構耐久性參數的時變模型，建立了不同損傷程度的橋梁承載能力的衰減模型，為評定舊橋的承載能力和預測橋梁的剩余壽命提供了依據。同時，該方法對于碳化深度、混凝土強度、鋼筋強度以及與混凝土的粘結性能等取值范圍較粗糙，且對不同地區、不同橋型結構的適用性尚有待進一步研究。3.3荷載試驗方法。該方法的優點是客觀、準確，能夠直接得出橋梁在荷載作用下的結構校驗系數，從而推斷出橋梁的安全儲備區間。但該方法通常規模較大，耗費時間較長，資金較大，需要較長時間封閉交通，甚至有可能對結構造成新的損傷。且其反映的是結構的短期行為，結構的極限性能、疲勞特性、耐久性檢測指標等因素的作用不能通過該方法獲取。3.4基于動測參數的評定法。這種方法通過測試結構在荷載、激振或脈動作用下結構產生的動態響應，如振幅、自振頻率、振型等來評定結構的承載能力。動測法接近橋梁結構的實際運營狀態，能夠較好的反映結構在動荷載作用下的力學性能和受力狀況。然而目前在動測評定法上還沒有比較完善、合理、簡潔的方法。也沒有建立起動測特征參數與承載能力相關的計算模型。3.5基于檢測結果定量化的評定法。該方法在原《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》的基礎上全面修訂編制了《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/TJ21-2011）。相比而言，該種方法在檢算系數Z1取值上同時考慮缺損狀況、材質強度、自振頻率的影響，對配筋混凝土橋梁亦考慮耐久性的作用而引入承載能力惡化系數及截面折減系數的影響，提高了橋梁承載能力評定的客觀性和操作性，且這些系數直接來源于檢測結果，具體、量化、明確、標準統一。同時，該方法亦存在明顯不足：①構件的材質強度的判定，采用回彈法、超聲回彈法、鉆取芯樣法等得到的結果往往差異較大。②考慮檢算系數Z1的評定標度時，通過實測自振頻率與理論計算頻率的比值確定該分項標度，而由于施工原因及計算模型的幾何尺寸、邊界條件和實際結構的差異，自振頻率的理論值往往大于實測值。③活荷載影響修正系數精確計算操作起來比較困難，且需耗費大量的人力、物力、財力進行交通流量調查與分析。④考慮耐久性影響而檢測的構件強度、碳化深度、鋼筋銹蝕程度、鋼筋保護層厚度、氯離子含量、電阻率所選取的測區能否真實代表整個構件的情況有待商榷。⑤規程主要是針對鋼筋混凝土橋梁，對鋼筋混凝土組合結構，如鋼管混凝土拱橋、斜拉橋、懸索橋等尚有諸多未明確的地方。3.6基于原始指紋評定法。所謂的原始指紋，其是指是在竣工后在這一關鍵階段搜集整理而得到的各種施工信息材料和信息資源，它已經成為了當前檢測評定工作的重要依據和參考指標，如果開展檢測評定的相關工作，就會利用這些原始的信息資料對照當前的檢測結論信息進行核對和檢查，這種鮮明的對比檢測方式可以很明確的發現問題所在，并分析橋梁的承載能力下降的真正原因所在，借此就可以判斷并且斷定到底是哪個部位或者可以追溯到哪一道施工程序出現了問題，這種方式可獲得更為清晰的調查范圍和目標，有助于及時發現安全隱患和問題。