鋼筋混凝土與預應力混凝土橋梁的加固

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各種鋼筋混凝土和預應力混凝土橋梁結構在我國公路建設中被大量采用。近年來，隨著交通量的迅猛增長和車輛的重型化，許多原設計標準較低的橋梁承載力明顯不足；一些橋梁受各種病害影響發(fā)生強度、剛度降低；還有許多立交橋的梁跨結構被超高車撞壞，混凝土大塊脫落，主筋被撞彎甚至折斷，嚴重威脅運營安全。當梁的結構構件不能提供足夠的強度和使用性能時，必須進行加固。根據實際情況，可選用不同加固方法，如預應力加固、噴射混凝土加固、聚合物浸漬加固、粘鋼加固、粘FRP板加固等。其中粘鋼加固由于具有方便快速、增加自重少、所需施工場地小等優(yōu)點，因而得到廣泛的應用。

　　一、加大截面加固法

　　加大截面加固法、顧名思義，是采用同種材料——鋼筋混凝土，來增大原混結構截面面積，達到提高結構承載力的目的。基本要求是：原結構結合面基層應堅實，表面應粗糙、清潔，新澆混凝土收縮小，粘結性能好。在梁底分段剝開縱向鋼筋的保護層，焊上短鋼筋后再焊上新增受力鋼筋，新加受力鋼筋與原受力鋼筋比較靠近，通過焊接短筋進行連接，短筋直徑應不小于5d，間距不大于500mm。

　　混凝土梁底面暴露出主筋工作量大，施工操作復雜，且對原梁有一不定期的損傷。現場濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護期長，對生產和生活有一定的影響，截面增大對結構外觀及房屋凈空也有一定的影響。該法施工工藝簡單，適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固；但現場施工的濕作業(yè)時間長，對生產生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

　　二、預應力加固法

　　預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿多結構構件或整體進行加固的方法，特點是通過預應力手段強迫后加部分——拉桿或撐桿受力，改變原結構內力分布并降低原結構應力水平，致使一般加固結構中所特有的應力滯后現象得以完全消除。因此，后加部分與原結構能更好的共同工作，結構的總體承載力可顯著的提高。預應力加固法具有加固、卸載、改變結構內力的三重效果。適用于大跨結構加固，以及采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應力狀態(tài)下的加固，施工設備簡單，可有效的提高梁的抗彎剛度，缺點是減小建筑凈空、影響建筑外立面，影響上層樓蓋結構或屋面防水構造。

　　三、粘鋼加固法

　　粘鋼加固法是在混凝土構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，以提高承載力的一種加固法?；炷两Y構加固用膠、強度高，粘結力強，耐老化，彈性模量高，線膨脹系數小，具有一定的彈性，膠本身強度及其粘結強度總是大于混凝土的強度。與其他加固方法相比，粘鋼加固技術有其獨特的優(yōu)點，如不減小建筑凈空、不影響建筑外立面，不影響上層樓蓋結構或屋面防水構造，施工時對生產和冬小麥影響較小，無現場澆注混凝土的濕作業(yè)，施工設備簡單，可有效的提高梁的抗彎剛度，粘鋼加固后幾乎不增加結構自重，因此不會引起基礎等其它構件的連鎖加固。采用構件外部粘鋼加法，鋼板厚4mm，材質A3，粘結劑采用冶金建筑研究院的YJS結構膠，對于這類梁的加固是在梁底面粘貼鋼板，鋼板固定起初設計是用的射釘，但是由于鋼板較薄和混凝土強度低，所以射釘又無鋼質墊圈，錨固不力，而導致鋼板剝落，并且易造成鋼板翹曲。后來采用了木架板加對頭楔頂緊帶鋼，效果很好，既經濟又安全可靠。

　　采用粘鋼技術加固砼梁，技術可靠，工藝簡單，不增加結構自重，不會引起基礎等其他構件的連續(xù)加固，不影響建筑使用功能。施工靈活，不占獨立工期，做到了對建筑質量缺陷的處理，不影響施工進度。具有明顯的社會效益和經濟效益。該法施工快速、現場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產和生活影響小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平；適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構件的加固。

　　四、粘FRP板加固法

　　粘FRP板的施工工藝分以下幾個步驟：首先用噴砂機打磨混表面，去掉1-2mm表面疏松層；然后用噴氣機清除混凝土表面的混凝土碎裂屑；環(huán)氧樹脂和固化劑按一定的比例混合，然后均勻地涂于FRP板的板面和混凝土梁的表面上，粘貼時要趕出氣泡并壓平；粘貼后對粘貼面施加壓力，直到粘結劑養(yǎng)護完成。本文建議粘FRS板加固用的FRP板的厚度取為2—4m，且FRP板與加固的梁等長。從加固的效果出發(fā)，進行抗彎加固時，宜在梁的受拉面粘貼FRP板，進行抗剪加固時，宜在梁的底面和側面粘貼的FRP板以形成U型加固方案，提高試件的延性。為了保證加固梁的FRP板與混凝土在使用過程中粘結完好，還可在FRP的端部采用錨固加強措施。

　　FRP板直到破壞均表現出線彈性特征，其力學性能與加固纖維的種類和纖維的排列方向有關，因而可通過改變纖維的排列方向得到某一特定方向上最大的材料強度。粘FRP板進行抗彎加固和抗剪加固的效果均與FRP板纖維的布置方向有關。

　　由粘FRP的抗彎加固和抗剪加固的試驗研究可知：在對梁進行加固時，一般可同時提高梁的受彎承載力和受剪承載力，亦即抗彎加固和抗剪加固是相關聯(lián)的。在進行結構加固時，應針對結構的具體情況，重點進行某一方面的加固。

　　結束語

　　由于FRP板應力應變曲線沒有屈服平臺，存在脆性性能，因而加固梁 的延性問題被提出來了，但只要設計合理，粘FRP板加固梁的延性可以得到滿足。且粘FRP板加固對提高隨重復荷載的構件（如吊車梁）的正截面和斜截面疲勞強度效果都較好，尤其是對斜截面疲勞強度的提高效果更大。粘FRP板不僅可用于梁的加固，而且可用于樁和砌體的加固；還可用于新結構的設計。通過改進FRP板的材料性能和粘結劑的性能可進一步提高粘FRP板的加固效果。粘FRP板技術是一種有效的結構加固形式。

　　參考文獻：

　　[1]《碳纖維片材加固混凝土結構技術規(guī)程》（CECS146：）中國計劃出版社，2003。