浅谈预应力混凝土桥梁的加固设计
发表时间：2019-07-19T16:30:39.127Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：崔福生
[导读] 摘要：我国预应力混凝土桥梁结构加固设计起步较晚。
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摘要：我国预应力混凝土桥梁结构加固设计起步较晚。对于预应力混凝土桥梁结构加固设计是我们研究的重要课题。本文分析了预应力混凝土桥梁结构破坏的原因，阐述了预应力混凝土桥梁的加固设计的相关要点。
关键词：预应力混凝土；桥梁；加固；体外预应力；
1预应力混凝土桥梁结构破坏的原因分析
1.1混凝土的碳化
混凝土的碳化是指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧化碳或其它酸性气体发生化学反应的过程。一般情况下混凝土呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜，保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀，起到了“钝化”保护作用。碳化的实质是混凝土的中性化，使混凝土的碱性降低，钝化膜破坏，在水分和其它有害介质侵入的情况下，钢筋就会发生锈蚀。
1.2氯离子的侵蚀
氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯离子的主要来源，北方寒冷地区冬季道路、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。氯离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀，对结构的危害是多方面的，但最终表现为钢筋的锈蚀。
1.3碱—骨料反应
碱—骨料反应一般指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应，生成碱—硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀压力，造成混凝土开裂。碱—骨料反应引起的混凝土结构破坏程度，比其他耐久性破坏发展更快，后果更为严重。碱—骨料反应一旦发生，很难加以控制，一般不到两年就会使结构出现明显开裂，所以有时也称碱骨料反应是混凝土结构的“癌症”。
1.4冻融循环破坏
渗入混凝土中的水在低温下结冰膨胀，从内部破坏混凝土的微观结构。经多次冻融循环后，损伤积累将使混凝土剥落酥裂，强度降低。冻融循环破坏的混凝土剥落，开始时在混凝土表面出现粒径为2-3mm的小片剥落，随着使用年限的增加，剥落量及剥落块直径增大，剥落由表及里，发展速度很快。一经发现冻融引起的混凝土剥落，必需密切注意剥落的发展情况，及时采取修补措施。
1.5钢筋锈蚀
混凝土中钢筋腐蚀的首要条件是钝化膜坏，混凝土的碳化及氯离子侵蚀都会造成覆盖钢筋表面的碱性钝化膜的破坏，加之有水分和氧的侵入，就可能引起钢筋的腐蚀。钢筋腐蚀伴有体积膨胀，使混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝，造成钢筋与混凝土之间的粘结力破坏，钢筋截面面积减少，使结构构件的承载力降低，变形和裂缝增大等一系列不良后果，并随着时间的推移，腐蚀会逐渐恶化，最终可能导致结构的完全破坏。
2预应力混凝土桥梁加固设计的原则
2.1技术先进的原则
该原则要求加固方案应满足设计理论、加固材料和施工工艺的先进性。随着国内外对桥梁加固理论、加固技术研究的不断深入，该技术的科技含量越来越高，并已呈现出明显的学科交叉现象。近年来，桥梁加固中采用的加固材料与施工工艺已远远超过了同类新建桥梁，如粘贴碳纤维布加固法已应用于桥梁加固领域，并快速、有效、可靠地解决了一大批桥梁加固维修问题。
因此，在桥梁加固方案确定中必须优先考虑采用可靠的加固理论、先进的加固材料和加固工艺，在确保加固效果的前提下，最大限度地降低对原结构的损伤。
2.2安全可靠、适用耐久的原则
桥梁加固的根本原因是构件或整体抗力的衰减，而导致抗力衰减的原因又是复杂多样的，包括因氯离子侵蚀、碳化导致的钢筋锈蚀、恶劣环境下的混凝土劣化、设计施工造成的先天性缺陷等原因。统计数据表明，耐久性不足或失效是近年来桥梁结构加固的主要原因。因此加固设计不但要有效恢复或提高桥梁结构或构件的承载能力，满足规定的使用性，还要可靠保证加固后构件的耐久性能，以维持其承载能力和使用性能不降低。
2.3经济合理的原则
桥梁的加固工程规模不一定很大，但是涉及的事项却远远多于新建一座桥梁，这无形中增加了加固维修的成本，所以加固设计和加固成本的计算要考虑周全。如果加固成本接近或超过新建一座同等规模桥梁的造价时，一般是不能接受的，其结果往往要考虑改造方案。根据近几年的加固实例的统计资料，如果不考虑社会效益的因素，公路桥梁加固成本在新建成本的50％～60％以下是可以接受的。
3预应力混凝土桥梁加固设计要点
3.1旧桥的检测
3.1.1一般部位检查
（1）首先应对桥梁的总体尺寸（如跨径、桥宽、矢跨比、墩台尺寸、标高等）、各部分构件的截面尺寸、钢筋直径及布置、支座位置等进行详细的量测、记录，取得第一手现场资料。
（2）其次对材料的性能，如钢筋混凝土桥的混凝土和钢筋的强度、弹生模量，圬工拱桥的石料标号、砂浆标号等要进行测定和了解。通常是采用回弹仪现场测定；取样进行实验室分析；调查了解等方式综合进行。
（3）对桥梁运营状况，特别是桥梁存在的缺陷和病害进行反复的现场观测、检查和了解。检查桥梁结构是否产生了位移与变形（挠度）、混凝土施工质量如何，风化、剥落情况以及局部损伤，裂缝宽度、深度、分布情况及其发展趋势；检查钢筋锈蚀情况，以及支座、伸缩缝、排水装置、桥面铺装等附属设施的功能等。
3.1.2重点部位检查
桥梁结构产生缺陷的部位，检查时往往因人力、仪器和其他条件的限制漏看的较多，所以在普遍检查的同时，应该根据结构的受力特