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【摘要】根据多年桥梁养护工程师的经验及桥梁加固实践，阐述桥梁加固的背景与重要意义，分析桥梁病害的主要成因，并对增大梁截面法、桥面补强法、改变结构体系法、贴钢法、贴碳纤维布法等常见加固方法的适用范围和优缺点进行了比较分析。
【关键词】桥梁；加固方式；应用研究
1、桥梁加固的背景与意义
国内大量既有桥梁由于设计荷载标准低、设计不完善、施工不规范、养护管理不到位等因素的影响，致使桥梁结构及构件承载力不足，严重影响了交通安全及交通发展。利用旧有桥梁，对它们进行维修和加固，恢复桥梁使用功能、提高承载能力、结构安全性及耐久性，使其继续为现代交通运输服务，可节省大量的资金，有着巨大的社会效益和经济效益。
2、桥梁病害的主要成因分析
桥梁病害的多少及程度因桥梁结构形式的不同而异，与桥梁的设计施工、荷载标准、服役年限、交通运输环境等多方面有关，全面分析起来可以归纳为以下几个方面。
（1）桥梁的设计荷载等级低。部分20世纪六七十年代建设的桥梁，其设计荷载标准甚至达不到汽车-15级荷载标准，不能满足现行车辆通行的要求。
（2）桥梁的使用时间较长。在国省干线上的桥梁有的已使用近50年，在自然环境的长期侵蚀和荷载的反复作用下，构件有效承载力不足，混凝土碳化、剥落、钢筋锈蚀严重。
（3）桥梁设计不合理。如桥梁上部空心板结构不合理，板厚偏薄，绞缝偏小，横向连接较差，不能满足相应的技术要求；桥面铺装偏薄；桥面钢筋配筋不足，板与板之间的连接措施不理想等。
（4）施工质量差。如T梁横隔板链接质量差；桥梁下部的桩柱中心线偏位，混凝土质量差，强度及抗渗性能达不到要求。
（5）维修养护不及时。对于钢筋混凝土构件的漏筋、裂缝不能及时处理、对河流的冲刷及水毁不能及时恢复、对伸缩缝的装置清理不及时等。
（6）超载车辆的影响，是产生危桥最重要的一个原因，有时候一辆超重车辆通过可以使全线的桥梁受损破坏。
3、常见桥梁加固方式
3.1增大截面和配筋加固法
增大截面加固法包括在截面受压区或受拉区增设现浇混凝土加厚层两种方法。加大钢筋混凝土截面和配筋，提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性等。根据加固目的和要求的不同，可以是增大截面的加固，可以是增加配筋为主的加固，也可以是两者同时采用的加固；常常采用对T形梁底面以及底部马蹄形加大两种加固形式，效果较为理想。但为了保证补加混凝土正常工作，使新旧混凝土良好的结合，需对桥梁进行凿毛，凿除工作量大，亦须适当配置构造钢筋与旧钢筋焊接，造成加固区钢筋较密集，混凝土不宜振捣密实。同时为了增强加固效果，往往还需要卸除原桥上的部分恒载及车辆活载。
3.2桥面补强层加固法
桥面补强层加固法常为凿除原桥的沥青混凝土和普通混凝土，重新浇筑一层钢筋混凝土补强层，同时可垂直打孔植入钢筋，利用植筋胶的强粘结作用使植入钢筋增强铺装层与主梁的结合，使铺装层与原有主梁形成整体，达到增加主梁高度，增大梁的抗压截面和提高梁的抗弯刚度，改善荷载的横向分布，提高桥梁的承载能力的目的。桥面补强层加固法施工简便、经济有效，对于中小跨径的梁式桥和拱式桥效果尤为显著。桥面补强层加固法将铺装作为构造层来考虑，与主梁结构连接成整体，有利于实现荷载的横向分布，避免出现“单板受力”状态。
3.3体外预应力加固法
