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摘要：文章简述了桥梁病害的表现及其产生的原因，分别介绍了几种桥梁加固技术的工艺流程及各自的特点。
关键词：桥梁 病害 加固
桥梁的加固与维修同重建新桥相比具有更高的经济效益，研究、试验并推广桥梁的加固、承载力，已经引起世界性的关注。
桥梁病害表现
以最为常见的组合式梁桥为例，由于其横截面由多梁组合而成，桥梁的病害主要表现为横向联结结构的破坏。在桥面上，结构发生破坏加剧了主梁的挠度，重车道位置会出现较严重的车辙，行车平顺性降低，桥面铺装沿主梁的铰缝产生纵向裂缝。
从桥下观察，可发现铰缝开裂，铰缝内填充的混凝土呈块状剥落，并且桥面降水沿铰缝渗漏。沥青混凝土铺装开裂、渗水，水泥混凝土桥面铺装层及铰缝发生严重的碎裂，并且渗水。由于桥梁上部结构的各主梁间横向联结主要靠铰缝及混凝土铺装层实现，上述问题将导致横向联结完全失效。这样，桥梁横截面上的主梁之间无法相互传力，重车道上的荷载将完全作用于轮下一条单独的主梁上，而横截面上其他梁没有分担，因此，桥梁的整体承载能力降低。承受荷载的主梁会因为过载发生破坏，在跨中梁底部位出现弯矩裂缝，裂缝一般为多条，分布于跨中一定区段内。裂缝的出现会降低梁的刚度，因此，重车道下承载的主梁的梁底向下凸出，挠度加大。
桥梁病害、缺陷产生的原因
第一，随着经济的发展，交通量增大，载重等级发生变化。第二，早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低，其中最典型的就是双曲拱。第三，桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等。第四，近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差，存在加固的问题。
桥梁加固技术
综合来讲，加固技术主要有以下几种：一是粘贴补强材料；二是增大构件的截面；三是增加辅助构件；四是对结构的微小缝隙进行粘结填补。
（一）粘钢加固
粘钢法加固桥梁一般是，采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板、钢筋或玻璃钢等抗拉强度较高的材料粘贴在钢筋砼受弯构件表面，使其与原结构形成整体，以提高构件的抗弯能力，改善原结构的钢筋和混凝土的应力状态，减少裂缝的进一步扩展，从而达到加固补强，提高桥梁承载能力的目的。
粘钢法的加固施工工艺流程包括：第一，钢板制作。根据混凝上构件的实际尺寸对钢板进行下料、成型、钻孔（钻孔以混凝土构件上螺栓孔位置为准），钢板粘贴面除锈要彻底，且表面有一定的粗糙度。第二，基底处理。待粘贴部位的混凝土表面应清凿平顺、坚硬干净。第三，慎重选择胶粘材料，且配胶精确。第四，粘贴时注意环氧砂浆饱满，在混凝土表面和钢板表面分别涂一层均匀的环氧砂浆薄层，层厚共约2mm，然后加压使其密贴固定。第五，粘贴前在混凝土上钻孔并安装锚固螺栓，锚固螺栓兼起固定和压紧作用，要求埋设牢固，具有可靠的抗拔力，以保持粘贴钢板时有效加压。第六，撤除临时固定设备后，应用小锤轻敲粘贴钢板，从音响判断粘贴效果，或用超声波探测粘贴密实度。第七，需对钢板的外表面进行除锈，并对被加固部位构件外观进行处理。由于目前桥梁规范对桥梁加固的设计计算方法尚无明确的规定，目前加固设计一般参照新桥设计的方法，应用时尚有一定的困难。
（二）碳纤维加固
碳纤维加强塑料是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而制成的，其力学特点是应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能，尤其是高弹性模量型碳纤维，其抗拉强度比钢材大68倍，弹性模量比钢材大1.8-2.6倍。在600℃高温下其性能保持不变，在-180℃低温下仍很柔韧，在酸、碱、盐环境下不发生腐蚀。加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。碳纤维布在编织时，将大量的碳纤维长丝沿一个主方向均匀平铺，用极少的非主方向碳纤维丝将主方向碳纤维丝编织连接在一起，形成很薄的以主纤维方向受力的碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度一般应达到3550MPa，弹性模量为2.35X105MPa。根据碳纤维布的品质不同，其厚度、幅宽和卷材长度也有所不同。
