桥梁维修与加固(新修)

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。

玻璃纤维水泥(GRC)：玻璃纤维水泥是利用玻璃纤维增强的水泥基复合材料，称为GRC，通过在水泥砂浆中掺入高抗拉强度的玻璃纤维可改善其脆性，提高其抗拉、抗弯和抗裂性能。

喷射混凝土：喷射混凝土是借助喷射机将按一定比例的混凝土混合物通过管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化的混凝土。喷射混凝土与其他材料或建筑结构具有良好的粘结性，并能嵌入结构表面洞穴、裂缝，保证与被加固结构共同工作，具有较高的强度和较好的耐久性。

真空处理混凝土：真空处理混凝土是将浇灌后的混凝土，立即利用真空泵等组成的真空吸水装置，在混凝土表面造成真空；从表面附近的混凝土中将气泡和水分吸走，同时利用大气将混凝土加压的一种工艺处理而获得的混凝土。采用真空作业处理的混凝土，可在不增加水泥用量的前提下，降低水灰比、增加密实度、较大幅度地提高混凝土的强度和耐久性。但因其施工比较麻烦、效率较低，尚有待改进。

此外，还有环氧砂浆及环氧混凝土、不饱和聚酯树脂砂浆及混凝土、呋喃砂浆、玻璃钢(玻璃纤维增强塑料)、聚合物水泥基修补材料、丙乳砂浆(丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆)、BAC砂浆等材料都可以在桥梁加固中应用，限于篇幅，这里不再赘述。

2.2钢材及其他修补加固材料

2.2.1加固用的钢材

在补强加固工程中，无论是采用外包钢法、预应力加固法，还是粘贴钢板法等，主要都是通过补加的钢筋、钢板或型钢等来受力的。通常，建议在选用加固用钢材时：

（1）钢筋宜选用Ⅰ级、Ⅱ级钢筋，必要时可选用Ⅲ级、Ⅵ级或其他高强度钢材。

（2）型钢、钢板、扁钢及钢管等宜选用3号钢或16锰钢。

（3）所选用的各种钢材的材料质量应分别符合现行国家标准的规定；其强度设计值也应按现行国家设计规范的规定取用。选用材料的规格尺寸等，应充分考虑补强加固施工的可能性及今后运用的耐久性要求等。

（4）在加固所用连接材料中，当采用钢制膨胀锚固螺栓等连接时，其质量必须符合有关技术标准的规定；当采用焊缝连接时，其焊条型号应与被焊钢材的强度相适应，质量应满足有关焊条的国家标准；当采用螺栓连接时，螺栓可采用3号钢制作，且其质量也必须符合国家有关规定。

2.2.2碳纤维布等其他修补材料

由于桥梁结构种类很多，用途不一，修补要求也各不相同。在修补工程中除常采

用上述各种修补材料外，还有采用如橡皮、塑料等其他修补材料。另外，近几年从国外传入中国的碳纤维布、芳纶纤维布对桥梁结构具有良好的补强性能。加固混凝土结构用的纤维材料，目前主要有三种：玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP)。纤维复合材料的力学特点是：应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。由于碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能，以及现场施工便捷，所以是旧桥加固补强的理想材料。在使用中必须注意既要满足修复工程的应用要求，又要充分适应所选用的修补材料的特性，不同情况，区别对待。

2.3灌浆修补材料

常用的灌浆修补材料可分为水泥灌浆和化学灌浆材料两大类。水泥灌浆具有结石体强度高，材料来源广，价格低廉、运输、贮存方便，以及灌浆工艺较简单等优点。化学灌浆修补材料可分为：水玻璃类材料、甲基丙烯酸酯类材料(甲凝)、聚氨酯类材料、丙烯酰胺类材料(丙凝)、铬木素和环氧树脂类材料等，具有流动性好,强度高,抗震抗冲击性好等优点。

