参考《公路桥梁加固设计规范》和相关文献,将工程中钢筋混凝土和预应力混凝土桥常用的结构加固技术和方法分为两大类。第一类称为被动加固法,后加补强材料被动受力,仅仅承担活载和新增恒载引起的内力,如:增大截面加固法、粘贴钢板加固法和粘贴纤维复合材料加固法;第二类称为主动加固法,主动改善原结构的受力状态,间接完成加固补强的目标,如:预应力主动加固法和改变结构体系加固法。另外,对桥梁混凝土裂缝处理进行了简单说明。
(1)增大截面加固法。此方法通过增大构件截面尺寸,添加受力钢筋,使原结构与新增材料成为共同受力的整体,达到增加结构刚度、提高结构承载力的目的。通常采用加厚桥面板或加宽加高梁肋下缘。增大截面法会显著增加桥梁自重和恒载弯矩,用于小跨径的T形梁、π形梁或板梁等较为合适。
(2)粘贴钢板加固法。此方法在钢筋混凝土结构的受拉区或抗剪薄弱部位表面粘贴钢板,使原结构与钢板组成共同受力的整体,结构的刚度得到增大,受力状态得到改善,裂缝开展受到限制,结构的承载力得到提高。粘贴钢板加固法具有坚固耐用、施工快速、简洁轻巧、灵活多样、经济合理的优点。适用于改善原结构构件中配筋过少,构件的抗弯、抗剪、抗压能力不足的情况,还能在一定程度上提高构件刚度。
(3)粘贴纤维复合材料加固法。粘贴高强纤维复合材料加固法是利用结构胶的高粘性将被加固混凝土结构薄弱部分表面与高强纤维布(板)紧密粘贴,形成两者组成的新整体,共同受力,限制裂缝发展,提高结构的承载能力。碳纤维加固特性:强度高、超强防水效果、重量轻、不受形状限制适用于改善原结构配筋过少和梁(板)的抗弯、抗剪加固。
预应力主动加固法。预应力主动加固法指对新增材料施加预应力,并将其设置在需要加固构件的受拉区(或抗剪薄弱区),外荷载产生的部分内力由预加力对梁体产生的反弯矩抵消,使原梁的应力状态得到有效改善,承载力和抗裂性得到有效提高。实际工程中有下面三种方法:
(1)体外预应力加固。此方法在梁体外部或箱内增设预应力束,形成体外预应力体系。
(2)高强复合纤维预应力加固。此方法是将施加了预应力的高强复合纤维布(或板)锚固、黏贴在梁体外部或箱内,形成预应力体系。此方法可使高强复合纤维的高强特性提前发挥,减小甚至消除应变滞后的现象,提高材料利用效率。
(3)有黏结预应力加固。有黏结预应力加固体系是将2~3股钢绞线或小直径高强度粗钢筋固定在被加固梁体上,张拉钢绞线或粗钢筋施加预应力,然后喷注高抗拉强度的复合砂浆,使新增预应力筋与原结构共同形成有粘结预应力体系。此方法的优势是预应力筋锚固、张拉简便和耐久性好,加固中、小跨径桥梁时尤其有效。