1 前言

    隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，人們對安全、快速、舒適和美觀(guān)的公路交通提出了越來(lái)越高的要求。由于歷史和資金等原因，我國大部分20世紀六、七十年代甚或五十年代修建的橋梁仍在營(yíng)運使用，但其設計荷載標準偏低和橋梁寬度偏小等因素，這些橋梁已成為交通運輸中的潛在隱患。對這些舊橋、危橋如要全部推倒重建，則既不科學(xué)，更不現實(shí)。更何況歲月無(wú)情，任何一座“新”建的橋梁經(jīng)過(guò)若干年大自然的侵蝕和使用，終將成為一座“舊”橋。所以，舊橋加固、維修將是一個(gè)永久性的技術(shù)課題，舊橋的加固利用和改造已成為橋梁工程建設中既古老、又年輕的新興學(xué)科；實(shí)踐證明，舊橋的檢測、評定與加固是一項既綜合繁雜，又在不斷發(fā)展創(chuàng )新、逐步完善的技術(shù)，也是當今國際土木工程界所共同關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，亦是橋梁建設可持續發(fā)展的一個(gè)重要組成部分和關(guān)鍵技術(shù)之一。舊橋加固改造技術(shù)，是針對正在使用的舊橋進(jìn)行檢測、評定、維修、加固或改造等技術(shù)對策的總稱(chēng)。國內、外的實(shí)踐均以證明，舊橋加固、維修工作是一項技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的舉措。但由于舊橋加固的過(guò)程中常存在原始資料和圖紙不全的客觀(guān)原因；舊橋加固設計的規程尚在制訂；舊橋加固設計的制約因素和技術(shù)風(fēng)險遠比設計新橋要大得多。

    而且，舊橋加固是一項繁雜的系統工作，工程量往往不大，但涉及面廣，并關(guān)聯(lián)到諸多隱蔽工程。病害原因、加固方法常常因橋、因地而異，且施工工藝多具特殊性和復雜性。上述情況是舊橋加固工作的特點(diǎn)，應引起我們的重視。同時(shí)，實(shí)踐也證明，盡管每座舊橋的情況各不相同，具有各自不同的特點(diǎn)，但舊橋加固也同其他任何事情一樣，有其內在的規律，也存在一定的共性。我們應遵循橋梁加固、改造工作的共性，結合具體橋梁的特殊性，在實(shí)踐中發(fā)揮積極性和創(chuàng )造性，不斷進(jìn)取和探索，采用最先進(jìn)的技術(shù)和材料，在舊橋檢測、評定、加固和改造工作中，創(chuàng )造和總結出多種多樣的、切實(shí)可行的技術(shù)和方法。

    1.1 舊橋加固工作內容

    具體到對某座舊橋進(jìn)行加固和改造時(shí)，既要針對其病害特點(diǎn)和環(huán)境條件等，采取相應的、有效的、甚至極具創(chuàng )造性的具體措施，同時(shí)也應遵循一定的工作步驟來(lái)開(kāi)展工作。這些工作包括：

    ①日常養護發(fā)現橋梁存在較為嚴重的結構病害后決定進(jìn)行加固的決策過(guò)程；

    ②對橋梁進(jìn)行結構檢查、檢測和技術(shù)狀況評定；

    ③舊橋的結構檢算與加固維修方案的擬定；

    ④加固設計和編制工程預算；

    ⑤加固施工和加固后的鑒定、驗收；

    ⑥加固前、后必要時(shí)進(jìn)行動(dòng)、靜載試驗等等。

    1.2 關(guān)鍵的三項工作

    上述舊橋加固的工作內容當中，以下三項是關(guān)鍵性的：

    ①檢測、評定是舊橋加固工作的“前提”：目的——了解“病情”，診斷“病狀”；要求——檢查要全面、仔細，病害分析要準確。

    ②結構檢算和加固設計是舊橋加固工作的“基礎”：加固方法要合理，技術(shù)上要安全、可靠，加固方案的針對性強；靈活應用各種技術(shù)方法，創(chuàng )造性地開(kāi)出“處方”。

    ③施工質(zhì)量是舊橋加固工作的“關(guān)鍵”：加固施工好比外科醫生給病人“做手術(shù)”，“成敗”在此 一舉。

    2 公路舊橋的結構檢算

    2.1 舊橋結構檢算和新橋設計理論計算的關(guān)系與區別

    在進(jìn)行公路舊橋結構檢測與評定和加固設計前均應進(jìn)行必要的橋梁的結構檢算，這項工作是對舊橋進(jìn)行實(shí)際狀態(tài)評定和采取什么樣的有效方法與措施進(jìn)行加固維修設計的重要前提。