3.梁式桥上部结构加固改造技术

近30年来，我国交通运输的快速发展，对桥梁承载力提出了更高的要求，许多桥梁迫切需要改造或加固。需要加固的梁式桥，大多是由于主梁截面承载能力不足(截面尺寸偏小或配筋偏少)，不能适应交通运输发展的要求。因此，最直接的加固方法就是通过增大主梁截面的惯性矩来提高截面的承载能力。如果这种加固方法在技术或经济上不够合理，则可改变结构体系或者增强主梁间的横向联系，以减小主梁中的内力，也可施加体外预应力或采用其它有效的加固方法，以提高桥梁的承载能力。现以梁式桥为例，介绍几种桥梁上部结构加固改造技术。

3.1增大梁截面加固方法与技术

目前，国内有相当一部分桥梁，荷载等级仅适应修建时的要求，面对今天交通事业的发展，已表现出荷载等级偏低、承载力不足的缺陷，病害逐渐产生和发展，成为危桥。其主要原因是：原桥配筋偏少和（或）截面尺寸偏小，不能满足当今交通需要。对于这部分桥梁，可以采用增大构件截面的方法进行加固。增大构件截面的途径有：增加受力钢筋主筋截面、加大主梁混凝土截面、加厚原桥面板和喷锚四种方法。

3.1.1增焊主筋加固法

当结构因主筋应力超过容许范围，而桥下净空受到限制时，不能加大截面高度，只能采用增焊主筋进行加固，其加固要点如下：

1.增焊主筋

首先凿开混凝土保护层，露出主筋，将原箍筋切断拉直，再把新增钢筋焊在原主筋上，增焊钢筋断头宜设在弯矩较小的截面。采用断续双面焊缝，从跨中向两端依次施焊。

2.增设箍筋

如果原桥梁的箍筋不足，梁腹出现剪切裂缝，则加固过程中，在增焊主筋的同时，应在梁的侧面增加箍筋。具体作法是：在梁腹上埋入梢钉，把补充的箍筋固定起来，并把箍筋上端埋入桥面板中。

3.卸除部分恒载

加固时，为了减少原结构的截面应力，使新增加的钢筋充分发挥作用，有条件时应采取多点顶起措施，将梁顶起或凿除部分桥面铺装，然后再进行加固。

4.恢复保护层

钢筋焊接好并接长箍筋后，应重新做好保护层。材料最好是用环氧树脂小石子混凝土(砂浆)或膨胀水泥混凝土(砂浆)。修复保护层，通常可采用涂抹、压力灌注、喷护三种方式进行。

3.1.2增大梁肋加固法

在现有桥梁中，有一部分桥梁是属于T型截面的桥，这类桥常因原截面高度不够，或面积过小，导致承载能力不足，出现了病害。对于这部分桥梁，通常是将梁的下缘加宽加强，扩大截面，并在新混凝土截面中增设受力主筋。在靠近支座处，主筋上弯，与原结构主筋相焊接，如图10-1所示。

图10-1 主梁加固断面图（尺寸单位：cm）

在浇筑新混凝土截面时，为了保证新旧混凝土之间有良好的粘结，须在浇筑混凝土前，先将结合部位的旧混凝土表面凿毛，露出骨料，清洗干净。同时每隔一定距离凿露出主筋。以便通过锚固钢筋将新增加的主筋与原结构中的主筋相连接，如图10-2所示，新增加的混凝土一般采用悬挂模板现场浇筑。

图10-2 加大主梁截面示意图

3.1.3加厚桥面板加固法

当原桥的承载能力不足，截面面积过小，而墩台及基础较好，承载力较大时，为了方便施工，有的桥将原有桥面铺装层拆除，在桥面板上浇筑一层新的钢筋混凝土补强层，用以提高桥梁的抗弯刚度，这种加固补强方式称为“加厚法”：为了使新旧混凝土有良好的结合，应把原桥面板表面凿毛洗净，设置剪力槽、剪力键等，或用环氧树脂作为胶结层。同时，在桥面板上辅设钢筋网，以增强桥面板的整体性和抗压能力。钢筋网的直径和间距根据板的受力要求来确定。加固后重新铺设桥面的铺装层。 这种方法由于加厚部分使桥梁自重和恒载弯矩增加较多，并且仍然是原结构下缘受拉钢筋应力控制设计，故此加固方法一般只适用于跨径较小的T形梁桥或板梁桥，而且在加固前应对梁(板)的受力状况进行详细分析，在梁(板)下翼缘强度容许的限度内确定桥面的加厚高度。

