摘要：随着交通量的不断增加，桥梁所承载的负荷也越来越大，经常长期服役期限后，桥梁结构本身也产生了不同程度的病害和损伤，在这种情况下，如果不对其进行加固处理，会对桥梁的使用寿命及过往车辆的安全带来严重隐患。因此，需要针对各桥的具体病害情况，采取有针对性的加固设计和施工措施，增强桥梁结构承载能力，更好地为市民出处服务。文章结合笔者设计实践，对桥梁加固设计有关问题进一步探讨。
关键词：桥梁；加固；设计原则；实例介绍
前言
当前，我国根据有关设计规范要求，桥梁是以100年基准期进行设计的。桥梁投入使用后，会受到多方因素的影响，其实际承受的荷载远超出设计荷载，造成这样的原因，主要包括以下几方面：没有及时对桥梁进行养护、天气等自然环境因素、过往车辆数量超出预定设计数量，以及结构耐久性设计存在不合理之处等，这些因素都会加剧结构疲劳和受损，缩短了桥梁的使用寿命。
相比于新桥设计，桥梁加固设计更为复杂，要考虑的事项更多，不仅要考虑到对原有桥梁的病害诊断、改造方案制定、加固材料选择、加固方案设计等，加固构件的选择与设计等，以及加固施工、养护等。
在以往的桥梁加固设计中，由于考虑不周到，部分设计者只考虑了桥梁强度、刚度等因素，而对桥梁结构耐久性的重视程度不够等，这些都需要引起我们的高度重视，在桥梁加固设计时应根据有关设计规范基础上，针对病害桥梁的实际情况，制定科学合理的设计方案和施工工艺，把病害隐患消除，延长桥梁使用寿命。
一、桥梁加固设计主要工作内容
1、做好加固设计前的各项准备工作
桥梁加固设计需要考虑的因素较多，要结合原有桥梁结构、加固受力的特点、使用实际情况基础上，根据有关设计规范进行加固设计，不能简单地机械地套用新建桥设计规范的规定和计算公式。
（1）在对桥梁进行加固设计前，必须先取得原桥梁竣工图和设计图、有关权威部门提供的检测评估报告，并亲自到病害桥梁现场实地勘踏，掌握有关资料，并进行认真分析，对病害桥梁有深入了解；
（2）在进行加固设计计算时，需要考虑到桥梁结构病害的危害程度及影响趋势、原有材料的性能与特点、新旧材料的结合性能及各自不同的特点；
（3）需要对各施工阶段构件的强度、稳定性及结构变形验算。
（4）加固后的结构验算应考虑附加荷载的影响。
（5）改变结构体系加固时，结构构件任一截面上的应力不宜超过材料强度的设计值。
（6）加固验算时，应根据桥梁建设年代的设计荷载、材料性能进行相应计算。
2、桥梁改造加固设计思路及要考虑内容
（1）桥梁加固设计的核心内容主要是加固桥梁的承载力，以确保桥梁结构安全。加固设计重点考虑桥梁正截面抗弯承载力加固与斜截面抗剪承载能力加固。
（2）要保证桥梁加固后具有相应的承载能力，还需要考虑到新加补强材料与原结构物整体结合的程度和受力情况等。
对于原有桥梁构件变形或振动过大的构件，加固设计时要适度加大截面尺寸，以提升截面刚度；结构物损伤部位，需要对其进行补强及修复，提升其耐久性。如果仅仅是在原有梁截面尺寸不变的基础上对受拉区进行补强，则加固后截面所能承担的最大承载力是有限的。
（3）加固结构时，其效果都不会无限大的，都是在一定度量范围内的：如对桥梁受力区进行加固补强后，桥梁的结构构件因加固会提升承载能力，但也是属于一定限度内的，这个限度与原桥梁结构配筋率有关，配筋率决定了承载能力的范围和限度，与加固所采用的方法无太大关系。
（4）某些特定情况下，如果原有梁的高度较小，相对配筋率较大，如果仅仅只对受拉区进行加固补强，仍达不到规定的荷载要求时，可采用适度增加桥面厚度、梁的有效高度等加固措施，提高原梁承载力。
以往的工程实践中，常用的做法是对桥面铺装层进行维修，再采用相应的构造措施，使到桥面铺装层与原梁翼板进行连接，具体设计时可以考虑部分桥面铺装层混凝土参与主梁共同工作。
（5）制定桥梁加固设计方案时，应对各种加固方法进行比对和综合利用，在达到调整结构内力，减轻原梁的负担基础上，尽量减小加固补强工作量。
三、加固后评价
桥梁在加固施工完成后，宜请有关质检部门对桥梁进行鉴定验收，对其加固效果进行评估。对于大中桥梁的加固效果，可通过在加固设计荷载标准下桥梁静力荷载试验的结果来进行鉴定评估。
四、某病害桥梁固设计实例分析
1、工程概况
某桥梁预应力简支梁桥，规模为9×20.0m，连续桥面。桥面宽度为32.5m路幅分配。桥梁上部采用预应力混凝土空心板结构，梁高0.85m，桥面铺装厚度0.10m，铺装材料为混凝土。下部结构均为圆柱式桥墩+桩基础，墩上设置盖梁。桥墩直径1200mm，桩基直径为1500mm，墩中心距最大达9.33m，盖梁截面尺寸1.4m×1.4m，均采用钢筋混凝土。经多年使用后，出现了不同程度的病害，主要病害检测如下：