体外预应力加固法是以梁为锚固体，外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。其特点是通过预应力手段强迫加固构件（拉杆或撑杆）受力，克服了一般加固结构中应变滞后现象，加固构件与原结构能较好地共同工作，结构的整体承载力可显著提高，对结构自重的影响较小，同时由于锚固区与转向节点的连接构造，可以大幅度提高预应力筋的矢高，更适合大跨径的结构。体外预应力筋暴露在结构的外部，可以定期的检查和更换，如果没有达到设计的张拉应力，还可以补张，以达到预期的效果。
体外预应力是一种主动加固技术，可以充分发挥预应力筋的性能，在提高原桥梁承载力的同时，还可以提高原桥梁的抗剪能力。加固后的承载力与原梁的配筋率有关，承载力一般可以提高20%～30%。同时，原来的裂缝也可以在预应力的作用下部分闭合或是全部闭合，可以提高原梁的抗裂性能，保证结构的耐久性。另外，体外预应力加固技术所需的设备简单，加固的施工周期短，加固效果明显。
3.4改变结构体系加固法
改变结构体系加固法是指通过改变桥梁的结构体系来达到加固的目的，包括：（1）简支变连续，在墩顶部位结构上缘加设普通钢筋或增设预应力束并现浇混凝土或是在简支梁下增设支架或桥墩形成连续体系，需在墩顶连续构造处设置一定数量的防裂钢筋网、新设单支座，新老混凝土结合面需植入抗剪钢筋，支点处T梁应新增横系梁。（2）将连续梁、连续刚构改变为矮塔斜拉桥。结构体系转变后，对原结构扰动较大，甚至加固后出现结构内力反力的情况。因此，应对加固后的结构及相关构件进行全面验算。
3.5贴钢法加固
贴钢法加固桥梁一般采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板、钢筋等抗拉强度高的材料粘贴在钢筋混凝土受弯构件表面，使之与结构物形成整体共同受力，改善原结构的钢筋混凝土受力状态，限制裂缝的进一步发展，从而取得抗弯、抗剪能力，提高桥梁的承载能力与耐久性。
粘贴钢板加固法，具有施工简便，极小破坏原结构，粘钢所占空间小，施工周期短，消耗材料少，加固部位可以灵活布置等特点，是常用的旧桥加固技术。如在梁底粘贴钢板加固，可提高主梁的抗弯能力；在箱梁、T梁（或工字梁）梁腹粘贴斜向钢板可使钢板与混凝土整体受力，提高主梁的整体刚度与抗剪强度；在悬臂梁牛腿处或挂梁端部粘贴钢板可增强构建的抗剪强度等。但是外露钢板的防腐防锈处理和粘结剂的质量及耐久性是影响加固效果的关键因素，应当充分重视，同时应变滞后限制了其对承载能力提高的幅度。
3.6贴碳纤维布加固法
碳纤维布，是由碳纤维长丝经编制而成的柔软片材，其抗拉强度可达到3400MPa，是碳素钢的3倍以上，弹性模量为2.35×105Mpa，厚度在0.11～0.43mm，幅宽在15～100cm，卷材长度在50～100m。碳纤维布的应力应变量完全线弹性，具有高强、轻质、耐腐蚀，耐疲劳等优异的物理力学性能。
粘贴碳纤维布加固法是利用粘结剂将碳纤维布粘贴在混凝土构件表面，当结构荷载增加时，碳纤维布因与混凝土协调变形而共同受力，从而提高了混凝土构件的承载力与刚度。主要应用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强中，以提高构件的抗弯能力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力等。同时，沿桥梁的主拉应力方向（或与裂缝正交方向）粘贴碳纤维布，两端设置锚固端，可以限制裂缝的开裂开裂与扩展，改善梁体的受力状态。
碳纤维布加固法几乎不增加结构自重和截面尺寸，不改变桥下的净空高度，而且可以在一个部位重叠粘贴，充分满足补强的要求，这一点比传统加固方式更加优越。