3.1.4喷射混凝土加固法

当原桥横截面积过小，下缘主拉应力超过容许值出现裂缝，而桥下净空又允许时，采用喷射加固法进行加固。其加固要点如下：

1.灌浆法修补裂缝。修补裂缝方法将在本章6.2中有详细介绍，这里不再赘述。

2.布设钢筋网。按照提高承载能力的需要，在桥下缘布设钢筋网。钢筋网的作用在于承受拉应力，提高喷层强度，传递温度应力，减少收缩裂纹，加强喷射混凝土的整体性等。

3.喷射混凝土。喷射混凝土层的厚度，根据设计需要确定，每次喷射厚度不宜超过3～8cm，若需加厚，应反复多喷几次。采用锚喷法加固桥梁，施工不需立模、搭架简单、施工方便、工期短、补强效果好。但需要专门的喷射混凝土机具，对喷射手

的技术要求较高，其技术水平将直接影响加固补强的质量。

3.2粘贴加固方法与技术

3.2.1粘贴钢板加固法

粘贴钢板补强法是采用环氧树脂系列粘结剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉区域或薄弱部位，使之与结构物形成整体，用以代替需增设的补强钢筋，通过钢板与补强结构的共同作用，提高其刚度，限制裂缝开展，改善钢筋及混凝土的应力状态，提高梁的承载能力，以达到补强效果。

3.2.2粘贴钢筋加固法

当桥梁结构抗拉强度较低，受拉部位产生裂缝时，为了加强抗弯构件外纤维的抗拉能力，可以采用在受拉部位粘贴钢筋的方法对桥梁进行加固。粘贴钢筋具有与结构物粘贴性能较好、加工成型容易、加固效果明显的优点。用于粘贴的钢筋直径不能过大，以不超过8mm为宜，以减小树脂层的厚度，节省材料，降低成本。采用环氧树脂砂浆粘贴，环氧树脂砂浆的厚度以不使钢筋外露为标准，一般在15～20mm左右。

3.2.3粘贴玻璃钢加固法

随着复合材料的出现，近年来国内外一些交通部门开始使用增强塑料(玻璃钢)作为桥梁的加固补强材料。通常情况下是在构件表面用环氧树脂粘贴无碱无捻方格玻璃布形成玻璃钢，作为桥梁结构的加固补强层。但是由于玻璃钢的弹性模量比较低，因而在粘贴玻璃钢时，常在中间粘贴φ6mm的高强钢丝加劲。

粘贴玻璃钢布的层数，通常认为四层已足够。广东交通科学研究所的试验证实，含八层玻璃布的玻璃钢，其抗拉强度并无明显提高。玻璃钢的弹性模量较低，约为

1.5×104MPa，一般仅为混凝土的1/20～1/15，受力时变形大，补强层与混凝土不能很好地共同受力，故使用时应该注意到其特点，合理使用。否则将影响其抗拉强度的发挥，使补强效果受到限制。

3.2.4粘贴复合材料纤维布加固法

目前粘贴复合材料纤维布加固法的优点已逐步为工程界所认识，比如碳纤维具有质轻、耐腐蚀、片材很薄、抗拉强度高的优点；而芳纶纤维布同样是一种重量轻、柔软、耐久、耐腐蚀、不导电、抗动载、抗冲击性能好的高性能补强材料。由于复合材

料具有较多的优良性能，因此粘贴复合材料纤维布(片)加固法亦被视为梁式桥加固补强、提高承载能力，尤其是当高度受限制时的首选加固方法，其施工工艺也很简单。

加固混凝土构件所用的复合材料纤维布，是由复合材料纤维长丝经编织而制成的柔软片材。纤维布在编织时将大量的纤维长丝沿一个主方向均匀平铺，用极少的非主方向纤维丝将主方向纤维丝编织连接在一起，形成很薄的主纤维方向受力的纤维布。

