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摘要:桥梁是交通运输体系中的重要组成部分。针对我国许多旧桥出现的结构老化、变形开裂等严重危害桥梁安全的现象，相比重建，对其进行加固补强显然更为经济合理。其中，桥墩的加固是最常见的加固补强方法。本文通过对日本某RC桥梁桥墩三种加固方法的具体分析计算，以期对我国现役桥梁的加固补强提供一些借鉴经验。
关键词：RC桥墩加固；增大截面加固法；贴护钢板加固法；碳素纤维材料加固法
1引言
随着交通运输事业的迅速发展，桥梁建设在整个交通运输体系中发挥的作用也愈发明显。但由于建设时间过长、交通量增大以及道路桥梁标准的逐步更新，许多现役桥梁都出现不同程度的老化腐蚀问题，难以满足安全要求。桥墩作为桥梁的主要承重结构，其破坏将直接影响整个桥梁结构的安全。因此，针对桥墩的加固补强技术具有重要价值。
本文通过对日本某现役桥梁桥墩抗震性能检讨，并针对常见的三种桥墩加固方法逐一进行结构分析计算。希望通过笔者的分析对我国现有桥梁桥墩加固补强技术提供一些参考。
2桥墩加固补强方法
2.1增大截面加固法
增大截面加固法是对原有桥墩外表面进行刨毛处理并增设钢筋混凝土面层，使其形成整体一同工作，从而提高结构抗震性能的施工工法[1]。本工法具有技术简单可靠、施工方便以及维持管理容易等优点。但由于顾及施工性需要增加厚度较大，对于有一定厚度限制的原有桥梁不适用。
2.2贴护钢板加固法
贴护钢板加固法是在原有桥墩外表面贴护一定强度的钢板，并在缝隙中填充密实的粘合材料，从而提高结构承载能力的施工工法[2]。相对于增大截面加固法，本工法更为节省空间，强度增加也更为显著。但需要考虑钢板的腐蚀对结构性能的影响。
2.3碳素纤维材料加固法
碳素纤维材料加固法是将由碳素纤维、芳纶纤维及树脂等高强度、低密度、耐磨性好的高分子化合物的合成薄步材料均匀地包裹在原有桥墩周围，使其抗震性能大幅度提高的加固方法[3]。由于所用材料皆为工厂预制的成品，本工法具有技术简单、施工方便且节省空间等优点，而且在抗腐蚀方面有卓越的性能，但经济性一般较差。
3工程实例分析
3.1工程概况
香流桥位于日本某县某区，建成于1969年3月。桥长44.60m，跨径25.00m，上部结构为两径间PC后拉T型梁，下部构造为重力式桥台A1、A2和钢混壁式桥墩P1。其中，本文分析仅针对P1桥墩PR部分（右侧部分）的墩身抗震强度的分析，下文简称PR桥墩。
3.2现状计算
本文基于日本FORUM8株式会社“橋脚の設計”程序进行分析计算。在将桥梁结构建模到程序中的基础上，再将桥梁所受荷载施加到相应位置，其中特别注意地震荷载按惯性力的方式施加。计算结果如表1所示。
表1 PR桥墩现状结构计算结果
其中：
①针对L1、L2地震时桥轴方向及桥轴直角方向两方向分别进行计算,各工况分别取计算最大值与相应的容许值进行比较，小于容许值的判定为“OK”，反之为“NG”；
②L1地震时，仅计算各检讨断面的最大正应力及剪切应力，与容许应力值进行比较判定；
③损伤部位:由于桥墩钢筋配置过程中考虑节省钢筋的情况，其配置普遍存在段差现象。而段差现象的存在会使得桥墩基部剩余耐力过高，从而在桥墩中间高度的段差部位产生损伤，这种损伤的危害更大，原则上应该避免。
④L2地震时，首先进行损伤部位分析，再分别针对桥墩受力及变形两方面分别进行判断。
现状计算判定结果：该桥墩大部分指标均不满足要求，需要进行补强。
3.3补强工法计算
由于既存结构无法满足强度及变形要求，需要进行补强加固。增大截面补强工法在桥墩外侧及基础上部增设钢筋混凝土。因本文只针对桥墩结构进行分析计算，基础上部增设混凝土可不考虑。为满足各项性能要求，桥墩外围增设混凝土厚250mm；贴护钢板加固法在桥墩外表面贴护降服强度σy=235N/mm2、6mm厚的钢板；该在桥墩外表面包裹厚引张强度σf=3400N/mm2、0.111mm厚（制成品）的高强度碳素纤维材料。各补强工法计算结果均为“OK”。
3.4各加固方法对比
从经济性、施工性、维护管理三个方面对各加固方法进行对比分析，结果如表2所示。
表2 各加固方法对比分析结果
可以看出，针对本工程，增大截面加固法相比与其他两种加固方法在施工费用、技术成熟度、施工难易程度以及维护管理简便性等各方面都有较大优势。故本工程选定此方法为最终加固施工方法。当然，对于施工空间较小及对美观程度要求较高的工程可以根据具体要求选用其它加固方法。
4结论及展望
针对桥墩补强加固问题，本文分别对日本常见的三种加固方式进行优缺点概述并进行了具体分析计算，同时简要叙述了其基于地震检讨方法的计算原理，并通过经济性、施工性、维护管理三方面的对比分析选定了最终的加固方案。希望可以对国内相关桥梁加固工程的计算提供一些帮助。另外，本文针对三种加固方式进行的结构计算，由于篇幅有限，对其涉及到的抗震结构计算原理分析较少，应作为今后应该重点研究的问题。
参考文献：
[1]姚轲,邵辉.浅谈桥梁加固方法[J].工程科技,2015,（4）96.
[2]彭红美.几种桥梁加固方法的总结[J].城市道桥与防洪,2011,（5）156-158.
论文作者:王鹤男1,刘玉磊1,高秉权2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/14
标签：桥墩论文; 桥梁论文; 方法论文; 结构论文; 补强论文; 截面论文; 钢板论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;