公路桥梁加固设计思想之思考

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　　桥梁加固设计是比新桥设计更为复杂的系统工程

　　桥梁加固设计是一个涉及到病害诊断、改造决策分析、加固材料与方法选择、加固构件设计与计算和养护管理与施工等多学科的系统问题。从技术角度分析，目前我国桥梁加固设计存在有两方面主要问题：

　　1、担负大量的中、小桥养护、维修、管理和加固任务的基层单位,桥梁病害诊断技术力量薄弱,桥梁检测设备落后。桥梁病害诊断是进行桥梁加固设计的前提和基础,只有诊断清楚,才能对症下药。桥梁检测是病害诊断与分析的重要手段，混凝土结构裂缝是反映病害的晴雨表,裂缝分析是桥梁检测的主要内容。

　　面对目前我国从事桥梁养护、维修与管理的基层单位的现状,普及桥梁病害诊断知识,提高裂缝分析能力是十分必要和紧要的。

　　2、桥梁加固设计存在的另一个问题是对桥梁加固设计的特殊性认识不足,加固设计理念不清,加固设计思想不明确。有些桥梁加固设计机械地套用新建桥梁的设计方法 ，忽略了桥梁加固分阶段受力特点和结构损伤的影响；个别加固设计只做宏观定性分析，缺少科学地定量分析，设计带有很大的随意性。

　　对桥梁加固的特殊性认识尚不足

　　提高对桥梁加固特殊性的认识就是对桥梁加固设计特点的认识。桥梁加固设计的最大特点是应考虑带载加固分阶段受力和结构损伤的影响。

　　桥梁结构自重及恒载大，以常用的跨径30m的预应力混凝土简支梁为例，结构自重及恒载产生的内力约占总内力的（50-60）％左右。桥梁加固一般采用带载加固，即在不卸除结构自重及恒载的情况下对结构进行加固补强，待后加补强材料与原结构粘结为整体后，开放交通允许车辆通行。构件自重和不拆除的恒载及加固施工荷载由原梁承担；车辆荷载由加固后的组合截面承担。桥梁加固构件的设计与计算，应考虑带载加固分阶受力特点，这是桥梁加固设计与新建桥梁设计的最大区别。与一般房屋结构加固设计相比，桥梁加固构件分阶段受力的影响程度更为突出。

　　桥梁结构在长期使用过程中受到车辆荷载的反复作用和环境腐蚀的影响，将使材料性能劣化，产生不同程度的结构损伤。桥梁加固设计应考虑结构损伤对桥梁使用功能，承载力和耐久性的影响。

　　桥梁加固设计是比新建桥梁设计更为复杂的系统工程，应充分考虑在役桥梁结构的实际情况和加固受力特点。桥梁加固设计不能完全照抄新建桥设计规范的规定和计算公式，也不能机械地套用一般房屋建筑加固设计规范。在充分考虑桥梁加固设计特点的基础上，不同的规范可以参考借鉴，但不能机械地套用。

　　考虑带载加固分阶段受力对加固构件有特殊意义

　　分阶段受力对加固构件的直接影响是后加补强材料应变（应力）滞后，无法充分发挥作用，材料利用率低。

　　前已指出，桥梁加固构件应按两阶段受力构件计算，构件的自重和恒载产生的内力由原梁承担。换句话说，加固前原梁已经受力，在构件自重和恒载作用下，原梁的钢筋已经产生了一定的初始应变（应力）。车辆荷载作用后，原梁钢筋的应变（应力）继续增加，同时后加补强钢筋开始受力，并产生相应的应变（应力）。与原梁钢筋相比，后加补强钢筋的应变（应力）滞后，在极限状态下是很难发挥作用的。从作用原理上理解后加补强材料应变（应力）滞后的不利影响，对搞好桥梁加固设计是十分必要的。

　　“被动加固”和“主动加固”的概念

　　加固薄弱构件的方法很多，从工作原理上可划分为被动加固和主动加固两大类：

　　1、直接加筋类被动加固在被加固构件的受拉（或抗剪）薄弱区直接增设抗拉（或抗剪）补强材料，例如：补焊钢筋、粘贴钢板、粘贴高强纤维复合材料（碳纤维、芳纶纤维）等。这种加固方法从作用原理上属于被动加固范畴。后加补强材料被动受力，只承担车辆荷载和后加恒载引起的内力。

　　2、预应力主动加固对布置在被加固构件受拉（或抗剪）薄弱区的后加补强材料施加预应力，形成预应力加固系统，例如：体外预应力加固和采用锚固于被加固梁体上的预应力筋，然后喷注高性能抗拉复合砂浆，将其与被加固梁体粘结为一体的有粘结预应力加固等。从工作原理上讲，预应力加固属于主动加固，后加补强材料主动受力，靠预加力的作用，改善原梁的工作状态，间接达到加固补强的目的。

　　被动加固和主动加固概念的提出揭示了加固构件的作用机理，为理顺加固设计思想奠定了基础。

　　应变（应力）滞后对加固构件的不利影响及解决对策

　　桥梁加固构件的承载力计算，必须考虑分阶段受力特点，后加补强材料只承担车辆荷载和后加恒载引起的内力，与原梁钢筋相比，其应变（应力）滞后，一般情况下，在极限状态时其应力是达不到抗拉强度设计值的。特别是采用直接粘贴高强纤维布（板）的被动加固时，由于应变（应力）滞后的影响，高强纤维复合材料的高抗拉性能根本无法充分发挥作用，“大马拉小车”是一种极大地浪费。在倡导建设节约型社会的环境下，这种盲目的浪费是值得我们深思的。