第十章桥梁维修与加固
1.引言
1.1概述
桥梁维修与加固是桥梁养护管理的一项重要内容，是保证桥梁正常工作的有力手段。桥梁的维修与加固技术也是一个新的课题。目前，我国公路、铁路交通事业蒸蒸日上，不少高速公路已建成并投入运营中，另外还有不少正在建设的高速公路和其它等级的公路也将建成并投入运营。但由于设计、施工质量及养护等方面的原因，使得桥梁的维修和加固显得日益重要。此外由于历史和资金方面的原因，我国大部分二十世纪六七十年代甚或五十年代修建的桥梁仍在运营使用，因设计荷载标准偏低和桥梁宽度偏小等因素，这些桥梁已成为交通运输中的潜在隐患。这些都使得桥梁的维修和加固成为亟待解决的一个课题。
1.2桥梁加固的任务和形势
桥梁建成后，经过一段时间可能就会产生维修、改造和加固的需求，这时就要针对桥梁不能继续正常使用的状况进行处理，这些状况可以分为三类：
1.桥梁使用一定年限之后，出现结构陈旧老化、破损等影响到它原有设计承载能力而危及运行的，必须予以修补，使之恢复到原有设计的承载能力。
2.桥梁基本完好，但当初设计标准低，经过一段时间的交通发展，荷载标准或桥上、桥下的净空不能满足新交通的需要，需对其加强才能适应新的交通要求。
3.桥梁设计标准合理，结构基本完好，但桥梁遇到某种特殊需要，比如增加了原设计没有考虑在内的荷载或结构变化，因此需要临时加强。
对上述三类情况下的桥梁进行加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，缓和桥梁投资的集中性。实践证明：采用适当的加固补强措施，对恢复和提高旧桥的承载能力和通过能力，延长使用寿命，满足现代交通运输的新要求是可以办到的，还可以节约大量的建桥资金，社会经济效益可观。此外，尽管加固桥梁不是新建项目，难以作为地方政绩，但加固桥梁却可以预防和避免桥梁的坍塌造成物资和人身伤亡，避免政治、经济上的灾难。因此，根据实际情况对桥梁因地制宜地采取加固措施，确保道路的畅通，于国于民都具有积极的意义。
尽管如此，目前我国桥梁加固工作的开展仍然遇到一些困难，妨碍了桥梁加固的
顺利发展，这些困难中的客观因素主要表现在：
1.已通车的桥梁，有现实的交通需要，因为要求在不中断交通的情况下进行加固，所以加固时可能会有交通干扰。
2.结构形式的限制：加固的原则一般须利用原有结构进行，只能在原有结构上做文章，所以受到局限。
3.新老结构的结合是一个难题：这里包含新老结构体系的变化和过渡，还包括新老桥体的结合面。
4.风险大：凡是要加固的桥梁，多半是危桥，结构已处在不利状态，有的岌岌可危。对旧桥有的缺乏原有的设计资料和施工记录，结构内部情况不详；现有的受力情况不一样，很难确定其结构极限，这给旧桥的加固带来了风险。
除了上述客观条件的限制以外，现有认识水平的差距也妨碍了桥梁加固的顺利发展：
1.通常业主单位更愿意废弃旧桥另修新桥，除非必要时才利用旧桥采取加固措施。
2.由于旧桥加固方案的设计工作量大，收费低，所以一般大的设计单位不愿意承担这样的设计任务。
3.加固设计需要良好的桥梁理论水平和力学基础知识。确定加固方案时要能正确分析和判断旧桥的安危程度，即其结构状态和内力大小程度。这就需要一定的力学试验作为结构分析的支撑。
4.加固方案实施中存在复杂性。加固方案和处理方法要有一定施工经验的专业队伍。
尽管存在这些困难，必须认识到：社会的发展必然会对交通运输提出更高的要求，交通流量迅速增加，车辆载重不断增大，现有公路桥梁的负担将日益加重，虽然桥梁具有一定的潜在能力，但总有一些桥梁或因设计施工中的“先天不足”；或因公路线路改造提高荷载等级；或因超负荷工作；或因年久失修；或因意外事故等，难以适应这些需要。对于这种弃之可惜，用则不放心的桥梁，迫切需要加固改造，为适应新的形势，必须对此有充分的认识并予以高度重视。
1.3桥梁加固方法
与维修养护是为桥梁保持正常运营状态做保护性和预防性工作不同，加固是从承载受力的角度来处理的。一般来说加固方案可以考虑减少内力或增大截面，也可以应用加固新材料。目前的混凝土桥梁加固方法主要有：一是结构性加固，如采用体外预应力、在结构的受拉区粘贴钢板或增设钢结构支撑；二是非结构性加固，如对裂缝进
行封闭或压浆处理等。在本章后面几节将对这些方法作详细介绍。
加固方案的实施需要有一定经验的熟练工人和施工队伍来完成，对于工艺上也应有比较高的要求。加固后还需要对桥梁进行检测和观察，以确定加固的效果。目前对于结构的加固还只有一些规程可以参考，随着技术的进步和不断总结经验，相信不久将形成桥梁加固的专门规范，进一步推动其快速发展。
2.常用桥梁加固修补材料
桥梁的加固离不开修补材料，桥梁结构的修补材料种类繁多，性能各异，施工工艺及技术要求也不同。最常采用的是无机类的早强水泥、超早强水泥、速凝水泥及其砂浆或混凝土以及有机类的各种合成树脂及其砂浆或混凝土。另外还有由这两类材料配制而成的聚合物水泥砂浆、聚合物水泥混凝土，以及其他修补材料、灌浆材料、表层涂料等。
2.1常用的水泥基修补材料
水泥基修补材料是过去最常采用的修补材料。它适用于修补宽度较大的裂缝及损伤面积较大的混凝土结构。由于要求修补后结构或构件应有较高的强度与原结构要有可靠的粘结以及较好的耐久性能，所以，用于修补的水泥基材料必须具有快硬早强性能及较小的干缩性，最好应稍具膨胀性。
修补用高强混凝土及砂浆：在配制修补用的高强混凝土或砂浆时，应针对其破坏原因，采用适合于破损结构的水泥品种，且应选择较高标号的水泥，细骨料、粗骨料也应符合质量要求，并可选用必要的外加剂。如高效减水剂、引气剂、早强剂、早强减水剂、速凝剂、防冻剂等。其配合比也应根据修补要求经试验确定。
硅粉混凝土及砂浆：硅粉混凝土或砂浆具有良好的和易性、显著的增强效果和良好的耐久性等特性。但早期干缩率较大，所以必须有良好的养护，特别是在薄层修补时，尤其要注意切实做好养护工作，避免表层干裂。
铸石骨料混凝土及砂浆：将铸石破碎成碎石及人工砂，作为混凝土的粗、细骨料，配制成的铸石混凝土或砂浆，具有强度较高、硬度很大、吸水率低、耐磨性好等特点。已在一些大型工程中作为抗冲磨修补材料采用，效果良好，缺点是造价较高。
钢纤维混凝土：钢纤维混凝土是在混凝土中均匀散布直径为0.3～0.6mm、长度为20～60mm短钢纤维的一种新型混凝土。横跨裂缝的钢纤维可极大地限制混凝土裂缝的进一步扩展。因此，钢纤维混凝土有效地克服了普通混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷。