4、结语
各种加固法都有其适用范围和优缺点，而实际工程应用中，单纯的一种加固法常常不能满足加固的要求，而两种或者三种加固方法相结合的复合加固法比较合理。
【关键词】桥梁；加固方式；应用研究
1、桥梁加固的背景与意义
国内大量既有桥梁由于设计荷载标准低、设计不完善、施工不规范、养护管理不到位等因素的影响，致使桥梁结构及构件承载力不足，严重影响了交通安全及交通发展。利用旧有桥梁，对它们进行维修和加固，恢复桥梁使用功能、提高承载能力、结构安全性及耐久性，使其继续为现代交通运输服务，可节省大量的资金，有着巨大的社会效益和经济效益。
2、桥梁病害的主要成因分析
桥梁病害的多少及程度因桥梁结构形式的不同而异，与桥梁的设计施工、荷载标准、服役年限、交通运输环境等多方面有关，全面分析起来可以归纳为以下几个方面。
（1）桥梁的设计荷载等级低。部分20世纪六七十年代建设的桥梁，其设计荷载标准甚至达不到汽车-15级荷载标准，不能满足现行车辆通行的要求。
（2）桥梁的使用时间较长。在国省干线上的桥梁有的已使用近50年，在自然环境的长期侵蚀和荷载的反复作用下，构件有效承载力不足，混凝土碳化、剥落、钢筋锈蚀严重。
（3）桥梁设计不合理。如桥梁上部空心板结构不合理，板厚偏薄，绞缝偏小，横向连接较差，不能满足相应的技术要求；桥面铺装偏薄；桥面钢筋配筋不足，板与板之间的连接措施不理想等。
（4）施工质量差。如T梁横隔板链接质量差；桥梁下部的桩柱中心线偏位，混凝土质量差，强度及抗渗性能达不到要求。
（5）维修养护不及时。对于钢筋混凝土构件的漏筋、裂缝不能及时处理、对河流的冲刷及水毁不能及时恢复、对伸缩缝的装置清理不及时等。
（6）超载车辆的影响，是产生危桥最重要的一个原因，有时候一辆超重车辆通过可以使全线的桥梁受损破坏。
3、常见桥梁加固方式
3.1增大截面和配筋加固法
增大截面加固法包括在截面受压区或受拉区增设现浇混凝土加厚层两种方法。加大钢筋混凝土截面和配筋，提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性等。根据加固目的和要求的不同，可以是增大截面的加固，可以是增加配筋为主的加固，也可以是两者同时采用的加固；常常采用对T形梁底面以及底部马蹄形加大两种加固形式，效果较为理想。但为了保证补加混凝土正常工作，使新旧混凝土良好的结合，需对桥梁进行凿毛，凿除工作量大，亦须适当配置构造钢筋与旧钢筋焊接，造成加固区钢筋较密集，混凝土不宜振捣密实。同时为了增强加固效果，往往还需要卸除原桥上的部分恒载及车辆活载。
3.2桥面补强层加固法
桥面补强层加固法常为凿除原桥的沥青混凝土和普通混凝土，重新浇筑一层钢筋混凝土补强层，同时可垂直打孔植入钢筋，利用植筋胶的强粘结作用使植入钢筋增强铺装层与主梁的结合，使铺装层与原有主梁形成整体，达到增加主梁高度，增大梁的抗压截面和提高梁的抗弯刚度，改善荷载的横向分布，提高桥梁的承载能力的目的。桥面补强层加固法施工简便、经济有效，对于中小跨径的梁式桥和拱式桥效果尤为显著。桥面补强层加固法将铺装作为构造层来考虑，与主梁结构连接成整体，有利于实现荷载的横向分布，避免出现“单板受力”状态。
3.3体外预应力加固法
体外预应力加固法是以梁为锚固体，外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。其特点是通过预应力手段强迫加固构件（拉杆或撑杆）受力，克服了一般加固结构中应变滞后现象，加固构件与原结构能较好地共同工作，结构的整体承载力可显著提高，对结构自重的影响较小，同时由于锚固区与转向节点的连接构造，可以大幅度提高预应力筋的矢高，更适合大跨径的结构。体外预应力筋暴露在结构的外部，可以定期的检查和更换，如果没有达到设计的张拉应力，还可以补张，以达到预期的效果。