粘结材料是将连续纤维状的纤维结合在一起，同时又与混凝土表面粘合的系列粘接材料。它主要包括三类材料：底层涂料、整平材料和浸渍树脂。粘结材料的性能是保证纤维布与混凝土共同工作的关键，也是两者之间传力途径中的薄弱环节。

3.3体外预应力加固方法与技术

3.3.1预应力加固法基本概念

预应力加固是指运用预应力原理，在增设构件(以下简称“加固件”)或原有构件(如主梁梁体)中，施加了一定初始应力(即预应力)的一种加固方法。

对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁板，采用对受拉区施以预加压力的加固方法，可以抵消部分自重应力，起到卸载作用，从而能较大幅度地提高梁的承载能力。

用预应力方法加固桥梁结构时，应考虑的主要问题有：施加预应力的方式方法；预应力损失的估计和减少预应力损失的措施；以及预应力加固的计算等。

用预应力法加固钢筋混凝土或预应力混凝土梁板，其加固件一般采用钢杆、粗钢筋或钢丝索等钢材，施加预应力的方法有纵向张拉法、横向张拉法和张拉钢丝束等。纵向张拉法在施加的预应力数值较小时可采用螺栓、丝杆等简易拉紧器进行张拉。在施加的预应力较大时，可采用千斤顶张拉或电热法张拉。横向张拉法基本原理是在钢拉杆中部施加较小的横向外力，从而可在钢拉杆内获得较大的纵向内力。钢丝束通常通过锚具用千斤顶进行张拉，如果张拉要求不高，可以采用撬棍等工具绞紧钢丝绳束亦可产生预拉应力。

预应力损失是影响到预应力加固的适用范围和加固后工作状态的重要问题。预应力损失由加固件本身和承受加固件作用的结构两方面的变形而产生，主要的具体因素有：基础徐变和地基沉降、被加固构件收缩和其他变形、加固件本身徐变、温度应变等。为减少预应力损失以保证加固效果，必须在加固过程中，预留构造措施，以便在使用过程及时调整加固件的工作应力数值。

预应力加固设计计算，应首先绘制加固前后结构受力图形，分析内力的变化。加固件中工作应力数值应满足原有结构加固的需要。加固件中施加的预应力数值应为工作应力和预应力损失数值之和。预应力损失值在具备一定经验和资料时可由计算确

定，在经验和资料尚不充分时宜在加固前用实验测定。

预应力加固法具有许多优点，如加固效果好工作可靠，可以减少或限制结构的裂缝和其他变形；对桥梁营运使用的影响较小，可在不限制通行的条件下完成加固施工；在人力，物力和资金消耗方面也具有明显的经济合理性。因此，预应力加固法既可作为桥梁通过重车的临时加固手段，又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。

3.3.2预应力拉杆加固钢筋混凝土梁板

钢筋混凝土梁板是受弯或以受弯为主的横向受力构件。其预应力补强加固一般采用预应力拉杆，常用的拉杆体系有三种：水平预应力补强拉杆、下撑式预应力补强拉杆以及组合式预应力补强拉杆。各种拉杆体系的结构和加固原理分述如下：

1.水平预应力补强拉杆加固法

对于钢筋混凝土或预应力混凝土的T梁或工字梁桥，可采用在梁断面的受拉力，即在梁底下加设预应力水平拉杆的简易补强方法进行加固，加固结构如图10-3所示。

从图10-3中可以看到，当拉杆安装并通过紧销钢栓实施横向拉力后，钢拉杆内将产生较大纵向拉力，于是，梁受拉区就受到拉杆顶压应力的作用，梁中受拉应力也就相应减少。从加固原理上看，这种补强加固法可提高梁构件正截面抗弯承载能力，但不能提高支座附近斜截面抗剪承载能力。

