一、混凝土橋梁加固所面臨的問(wèn)題及對(duì)策耐
1、混凝土橋梁加固所面臨的主要問(wèn)題
混凝土橋梁加固主要面臨著耐久性缺乏的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是混凝土橋梁的耐久性一般在20年以上的，極其容易出現(xiàn)大面積的破裂、脫落、老化，鋼筋受到的銹蝕程度嚴(yán)重，使橋梁受到嚴(yán)重的損壞；二是受到嚴(yán)重?fù)p壞的橋梁，其本身具有的穩(wěn)定性、牢固性、安全性大大降低，嚴(yán)重威脅到公路橋梁交通的安全；三是維護(hù)混凝土橋梁的耐久性，進(jìn)行加固施工，需要花費(fèi)大量的資金。
2、提高混凝土橋梁耐久性的對(duì)策
提高混凝土橋梁的耐久性，是公路橋梁加固的重要技術(shù)之一，其主要方式有兩個(gè)，一是選用高性能、高品質(zhì)的混凝土，相方設(shè)法提高混凝土的勻質(zhì)性、密實(shí)性、抗?jié)B性和耐凍性，從而達(dá)到提高混凝土抵抗冷凍侵蝕和碳化的能力；二是對(duì)既有橋梁所存在的缺陷進(jìn)行加固改造施工，提高橋梁的耐久性，達(dá)到延長(zhǎng)混凝土橋梁使用壽命的目的。
二、橋梁加固原理
橋梁加固改造是指運(yùn)用一定的技術(shù)手段，恢復(fù)和提升橋梁的承載性能和耐久性能的方法。目前，常用的橋梁加固方法很多，從大的方面可分為上部結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固和下部結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固。從后加補(bǔ)強(qiáng)材料是否具備預(yù)應(yīng)力及基本受力原理來(lái)看，橋梁上部加固又可劃分為：主動(dòng)加固和被動(dòng)加固兩大類。
1、橋梁被動(dòng)加固原理
橋梁在抗剪薄弱區(qū)或受拉區(qū)直接進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)材料加固處理，例如：補(bǔ)焊鋼筋、粘貼高強(qiáng)復(fù)合材料、粘貼鋼板等。從作用原理上講，這種加固方法屬于被動(dòng)加固的范疇。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮分階段受力及帶載加固的特點(diǎn)，構(gòu)件自重和恒載是由原梁承擔(dān)的；加固后的組合截面則承擔(dān)活載，原梁變形制約著后加補(bǔ)強(qiáng)材料強(qiáng)度的發(fā)揮程度。
2、橋梁主動(dòng)加固原理
要想方設(shè)法提高后加補(bǔ)強(qiáng)材料的利用率，就必須解決后加補(bǔ)強(qiáng)材料的“應(yīng)變滯后”問(wèn)題，使“應(yīng)變滯后”變成“應(yīng)變同步”，應(yīng)施加預(yù)應(yīng)力給后加補(bǔ)強(qiáng)材料，采用預(yù)加力原理實(shí)施加固補(bǔ)強(qiáng)處理。從作用原理上講，預(yù)應(yīng)力加固是屬于主動(dòng)加固的一種。讓后加補(bǔ)強(qiáng)材料主動(dòng)受到預(yù)加力的作用，改善橋梁原來(lái)的應(yīng)力狀態(tài)，可以以提高原梁承載力，增強(qiáng)其抗裂性。
三、公路橋梁中常見(jiàn)的應(yīng)預(yù)力加固技術(shù)及其特點(diǎn)分析
目前，公路橋梁結(jié)構(gòu)中常用的預(yù)應(yīng)力是三種加固體系主：即有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系、體外預(yù)應(yīng)力加固體系、高強(qiáng)復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固體系。
1、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系
（1）作用原理
利用錨固于被加固梁體上的小直徑預(yù)應(yīng)力筋，對(duì)梁體施加預(yù)應(yīng)力，然后噴注具有較高抗拉強(qiáng)度的復(fù)合砂漿，將預(yù)應(yīng)力筋與被加固梁體粘結(jié)為一體，構(gòu)成有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系以其預(yù)應(yīng)力筋錨固簡(jiǎn)單、張拉施工方便、結(jié)構(gòu)耐久性好，材料利用效率高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)受到國(guó)內(nèi)外土木工程界的重視。
（2）技術(shù)特點(diǎn)
與體外預(yù)應(yīng)力加固體系相比有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系的突出優(yōu)點(diǎn)是：一是能最大限度的發(fā)揮后加補(bǔ)強(qiáng)材料的作用，提高材料的利用效率；二是噴注的高性能抗拉復(fù)合砂漿保護(hù)層。抗碳化和抗氯離子侵蝕能力強(qiáng)，保護(hù)鋼筋免于銹蝕，提高結(jié)構(gòu)耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命；三是靠小型錨具和高性能抗拉復(fù)合砂漿粘結(jié)的雙重作用錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋，錨固工作更為安全可靠。
2、體外預(yù)應(yīng)力加固體系
（1）作用原理