作为一种新型高效的加固技术，碳纤维加固技术具有以下特点：一是不增加恒载和断面尺寸，不影响结构外观，不减小桥下净空；二是施工简便，工期短，无需大型设备，不受空间限制，且因碳纤维布的随型性极强，可以适应不同构件的各种形状，成型方便；三是不需设置锚栓及凿开混凝土等，不会损伤原构件；四是在对混凝土结构加固补强过程中可充分利用其高强度、高模量的特点来提高构件的承载力，改善其受力性能，达到高效加固的目的；五是碳纤维布粘贴在混凝土表面，能有效封闭混凝土表面的裂缝，并能约束混凝土结构裂缝的生成与扩展；六是碳纤维材料几乎无腐蚀性和磁性，并具有较好的耐热性，且其化学性质稳定，不能与酸、碱、盐等化学物质发生反应，具有良好的耐久性；七是碳纤维布能在一个部位重叠粘贴，充分满足构件的补强要求。加固施工工艺流程如下：基层处理→涂刷结构胶→粘贴碳纤维→检查与修补。
（三）化学植筋
植筋技术是运用高强度的化学粘合剂，使钢筋、螺杆等与混凝土产生凝固力，使新老构件成为一个整体，从而达到预期效果。在桥梁工程中的应用主要是老桥改造加宽连接技术，即通过植筋使老桥和加宽部分能够结合起来，其方法是先用钻机在新老结合面上混凝土构件上打孔，然后向孔内注入植筋胶，将连接钢筋锚固于混凝土构件中，以达到与原结构构件可靠连接的目的。这种做法具有施工简捷、安全环保、成本较低、噪音污染小等特点，不必全部拆除老桥，只需要处理新老结合面。
加固施工工艺流程如下：弹线定位→钻孔→洗孔→注胶→植筋→固化养护→抗拔试验→绑筋浇混凝土。化学植筋特点：高承载力（剪力、拉力）对固定的基材不产生膨胀力，适宜边距、间距小的部位，施工简便迅速，时间短，安全并符合环保要求。这是建筑工程中钢筋混凝土结构变更、追加、加固的最有效的方法。
（四）喷射混凝土
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌和料，通过管道送并高速喷射到受喷面（岩面、模板、旧建筑物）上凝结硬化而成的一种混凝土。它不是以振动来捣实混凝土，而是在喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压实，同时又可采用较小的水灰比（0.4-0.5），因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。目前比较流行的是喷射合成纤维混凝土，也就是在喷射混凝土中摻入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。
喷射合成纤维混凝土除具有喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点外，还具有以下特点：较好的抗裂、阻裂性能；较高的抗冲击性能；较好的耐磨、耐腐蚀性能；较好的抗渗、抗冻融性能；较好的抗疲劳性和抗碎裂性；喷射合成纤维混凝土时，回弹率低。锚喷混凝土的施工程序可分为：搭设作业脚手架→受喷面清理与凿毛→钻孔和安装膨胀螺栓或锚杆→挂设钢筋网→喷射混凝土→混凝土养生。
（五）体外预应力
体外预应力加固通常采用粗钢筋、钢绞线、高强钢丝等材料作为施力工具，在体外对桥梁上部结构施加预应力，以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力，从而达到改善桥梁使用性能并提高承载能力的目的。对于钢筋混凝土梁桥，可考虑采用体外预应力进行加固。该法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重功效。加固方法常用的体外预应力加固方法有外部预应力钢索加固法和下撑式预应力拉杆加固法两种。