图10-3 水平的预应力补强加固法

2.下撑式预应力补强拉杆加固法

将水平补强拉杆在接近支座处向上弯起，锚固于梁板支座的上部，弯起点处增设传力构造，再施加预拉应力。这种加固装置即为下撑式预应力补强拉杆的加固方法。

在桥下净空许可的条件下，可采用如图10-4所示的下撑式补强拉杆加固梁式钢筋混凝土梁的方法。这种加固法的预应力补强拉杆用钢材做成，拉杆弯起点设立柱，立柱一般设在1/4跨径处，以使预应力加固的斜拉杆与水平线的角度为30°～45°。

图10-4 下撑式的预应力补强加固法

预应力加固件的斜拉杆，装在被加固的梁腹板左右两侧支座上方的两端。在钢筋混凝土梁上凿开一个安装垫座的位置，割去一部分梁的钢筋箍和竖钢箍，将用角钢或槽钢做成的支承垫座安放在凿好的洞内，并与斜拉杆成垂直角。斜拉杆的一端插入支承垫座内用螺帽扣紧，另一端在立柱下面用一对节点板和水平拉杆结合。装好之后，用花篮螺丝把加劲的水平拉杆拧紧。为减少对桥下净空的影响，预应力补强拉杆也可布置在主梁腹部的两侧(中性轴以下)，如图10-5所示，a)、b)为两种不同的布置形式。

为使补强拉杆锚固于梁腹板，形成整体，锚固的方法有很多种，如图10-6所示，a)为夹具锚固的情况；b)为用钢板套箍锚固的情况。

图10-5 预应力补强拉杆 图10-6 补强拉杆锚固于梁腹板

由于下撑式预应力补强拉杆布置较为合理，拉杆中施加预应力后，通过拉杆弯起点的支托构件传力，与梁结构产生作用力，起到卸载的作用。这种加固方法的优点是可对受弯构件垂直截面上的抗弯强度和斜截面上的抗剪强度同时起到补强作用。此法加固效果显著，可将原结构的承载能力增大一倍。

3.组合式预应力补强拉杆加固法

既布置水平补强拉杆，又布置有下撑式补强拉杆，这种加固方式称为组合式预应力加固方法，如图10-7所示。

组合式预应力补强拉杆的加固方法，既具有下撑式预应力补强拉杆，同时提高抗弯、抗剪强度的优点，又可在必要时将通常安设的两根拉杆增加到四根(两根水平拉杆)，从而可更大幅度地提高承载能力。

上述三种预应力补强拉杆加固法的采用，可根据具体情况进行选择。从补强的内力种类来看，当梁板跨中受弯强度不足，而斜截面上抗剪强度足够时，可采用水平预

应力拉杆及其他两种拉杆。当梁板支座附近斜截面抗剪强度不足时，则采用下撑式和组合式预应力拉杆。从要求补强加固后承载力能提高较大时，宜采用组合式补强拉杆。此外，三种拉杆的选择均须考虑施工的方便与可能。

图10-7 组合式预应力加固方法

3.4改变结构体系加固方法与技术

改变结构体系加固，实际就是通过改变桥梁结构体系以减少梁内应力，例如：在简支梁下增设支架或桥墩；或把简支梁与简支梁加以连接，从而由简支梁变为连续梁；或者，在梁下增设钢桁架等的加劲梁，或叠合梁等，以提高桥梁的承载能力。改变结构体系的方法很多，但往往要在桥下操作，或设置永久设施，因而影响桥下净空。因此，要在不影响通航及桥梁排洪能力的情况下使用。

3.4.1增设纵梁加固方法与技术

在墩台地基安全性能好，并具有足够承载能力的情况下，可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁，这些新梁与旧梁相连接，共同受力。由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，使原有梁中所受荷载得以减少，由此使得加固后的桥梁承载能力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时，则兼有加宽的作用。