一是體外預(yù)應(yīng)力加固是指在梁體的外部（或箱內(nèi)）安裝上具有防腐保護(hù)作用的預(yù)應(yīng)力筋，梁體受到施加的預(yù)應(yīng)力，部分外荷產(chǎn)生的力會(huì)被預(yù)加力產(chǎn)生的反彎矩所抵消從而達(dá)到改善橋梁使用性能和提高橋梁承載性能的目的；二是作為目前常用的加固方法之一，體外預(yù)應(yīng)力的適用對(duì)象為：大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T構(gòu)箱梁橋和連續(xù)箱梁的加固；三是體外預(yù)應(yīng)力筋錨固定在梁中間或中間的橫隔梁上，跨間調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋角度的是轉(zhuǎn)向塊，非常適宜梁的受力要求；三是嚴(yán)格來(lái)講，體內(nèi)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力、體外預(yù)應(yīng)力，均是無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)理論分析的核心問(wèn)題是預(yù)應(yīng)力鋼柬在各受力階段的應(yīng)力增量計(jì)算問(wèn)題。
（2）技術(shù)特點(diǎn)
與一般預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相比較而言，體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是體外預(yù)應(yīng)力的鋼筋既可以設(shè)計(jì)成不需要更換的，也可以設(shè)計(jì)成能夠更換、補(bǔ)拉的；二是可以更換的體外應(yīng)力鋼筋，具有便于維修、養(yǎng)護(hù)和加固的特點(diǎn)；三是用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)實(shí)施舊橋加固，其橋梁構(gòu)造簡(jiǎn)單，使施工方便易行。四是大大減小了鋼筋柬的摩阻損失，提高了預(yù)應(yīng)力筋的利用效率，力筋應(yīng)力的變化幅值較小，有利于橋體抗擊疲勞；五是體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在我國(guó)混凝土橋梁加固改造中的推廣應(yīng)用，為混凝土耐久性問(wèn)題的解決提供了可能技術(shù)支撐，大大提高了橋梁的耐久性，使橋梁的使用壽命也得到了很好的延長(zhǎng)。例補(bǔ)拉一次或換一次索，可延長(zhǎng)其的使用壽命20 年，大大降低了橋梁加固及養(yǎng)護(hù)的管理成本，亦有利于橋梁加固管理工作的長(zhǎng)期發(fā)展。
3、高強(qiáng)復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固體系
目前，碳纖維和芳倫纖維是工程上應(yīng)用得最為廣泛的高強(qiáng)復(fù)合纖維。在橋梁預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)中，與芳倫纖維比較而言，碳纖維材料應(yīng)用得更為廣泛，技術(shù)更加成熟，故本文主要介紹碳纖維預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。
（1）作用原理
為了達(dá)到增強(qiáng)公路橋梁加固的效果，提高碳纖維材料的有效使用率，施加預(yù)應(yīng)力給碳纖維材料是一種有效的辦法。碳纖維預(yù)應(yīng)力加固的作用原理為，利用錨固粘貼于被加固梁體上的碳纖維布條（板或布）對(duì)梁體施加預(yù)應(yīng)力，使加固梁的受力狀態(tài)得到相應(yīng)的改善。這種技術(shù)的關(guān)鍵是解決預(yù)應(yīng)力纖維布（板或布）的張拉、錨固的問(wèn)題，使其適應(yīng)于橋梁現(xiàn)場(chǎng)施工的要求。
（2）技術(shù)特點(diǎn)
1)高強(qiáng)高效。由于FRP 優(yōu)異的物理力學(xué)性能，在加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)中可以充分利用其高強(qiáng)度、高彈性模量的特點(diǎn)來(lái)提高混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和延性，改善其受力性能，達(dá)到高效加固修補(bǔ)的目的；2)線膨脹系數(shù)與混凝土接近，保證了溫度變化時(shí)，F(xiàn)R 與混凝土可以協(xié)同工作；三是施工便捷、工效高、沒(méi)有濕作業(yè)，不需大型施工機(jī)具，施工占地少，施工效率高。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，粘貼FRP 是粘貼鋼板施工工效的4～8倍。FRP 輕質(zhì)柔軟，易貼附，與粘貼鋼板相比其施工質(zhì)量更易保證；3)不增加構(gòu)件的自重和體積。FRP 質(zhì)量輕且厚度很薄，經(jīng)加固修補(bǔ)后的構(gòu)件，基本上不增加原結(jié)構(gòu)的自重和尺寸，也就不會(huì)減少建筑物的使用空間；4)具有很好的耐腐蝕性和耐久性能。5)適用面廣。可廣泛用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)形狀、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，這是目前任何一種結(jié)構(gòu)加固方法都不可比擬的。