（1）铰缝病害检测。经开凿铰缝漏水严重的桥面部位，
显示铰缝混凝土密实，与空心板结合良好，铰缝钢筋表面轻微锈蚀，开凿期间，桥面整浇层与面砖之间的水泥砂浆不断渗水。
（2）支座老化。通过对支座进行检测，发现橡胶支座均受到来自盖梁顶部的积水长期浸入，使支座长期处在干湿循环状态，老化问题严重。
（3）板底碳纤维出现多处渗水，合计有47处，渗水面积达到326.3m2，该处碳纤维黏结力达不到规范规定要求。
（4）按规定抽检桥梁伸缩缝构造，达不到规范规定要求。
（5）所抽检桥面整浇层平均厚度为120mm，所抽检铺装层平均厚度为110mm。
（6）全桥桥面排水设施存在不足，仅在0#桥台及9#桥台各设置一条截水沟，其它地方没有设备泄水孔等排水设施，主要靠纵坡排走桥面积水。
结合上述检测报告，决定对桥梁进行加固处理，主要措施包括：增加桥梁防排水设施、更换支座、更换板底碳纤维等，在保持原有桥梁荷载及其受力状态基础上，按现状恢复桥面景观。
2、加固设计
根据检测报告，结合桥梁的实际情部，进行了以下的加固设计处理：
（1）桥梁支座病害处理
施工前应先检查现有支座情况，若损坏或没有支座则宜进行更换。支座型号同原设计保持一致，即一侧采用板式橡胶150mm×180mm×35mm，另一侧采用四氟滑板支座180mm×150mm×37mm，若未损坏但脱空的部分宜以塞楔形钢板的处理方式使支座受力。
（2）伸缩缝、整浇层铰缝整治
根据竣工资料，该桥梁伸缩缝采用40（60）型，该次加固设计维持现状桥面整浇层，重新施工伸缩缝，型号同原设计。
（3）桥面系排水整治拆去原来桥面铺装面层及2cm厚现浇层，在其基础上依次设置防水层、防水砂浆层、防水层、排水系统。排水系统为横向+纵向混合排水，提高桥面排水效率（利用纵坡大特点，45°铺设盲管，网状交叉布置，形成有效的分区横向排水，与纵坡排水一起构成有效的排水系统）。
（4）梁底碳纤维病害修复
根据检测报告，对碳纤维干处和湿处各随机选取一组进行拉拔试验，干处拉拔试验碳纤维黏结力满足要求，湿处拉拔试验碳纤维黏结力不能满足要求，见表1
这次加固处理原则是仅对被水侵蚀失效的碳纤维进行局部更换，重新粘贴碳纤维。如果发现失效的碳纤维超过60%以上，建议全部更换，以保证桥梁正常受力。
（5）混凝土裂缝封闭及其他病害处理
根据检测报告可知，盖梁结构存在混凝土收缩性裂缝（非结构性），对所有宽度不小于0.1mm的裂缝进行灌浆处理，对所有宽度小于0.1mm的裂缝进行封闭。
1）钢筋锈蚀区域的清理。在混凝土表面破损清理完毕后进行；用钢刷清除钢筋表面的浮锈，使之露出光洁部分；对经探查确定的钢筋锈蚀区域，应清除掉混凝土表面的油污、油脂、蜡状物等有机污物。
2）钢筋防锈、阻锈处理。在钢筋锈蚀区域的混凝土表面清理完毕后进行；对外露的钢筋涂刷钢筋保护剂，钢筋保护剂的选用应满足设计提出的材料特性要求，对钢筋锈蚀区域采用多功能阻锈剂（表面涂刷型）处理，可滚刷或喷涂于结构表面，选用材料应满足设计要求，并按施工规范进行施工。
3、加固成果
桥梁加固设计后，经专业单位检测桥梁能满足设计要求，说明该桥加固处理方案可行，可保证桥梁的正常运营，满足畅通要求。
五、结束语
桥梁在投入运营一段时间后，都会存在不同程度的病害，需要对其进行加固处理，以消除病害，确保桥梁和过往车辆的交通安全。
随着加固技术进步和各种新材料的出现，加固设计可选择的技术和材料的范围也越来越多，加固设计方案也将更加规范和完善，加固效果也将更好。本文章针对桥梁加固设计中有关问题进行了探讨，指出只有结合桥梁的病害情况及其原因进行具体分析，在根据有关设计规范基础上，制定有针对性的加固设计方案及施工工艺，在保证消除病桥隐患的基础上，使到加固设计方案更加科学合理、经济。
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[5]王德平，市政桥梁加固维修技术及其应用探究，四川水泥，2016（4）
论文作者:陶禹聪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：桥梁论文; 桥面论文; 病害论文; 支座论文; 结构论文; 碳纤维论文; 荷载论文; 《基层建设》2019年第1期论文;