桥梁墩柱加固施工技术研究

杨国林

(山西省静乐公路管理段，山西 忻州 034000)



桥梁墩柱加固施工技术研究

杨国林

(山西省静乐公路管理段，山西 忻州 034000)

由于部分早期桥梁存在设计不合理，施工质量存在缺陷等，导致在使用过程中出现一定程度的损伤和承载能力下降等问题，所以采取必要的措施进行加压来延长桥梁的使用寿命成为现阶段桥梁工程中的一个重要问题，结合工程实际，对比了常用的墩柱加固方法，对综合加固措施进入了深入研究。

墩柱；加固；体外预应力

1 桥梁墩柱加固方法分析

1.1 下部薄弱构件加固方法

(1)粘贴钢板法

粘贴钢板主要是采用环氧树脂等粘结材料将具有一定强度的钢板、钢筋等粘结到墩柱表面使之成为一个整体，从而有效的提高桥梁墩柱的抗弯和抗剪能力，减缓裂缝的发展，从而提高了桥梁的承载能力。

采用粘贴钢板法首先对桥梁墩柱的病害进行分析，确定病害产生的部位和范围大小，将钢板粘贴在受力部位的外边缘，通过粘结剂和钢板的共同作用来封闭裂缝，约束混凝土进一步的变形发展。钢板的形状可以根据实际情况进行调整，但是钢板的厚度必须要比计算得到的厚度略大，钢板的大小范围要延伸到低应力区，以便减少钢板锚固段的粘结应力集中，从而避免结构粘结位置出裂缝或钢板被拉脱现象。

粘贴钢板法加固桥梁墩柱方法中如何保证钢板和构件的整体受力是加固成功预付的关键，所以在补强施工过程中除了考虑到钢板要具有足够的锚固范围，粘结剂具有足够的强度和耐久性外，还要避免钢板的自由端出现脱拉现象，在端部位置可以采用紧固螺栓进行加固，从而保证混凝土和钢板之间的粘结力能够满足抗拉和抗剪要求。

粘贴钢板施工首先需要清除混凝土表面破碎部分，并进行凿毛处理，对于混凝土表面出现的大面积凹陷，易采用高强度砂浆进行表面处理，并加以平整。钢板表面要去除油污和锈迹。其次要定位钻孔植筋，钻孔植筋要尽量避开受力主筋，定位钢筋稳固后在混凝土墩柱和钢板表面涂抹一层厚度2 mm作用的粘结剂，进行加压成型。粘结剂的固化时间约为24h左右，固化之后即可受力。粘贴钢板法虽然具有造价低、施工方便的特点，但是在实际施工过程中主要发生的破坏还是粘结破坏。对桥梁墩柱的极限承载能力的提高程度有限，在加固的过程中一般需要中断交通，另外钢板本身的防腐、防锈涂装也为日后的桥梁养护工作增加了部分负担。

(2)粘贴复合纤维法

复核碳纤维具有抗拉强度高的特性，起抗拉强度要远远大于钢筋的抗拉强度,所以通过粘贴复核纤维的方法加固桥梁墩柱，在一定程度上相当于大大提高了桥梁墩柱的配筋率,使桥梁墩柱的抗剪承载力得到明显的提高,同时也可以显著改善出现斜裂缝以后构件的变形发展速度;另一方面,在加固构件横向范围包裹碳纤维,能够对桥梁墩柱的内部的混凝土起到有效的约束作用,如果桥梁墩柱的受压区混凝土达到峰值应力后,便会产生急剧增大的横向膨胀变形大,碳纤维高强度的特性就发挥了明显的作用，碳纤维的横向布置,使得环向约束力增大,从而使得混凝土应力—应变曲线发生较为平缓的下降,桥梁墩柱的极限压应变也得到了显著的提高,因而大大降低了受压区混凝土的破坏过程,充分发挥了纵向钢筋的塑性变形性能,显著改善构件的延性，该方法对于已经出现开裂部位的加固效果不明显，材料的成本也较高。特别是在加固部分配筋率较大的构件过程中，效果不是十分明显，另外施工过程中受外部环境变化的影响较大。

(3)体外预应力加固法

该方法主要是采用外加预应力的钢拉杆或撑杆,来达到对桥梁墩柱结构进行加固的目的。通过施加体外预应力的方法能够明显提高结构的承载能力,同时也可以显著增强构件的刚度和抗裂性能,从而使得桥梁墩柱结构的整体承载能力得到较大程度的提高。施加体外预应力的加固方法起到了协调、加固和改变结构受力的三重效果,加固完成之后占用的空间小。所以该方法可用于大型结构、大跨度结构的梁、板、柱、屋架、网架等的加固。但不适用于混凝土收缩徐变大的结构的加固和在无防护的情况下用于600℃以上的高温场所。该方法虽然具有明显的结构优势，但是在实际施工过程中要受到诸多外部因素的影响，对锚固端的安全性也提出了较高的要求，同时对锚具也提出了较高的要求，特别是施工空间相对不足的桥梁墩柱加固过程中要充分考虑到锚具的设置条件，该方法施工工艺相对复杂，工程造价相对较高。

1.2 加固后分析计算

本文以桥梁19#墩为例，受力对加固之前的桥墩受力状况进行了分析，加固之间受力表见表1。加固措施采用对桥墩施加 6 束 7Φs15.2 可换索无粘结体外预应力钢绞线,施加了体外预应力后,19#墩配筋验算见表2。

表1 加固前19#墩受力状况

通过对比19#墩加固前后的受力状况可以发现，通过对桥梁墩柱施加体外预应力的加固方法,墩顶墩底在使用阶段裂缝宽度均出现了大幅程度的减小。同时施加体外预应力后,19#墩牛腿上拱0.15 cm。

表2 加固后19#墩受力状况

2 结 语

通常桥梁加固多以上部为主，而忽略对下部结构的利用，本文从桥梁墩柱常见病害出发，分析了病害产生的原因及结构检测方法，对当前桥梁墩柱中常用的加固方法进行了研究，对对桥梁墩柱加固前后结果的受力状态进行了分析，取得了较好的实用效果。在实际的桥梁墩柱加固过程中还需要根据现场实际情况多方面的对比分析合适的加固方法，以便取得经久耐用和经济性能好的效果。

[1] 吴少亮. 基于裂缝扩展计算在役 RC 桥梁剩余承载力及耐久性研究[D]. 重庆:重庆交通大学, 2011.

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[3] 孟繁杰. 钢筋混凝土粘钢加固技术的研究与工程应用[D].天津:天津大学, 2011

2016-05-23

杨国林(1969-)，男，山西忻州原平人，工程师，从事公路工程方面的工作。

U445

C

1008-3383(2016)08-0096-02