旧桥主梁中间增设纵梁时，可拆除个别主梁或两相邻主梁之间的翼板，从而形成空位，然后再在空位上安装承载能力和刚度都比原有主梁大的新纵梁，如图10-8所示。

为保证新旧主梁能够共同工作，普遍感到困难的是使新旧混凝土得以连接。因此，必须注意做好新旧梁之间的横向联结。横向联结的做法很多，有企口铰接、键槽联结、焊接和钢板铰接等。对装配式板梁，可采用企口铰接、键槽联结的形式，而常用的是梁跨中部分采用企口铰接，而在较薄弱的梁端采用数道键槽联结。原桥为装配式T梁时，可采用沿梁跨设置数道键槽的方法，这种键槽联结能承受接头处的剪切应力和局部承压力，使新纵梁与原有主梁的翼板联结成一体。

图10-8 钢筋混凝土T梁桥增设纵梁的加固形式

a）原桥上部构造；b）拆除个别主梁安装新纵梁后的构造；

c）拆除相邻主梁主梁翼板安装新纵梁后的构造

3.4.2梁式桥上部结构拓宽改建技术与实例

为了提高桥梁的通行能力，适应路线拓宽改建的要求，必须把宽度较窄的桥梁加以拓宽改建，梁式桥上部结构拓宽改建，有单边拓宽和两边对称拓宽两种形式。

1.单边拓宽改建法

当原有公路路线是以单边拓宽进行改建时，相应地对旧桥也可采用单边拓宽的形式予以改建。单边拓宽的做法是，平行于原桥另建一座新的桥跨结构，如图10-9所示。

图10-9 单边拓宽钢筋混凝土梁式桥的实例

2.双边对称拓宽改建法

为了与原有路线双边对称拓宽的方案相适应，许多旧桥也应采用双边对称拓宽的改建方案。双边拓宽的形式，主要有增设独立边梁作为人行道，以及增设大边梁来拓宽旧桥桥面和提高旧桥承载能力等。

3.拓宽实例

广西武鸣县宁武桥：为4孔-22m预制装配式T型梁桥，原设计荷载为汽-13、拖-60，1966年建成。为了满足大化电站建设需要，能够通行201t大型拖车，1981年采用增加纵梁的方法对该桥进行了加固补强。鉴于大型拖车靠中间行驶，只在桥中线两侧各现浇一片新梁，把原桥的纵梁由7梁式变为9梁式。施工步骤如下：

（1）首先掀开桥面铺装，将设计需要增建的新主梁处的旧梁的翼板凿除，切断横隔梁；

（2）利用原桥悬挂脚手架，支立模板；

（3）安装钢筋骨架，安好支座；

（4）浇筑混凝土，待混凝土强度达到75％时，再卸架拆除模板；

（5）焊接新旧混凝土横隔梁连接部位的钢板，并浇筑横隔梁底部的扩大截面和接缝处的混凝土；

（6）焊接上翼板处的钢筋和绑扎好桥面的钢筋，并及时浇筑上翼板和桥面的混凝土。

同时，为了加强全桥的横向刚度，还应该在横隔梁的两侧各增设一根φ32mm的钢筋，让其横穿全桥。并且在横隔梁部位也应增加2根φ25mm的钢筋，以加强横隔梁部位刚度。

加固后的试验证明：桥梁由于增设了纵梁，性能和承载能力均得到了较大的改善，与原桥比较整体刚度较大，横向分布性能好，达到了通行201t大型拖车设计荷载的要求，取得了较好的经济效益。

4.桥梁基础加固技术

墩台基础在使用过程中，由于过桥车辆荷载的加重以及自然因素的影响，会使基础产生沉陷、墩台出现倾斜和过大的裂缝。为此，应根据墩台基础不同的损坏程度，不同的结构情况进行维修加固，以确保行车安全，延长桥梁使用寿命。同时可避免拆除重建，从而减少投资，充分发挥现有公路基本设施的经济效益和社会效益。