体外预应力加固具的优点有：能够大幅度提高旧桥的承载能力和抗裂度，加固效果明显；所需设备、人员少，施工周期短，经济效益好；对桥上交通影响小，可不中断交通或短时间限制交通；对桥梁损伤小，可做到不影响桥下净空，不抬高路面标高。但体外预应力加固也有如下缺点：体外预应力索容易受到意外的破坏；体外预应力索不能参与局部裂缝的控制；由于转向装置和锚固点受到约束，行车时容易引起体外索的振动，预应力索的自由长度受到限制；从力学特性上来讲，体外预应力索与周围结构主体在同一截面上的变形是不协调的。
（六）环氧树脂低压灌缝
对于结构受力裂缝而言，由于其直接影响结构构件的弯剪承载能力，对结构的安全将起到较大的影响，因此，须进行加固、补强处理。其处理方法主要包括:环氧树脂裂缝灌胶封闭裂缝并采用粘贴碳纤维片施工工艺以抑制裂缝的进一步扩展，从而提高结构受力的整体性。环氧树脂低压灌缝的特性有：优异的机械性能、优异的粘合力；防化学侵蚀、防水；很强的渗透性；强韧性，高耐冲击性。
结论
桥梁的加固利用和改造是一个永久性的技术课题，是一项既综合繁杂，又在不断发展创新、逐步完善的技术，还是桥梁建设可持续发展的一个重要组成部分和关键技术之一。需要强调的是各种维修加固技术各有其优缺点和适用性，本文所介绍的加固技术不是单一的、非此及彼的关系，很多时候需要结合使用。可以预见桥梁维修加固的新材料、新技术和新工艺，随着科学和社会的进步将不断推出，并推动桥梁加固技术的不断成熟和完善。
（作者单位：武汉理工大学交通学院）
参考文献：
[1]罗伟.桥梁加固技术综述[J].黑龙江交通科技，2005（10）.
[2]李峰.公路桥梁修复与加固[J].技术园地，2007（5）.
[3]杨文秀.植筋技术在土木工程中的应用[J].甘肃科技，2007（5）.
[4]刘素玲，李峰辉，王新忠.锚喷混凝土加固桥梁[J].中国市政工程，2007（2）.
[5]姜丽敏.体外预应力加固桥梁原理与方法[J].交通世界，2006（4）.
关键词：桥梁 病害 加固
桥梁的加固与维修同重建新桥相比具有更高的经济效益，研究、试验并推广桥梁的加固、承载力，已经引起世界性的关注。
桥梁病害表现
以最为常见的组合式梁桥为例，由于其横截面由多梁组合而成，桥梁的病害主要表现为横向联结结构的破坏。在桥面上，结构发生破坏加剧了主梁的挠度，重车道位置会出现较严重的车辙，行车平顺性降低，桥面铺装沿主梁的铰缝产生纵向裂缝。
从桥下观察，可发现铰缝开裂，铰缝内填充的混凝土呈块状剥落，并且桥面降水沿铰缝渗漏。沥青混凝土铺装开裂、渗水，水泥混凝土桥面铺装层及铰缝发生严重的碎裂，并且渗水。由于桥梁上部结构的各主梁间横向联结主要靠铰缝及混凝土铺装层实现，上述问题将导致横向联结完全失效。这样，桥梁横截面上的主梁之间无法相互传力，重车道上的荷载将完全作用于轮下一条单独的主梁上，而横截面上其他梁没有分担，因此，桥梁的整体承载能力降低。承受荷载的主梁会因为过载发生破坏，在跨中梁底部位出现弯矩裂缝，裂缝一般为多条，分布于跨中一定区段内。裂缝的出现会降低梁的刚度，因此，重车道下承载的主梁的梁底向下凸出，挠度加大。
桥梁病害、缺陷产生的原因
第一，随着经济的发展，交通量增大，载重等级发生变化。第二，早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低，其中最典型的就是双曲拱。第三，桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等。第四，近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差，存在加固的问题。
桥梁加固技术
综合来讲，加固技术主要有以下几种：一是粘贴补强材料；二是增大构件的截面；三是增加辅助构件；四是对结构的微小缝隙进行粘结填补。
（一）粘钢加固