体外预应力是一种主动加固技术，可以充分发挥预应力筋的性能，在提高原桥梁承载力的同时，还可以提高原桥梁的抗剪能力。加固后的承载力与原梁的配筋率有关，承载力一般可以提高20%～30%。同时，原来的裂缝也可以在预应力的作用下部分闭合或是全部闭合，可以提高原梁的抗裂性能，保证结构的耐久性。另外，体外预应力加固技术所需的设备简单，加固的施工周期短，加固效果明显。
3.4改变结构体系加固法
改变结构体系加固法是指通过改变桥梁的结构体系来达到加固的目的，包括：（1）简支变连续，在墩顶部位结构上缘加设普通钢筋或增设预应力束并现浇混凝土或是在简支梁下增设支架或桥墩形成连续体系，需在墩顶连续构造处设置一定数量的防裂钢筋网、新设单支座，新老混凝土结合面需植入抗剪钢筋，支点处T梁应新增横系梁。（2）将连续梁、连续刚构改变为矮塔斜拉桥。结构体系转变后，对原结构扰动较大，甚至加固后出现结构内力反力的情况。因此，应对加固后的结构及相关构件进行全面验算。
3.5贴钢法加固
贴钢法加固桥梁一般采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板、钢筋等抗拉强度高的材料粘贴在钢筋混凝土受弯构件表面，使之与结构物形成整体共同受力，改善原结构的钢筋混凝土受力状态，限制裂缝的进一步发展，从而取得抗弯、抗剪能力，提高桥梁的承载能力与耐久性。
粘贴钢板加固法，具有施工简便，极小破坏原结构，粘钢所占空间小，施工周期短，消耗材料少，加固部位可以灵活布置等特点，是常用的旧桥加固技术。如在梁底粘贴钢板加固，可提高主梁的抗弯能力；在箱梁、T梁（或工字梁）梁腹粘贴斜向钢板可使钢板与混凝土整体受力，提高主梁的整体刚度与抗剪强度；在悬臂梁牛腿处或挂梁端部粘贴钢板可增强构建的抗剪强度等。但是外露钢板的防腐防锈处理和粘结剂的质量及耐久性是影响加固效果的关键因素，应当充分重视，同时应变滞后限制了其对承载能力提高的幅度。
3.6贴碳纤维布加固法
碳纤维布，是由碳纤维长丝经编制而成的柔软片材，其抗拉强度可达到3400MPa，是碳素钢的3倍以上，弹性模量为2.35×105Mpa，厚度在0.11～0.43mm，幅宽在15～100cm，卷材长度在50～100m。碳纤维布的应力应变量完全线弹性，具有高强、轻质、耐腐蚀，耐疲劳等优异的物理力学性能。
粘贴碳纤维布加固法是利用粘结剂将碳纤维布粘贴在混凝土构件表面，当结构荷载增加时，碳纤维布因与混凝土协调变形而共同受力，从而提高了混凝土构件的承载力与刚度。主要应用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强中，以提高构件的抗弯能力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力等。同时，沿桥梁的主拉应力方向（或与裂缝正交方向）粘贴碳纤维布，两端设置锚固端，可以限制裂缝的开裂开裂与扩展，改善梁体的受力状态。
碳纤维布加固法几乎不增加结构自重和截面尺寸，不改变桥下的净空高度，而且可以在一个部位重叠粘贴，充分满足补强的要求，这一点比传统加固方式更加优越。
4、结语
各种加固法都有其适用范围和优缺点，而实际工程应用中，单纯的一种加固法常常不能满足加固的要求，而两种或者三种加固方法相结合的复合加固法比较合理。