基础常用的加固方法有：扩大基础加固法、增补桩基法（打入桩或钻孔灌注桩）和人工地基加固（改良地基）法等。墩台的常用加固法有：用钢筋混凝土套箍或护套加固贯通裂缝的墩台法；用支撑法或增建挡土墙法处理墩台滑移；用顶升法加固产生

过大沉降的桥梁结构等。

4.1扩大基础加固法

扩大桥梁基础底面积的方法，称为扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足、或埋置太浅，而墩台又是圬工或混凝土刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时，采用扩大基础底面积的加固，主要由地基变形计算来加以选定。

扩大基础加固法可按下列顺序进行：

1.通常在必须加宽的范围内先打板桩围堰，如墩台基底土壤不好时，应作必要的加固。

2.挖去堰内土体，只挖至必要的深度，以保证墩台的安全。

3.在堰内把水抽干后，铺砌石块（浆砌），或作混凝土基础。

4.新旧基础要注意牢固结合，施工时可加设连系(锚固)钢筋或插以钢销，以使加固扩大基础和旧基础牢固地结合成一整体。

4.2增补桩基加固法

在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩并扩大原承台，以此提高基础承载力、增加基础稳定性。这种加固法称为增补桩基加固法，如图10-10所示。

图10-10 增补桩基加固墩台基础

a)增补打入桩；b）增加钻孔灌注桩

增补桩基法加固墩台基础的优点是不需要抽水筑坝等水下施工作业，且加固效果显著。其缺点是需搭设打桩架和开凿桥面，对桥头原有架空线路及陆上、水上交通均有影响。

对单排架桩式桥墩采用打桩（或钻孔灌注桩）加固时，如原有桩距较大(在4～

5倍桩径时)，可在桩间插桩。如原有桩距较小且通航净跨允许缩小时，可在原排架两侧增加桩数，成为三排式的墩桩。

如在桩间加桩，可凿除原有盖梁并浇筑新盖梁，将新旧桩顶连接起来。但此时必须检查原有盖梁在加桩顶部能否承受与原来方向相反的弯矩，如不能承受则必须加固原有盖梁或重新浇筑盖梁。加固原有盖梁时，可在盖梁顶部增设钢筋。

当桥台垂直承载力不足时，一般可在台前增加一排桩并浇筑盖梁，以分担上部结构传来的压力。打桩(或钻孔桩)时可利用原有桥面作脚手架，在桥台上开洞插桩。增浇的盖梁可单独受力，也可联结在一起，使旧盖梁、旧桩及新桩一起受力。

4.3人工地基加固法

当基础下面的地基土松软，不能承受很大荷载，或上层土虽好，但深层土质不良引起基础沉陷时，可采用人工地基加固方法，以改善提高基础的承载能力。

人工地基加固方法很多，一般常用的有砂桩法、树根桩法、高压喷射注浆法和灌浆法等。

4.3.1砂桩法

当软弱地基层较厚时，可用砂桩法改善地基的承载能力。加固施工时，将钢管或木桩打入基础周围的软弱土层中，然后将桩拔出，灌入经过干燥的粗砂，进行捣实．做成砂桩，达到提高土的密实度的目的。在含水饱和的砂土或粉土中，由于容易坍孔，灌砂困难，亦可采用砂袋套管法与振冲法加固地基。

4.3.2树根桩法

树根桩是一种小直径钻孔灌注桩，其直径通常为l00～250mm，有时也采用300mm。先利用钻机钻孔，满足设计要求后，放入钢筋或钢筋笼，同时放入注浆管，用压力注入水泥浆或水泥砂浆而成桩、亦可放入钢筋笼后再灌入碎石，然后注入水泥浆或水泥砂浆而成桩。小直径钻孔灌注桩也有人称为微型桩。小直径钻孔灌注桩可以竖向、斜向设置，网状布置如树根状，故称为树根桩。

4.3.3高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度，以高压喷射流使固化浆液与土体混合、凝固硬化加固地基的方法。