粘钢法加固桥梁一般是，采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板、钢筋或玻璃钢等抗拉强度较高的材料粘贴在钢筋砼受弯构件表面，使其与原结构形成整体，以提高构件的抗弯能力，改善原结构的钢筋和混凝土的应力状态，减少裂缝的进一步扩展，从而达到加固补强，提高桥梁承载能力的目的。
粘钢法的加固施工工艺流程包括：第一，钢板制作。根据混凝上构件的实际尺寸对钢板进行下料、成型、钻孔（钻孔以混凝土构件上螺栓孔位置为准），钢板粘贴面除锈要彻底，且表面有一定的粗糙度。第二，基底处理。待粘贴部位的混凝土表面应清凿平顺、坚硬干净。第三，慎重选择胶粘材料，且配胶精确。第四，粘贴时注意环氧砂浆饱满，在混凝土表面和钢板表面分别涂一层均匀的环氧砂浆薄层，层厚共约2mm，然后加压使其密贴固定。第五，粘贴前在混凝土上钻孔并安装锚固螺栓，锚固螺栓兼起固定和压紧作用，要求埋设牢固，具有可靠的抗拔力，以保持粘贴钢板时有效加压。第六，撤除临时固定设备后，应用小锤轻敲粘贴钢板，从音响判断粘贴效果，或用超声波探测粘贴密实度。第七，需对钢板的外表面进行除锈，并对被加固部位构件外观进行处理。由于目前桥梁规范对桥梁加固的设计计算方法尚无明确的规定，目前加固设计一般参照新桥设计的方法，应用时尚有一定的困难。
（二）碳纤维加固
碳纤维加强塑料是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而制成的，其力学特点是应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能，尤其是高弹性模量型碳纤维，其抗拉强度比钢材大68倍，弹性模量比钢材大1.8-2.6倍。在600℃高温下其性能保持不变，在-180℃低温下仍很柔韧，在酸、碱、盐环境下不发生腐蚀。加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。碳纤维布在编织时，将大量的碳纤维长丝沿一个主方向均匀平铺，用极少的非主方向碳纤维丝将主方向碳纤维丝编织连接在一起，形成很薄的以主纤维方向受力的碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度一般应达到3550MPa，弹性模量为2.35X105MPa。根据碳纤维布的品质不同，其厚度、幅宽和卷材长度也有所不同。
作为一种新型高效的加固技术，碳纤维加固技术具有以下特点：一是不增加恒载和断面尺寸，不影响结构外观，不减小桥下净空；二是施工简便，工期短，无需大型设备，不受空间限制，且因碳纤维布的随型性极强，可以适应不同构件的各种形状，成型方便；三是不需设置锚栓及凿开混凝土等，不会损伤原构件；四是在对混凝土结构加固补强过程中可充分利用其高强度、高模量的特点来提高构件的承载力，改善其受力性能，达到高效加固的目的；五是碳纤维布粘贴在混凝土表面，能有效封闭混凝土表面的裂缝，并能约束混凝土结构裂缝的生成与扩展；六是碳纤维材料几乎无腐蚀性和磁性，并具有较好的耐热性，且其化学性质稳定，不能与酸、碱、盐等化学物质发生反应，具有良好的耐久性；七是碳纤维布能在一个部位重叠粘贴，充分满足构件的补强要求。加固施工工艺流程如下：基层处理→涂刷结构胶→粘贴碳纤维→检查与修补。
（三）化学植筋
植筋技术是运用高强度的化学粘合剂，使钢筋、螺杆等与混凝土产生凝固力，使新老构件成为一个整体，从而达到预期效果。在桥梁工程中的应用主要是老桥改造加宽连接技术，即通过植筋使老桥和加宽部分能够结合起来，其方法是先用钻机在新老结合面上混凝土构件上打孔，然后向孔内注入植筋胶，将连接钢筋锚固于混凝土构件中，以达到与原结构构件可靠连接的目的。这种做法具有施工简捷、安全环保、成本较低、噪音污染小等特点，不必全部拆除老桥，只需要处理新老结合面。
加固施工工艺流程如下：弹线定位→钻孔→洗孔→注胶→植筋→固化养护→抗拔试验→绑筋浇混凝土。化学植筋特点：高承载力（剪力、拉力）对固定的基材不产生膨胀力，适宜边距、间距小的部位，施工简便迅速，时间短，安全并符合环保要求。这是建筑工程中钢筋混凝土结构变更、追加、加固的最有效的方法。
（四）喷射混凝土
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌和料，通过管道送并高速喷射到受喷面（岩面、模板、旧建筑物）上凝结硬化而成的一种混凝土。它不是以振动来捣实混凝土，而是在喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压实，同时又可采用较小的水灰比（0.4-0.5），因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。目前比较流行的是喷射合成纤维混凝土，也就是在喷射混凝土中摻入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。
喷射合成纤维混凝土除具有喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点外，还具有以下特点：较好的抗裂、阻裂性能；较高的抗冲击性能；较好的耐磨、耐腐蚀性能；较好的抗渗、抗冻融性能；较好的抗疲劳性和抗碎裂性；喷射合成纤维混凝土时，回弹率低。锚喷混凝土的施工程序可分为：搭设作业脚手架→受喷面清理与凿毛→钻孔和安装膨胀螺栓或锚杆→挂设钢筋网→喷射混凝土→混凝土养生。
（五）体外预应力
体外预应力加固通常采用粗钢筋、钢绞线、高强钢丝等材料作为施力工具，在体外对桥梁上部结构施加预应力，以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力，从而达到改善桥梁使用性能并提高承载能力的目的。对于钢筋混凝土梁桥，可考虑采用体外预应力进行加固。该法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重功效。加固方法常用的体外预应力加固方法有外部预应力钢索加固法和下撑式预应力拉杆加固法两种。
体外预应力加固具的优点有：能够大幅度提高旧桥的承载能力和抗裂度，加固效果明显；所需设备、人员少，施工周期短，经济效益好；对桥上交通影响小，可不中断交通或短时间限制交通；对桥梁损伤小，可做到不影响桥下净空，不抬高路面标高。但体外预应力加固也有如下缺点：体外预应力索容易受到意外的破坏；体外预应力索不能参与局部裂缝的控制；由于转向装置和锚固点受到约束，行车时容易引起体外索的振动，预应力索的自由长度受到限制；从力学特性上来讲，体外预应力索与周围结构主体在同一截面上的变形是不协调的。
（六）环氧树脂低压灌缝
对于结构受力裂缝而言，由于其直接影响结构构件的弯剪承载能力，对结构的安全将起到较大的影响，因此，须进行加固、补强处理。其处理方法主要包括:环氧树脂裂缝灌胶封闭裂缝并采用粘贴碳纤维片施工工艺以抑制裂缝的进一步扩展，从而提高结构受力的整体性。环氧树脂低压灌缝的特性有：优异的机械性能、优异的粘合力；防化学侵蚀、防水；很强的渗透性；强韧性，高耐冲击性。
结论
桥梁的加固利用和改造是一个永久性的技术课题，是一项既综合繁杂，又在不断发展创新、逐步完善的技术，还是桥梁建设可持续发展的一个重要组成部分和关键技术之一。需要强调的是各种维修加固技术各有其优缺点和适用性，本文所介绍的加固技术不是单一的、非此及彼的关系，很多时候需要结合使用。可以预见桥梁维修加固的新材料、新技术和新工艺，随着科学和社会的进步将不断推出，并推动桥梁加固技术的不断成熟和完善。
（作者单位：武汉理工大学交通学院）
参考文献：
[1]罗伟.桥梁加固技术综述[J].黑龙江交通科技，2005（10）.
[2]李峰.公路桥梁修复与加固[J].技术园地，2007（5）.
[3]杨文秀.植筋技术在土木工程中的应用[J].甘肃科技，2007（5）.
[4]刘素玲，李峰辉，王新忠.锚喷混凝土加固桥梁[J].中国市政工程，2007（2）.
[5]姜丽敏.体外预应力加固桥梁原理与方法[J].交通世界，2006（4）.