4.3.4灌浆法

灌浆法是在墩台基础之下，在墩台中心直向或斜向钻孔或打入管桩，通过孔眼及关孔，用一定压力把各种浆液（加固剂）注入土层中，通过浆液凝固，把原有松散的土固结为有一定强度和防渗透件能的整体、或把岩石裂缝堵塞起来，从而加固地基、提高地基承载力的一种加固法。

注浆法加固桥梁墩台基础，所采用的方法和注浆材料一般都因地质情况的不同而异。灌浆法和高压喷射注浆法加固基础的应用已经越来越多，特别是高压喷射注浆法的旋喷法，已在桥梁工程中得到广泛应用。

4.4钢筋混凝土套箍或护套加固法

如桥梁墩台出现贯通裂缝，为防止裂缝继续发展，使之能正常使用，可用钢筋混凝土围带或钢筋进行加固、如图10-11所示。加固时一般在墩身上、中、下分设三道围带；其间距应大致相当于桥墩侧面的宽度。每个围带的宽度一般为墩台高度的1/10左右，厚度为10～20cm。为加强围带与墩台的连接，应在墩身内埋置直径10～25mm的钢销，埋入深度为钢销直径的20倍左右，先填满销孔再浇注混凝土，同时填塞裂缝。

图10-11 用钢筋混凝土围带加固桥台

当墩台损坏严重，如有严重裂缝及大面积表面破损、风化和剥落时，则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固，如图10-12所示。

图10-12 用钢筋混凝土护套加固墩台 图10-13 撑壁法加固埋置式桥台

4.5桥台滑移倾斜的处理

4.5.1支撑法加固

当埋置式桥台因墩台尺寸不足，难以承受台后壁的土压力而往桥孔方向产生倾斜或滑移时，可采用修筑撑壁法进行加固，如图10-13所示。对于单孔小跨径桥台，为防止桥台滑移，可在两台之间加建水平支撑，如整跨浆砌片石撑板，或用钢筋混凝土支撑梁进行加固，如图10-14所示。

图10-14 撑板法加固小跨径桥台

4.5.2新建辅助挡土墙加固

对于因桥台后壁水平土压力太大而引起的桥台倾斜，应设法减少桥台后壁的土压力，可在台背加建一挡土墙，以增强挡土能力，如图10-15所示。

4.5.3减轻荷载法

筑于软土地基上的桥台，常由于填土较高，而受到较大侧向土压力作用。从而使桥台产生前移，以致发生倾斜。此时，一般可更换台背填土，减小土压力，即采用减轻桥台基础所受荷载的方法进行加固，如图10-16所示。

图10-15 增建辅助挡墙加固法 图10-16 减轻荷载加固桥台

5.桥梁结构表层的缺陷及维修

5.1钢筋混凝土桥梁表层缺陷及主要维修方法

钢筋混凝土桥梁结构表层的主要缺陷有：蜂窝、麻面、露筋、孔洞、层隙、磨损、表面腐蚀、老化、剥落、表面裂缝、掉角、模板走样、接缝不平、构件变形等。其产生原因及发生部位见表10-1。

混凝土桥梁结构中出现了蜂窝、空洞以及较大范围的破损等缺陷，一般可以采用新鲜混凝土进行修补。新鲜的混凝土要求达到良好级配、良好的和易性。维修方法可采用直接浇注、喷射、压浆、涂抹等。混凝土修补完成后，要进行最后处理，特别要注意新老混凝土交界面（缝）的处理；最后要注意和加强养护。

对于小面积的缺陷、损坏深度较浅部位的修补，常常采用水泥砂浆人工涂抹的方法进行修补。而大面积混凝土表层缺陷和破损则采用高压喷浆修补法。

钢筋锈蚀的一般维修方法和步骤为：凿除松脱、剥离等已损坏部分的混凝土，涂以环氧胶液等粘结剂。立模、配料浇注，喷浆、涂抹施工。对新喷涂或浇注的环氧混凝土进行表面处理。对于锈蚀而出现的微裂缝的部位，可以采用粘贴两层玻璃纤维布的方法进行修补。

表10-1 钢筋混凝土桥梁结构表层缺陷产生的原因及发生部位

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