    ①一般來(lái)講，新橋的設計與結構計算是經(jīng)濟、合理地擬定結構尺寸，檢算橋梁結構的可靠性，并使其滿(mǎn)足橋梁的使用和相應規范要求的過(guò)程。而舊橋的結構檢算則是利用橋梁現有的結構尺寸、材料等信息，以及通過(guò)現場(chǎng)檢查、檢測而發(fā)現橋梁業(yè)已存在的病害和缺損等結果，對橋梁的受力性能和狀況、以及安全可靠性進(jìn)行分析并作出加固維修方案的決策過(guò)程。由于兩者的工作在不同階段進(jìn)行，兩者所擁有的信息及信息量必然會(huì )產(chǎn)生較大變化，這就導致舊橋的結構檢算和新橋設計不僅在宏觀(guān)上（涉及過(guò)程、原理、準則等）有所區別，在具體實(shí)施中（涉及對荷載和抗力的確定、結構分析方法的選擇以及安全系數的調整等）也會(huì )有差異。對絕大多數橋梁來(lái)說(shuō)，其新橋設計是一次完成的，而舊橋的維修與加固卻常常是在不同的時(shí)間點(diǎn)可進(jìn)行多次。另外由于所搜集到的信息、所采取的方法不同，即使對同一座舊橋進(jìn)行結構檢算和狀態(tài)評定，橋梁工程師也可能會(huì )得出相差很大甚至相反的結論。

    ②目前公路舊橋的結構檢算與分析，仍是基本上采用新橋的設計理論和方法再次進(jìn)行驗算，且大多數計算方法是以彈性理論為基礎，盡量也考慮了某些因素對承載能力的影響，但由于對結構力學(xué)模型的簡(jiǎn)化與實(shí)際受力狀況的差別（如未考慮實(shí)際支座的位置、鋼桁梁節點(diǎn)的彈性、以及拱腳的固結情況等等），以及計算采用的簡(jiǎn)化材料本構關(guān)系與結構材料多維受力下本構關(guān)系的不同；以新橋設計理論和計算方法來(lái)進(jìn)行舊橋的結構計算，難以充分反映橋梁的實(shí)際承載能力和狀況，有相當多的檢算結 果是偏于保守的。事實(shí)上，對特定使用條件的特定橋型其承載能力應是一個(gè)客觀(guān)存在，所以對舊橋進(jìn)行的結構檢算應區別于新橋的設計驗算方法。因此，有必要深入研究一種能合理、可靠、真實(shí)地充分考慮橋梁實(shí)際工作狀況、以及結構和材料情況的舊橋檢算與分析評定方法。

    ③為真實(shí)反映舊橋的實(shí)際承載能力，在進(jìn)行舊橋結構檢算中應考慮材料的真實(shí)情況，如可以考慮混凝土在雙向受力下的破壞準則及非線(xiàn)性本構關(guān)系�；炷�土在雙向受壓和未開(kāi)裂時(shí)為各向同性材料，開(kāi)裂后應視為正交異性材料，并應考慮拉伸勁化和軟化效應；而對于混凝土和鋼筋的強度及彈性模量則應盡量采用在舊橋結構檢測時(shí)的實(shí)測值。當肋式拱橋的拱腳出現較嚴重的橫向裂縫時(shí)，應考慮到原拱腳的固定條件已改變，宜按鉸接來(lái)簡(jiǎn)化并按內力重分布的方法進(jìn)行結構檢算。

    2.2 舊橋的結構檢算特點(diǎn)

    ①在我國已建成通車(chē)的公路橋梁中以中、小跨徑的梁式橋和拱式橋居多，由于近年來(lái)的計算理論的發(fā)展、計算機及橋梁結構計算分析軟件的普及與應用、以及橋梁靜、動(dòng)載測試設備的完善及測試經(jīng)驗與資料的積累，充分證明了過(guò)去在橋梁的設計理論和結構計算中許多未予考慮和不甚明了的因素。諸如由于橋面鋪裝層的參與結構受力使得跨中實(shí)測撓度普遍小于理論計算撓度值；而拱上建筑的聯(lián)合作用和活載的橫向不均勻分布等也都被廣泛證實(shí)是客觀(guān)存在的，其影響程度是不容忽視的，尤其是在舊橋的結構計算分析和加固設計時(shí)應充分考慮和加以利用的。

    ②在舊橋的結構檢算時(shí)，一定要根據橋梁的實(shí)際結構型式，尤其是橋梁的實(shí)際橫向聯(lián)系的形式和強弱來(lái)選擇采用哪種荷載橫向分布系數的計算理論和方法。例如，對于預制安裝的T梁橋，當橫隔板間距較小時(shí)，宜采用比擬正交異性板法來(lái)計算荷載橫向分布系數；當橫隔板間距較大時(shí)，則宜采用剛接梁法來(lái)計算荷載橫向分布系數才更符合橋梁實(shí)際受力狀態(tài)。

    ③在進(jìn)行舊橋的結構檢算時(shí)，還應根據橋梁檢測時(shí)所發(fā)現的較顯著(zhù)的病害來(lái)補充必要的局部結構檢算。例如，許多連續箱梁橋的橋面鋪裝層網(wǎng)裂和破損非常嚴重，檢查后發(fā)現多為少設或未設橫隔板的寬箱窄腹板的箱梁。對于此類(lèi)橋的結構檢算，不僅要計算箱梁的縱向彎曲應力和剛性扭轉應力，還應計算橫向截面的畸變應力和橫向彎曲應力。當橫向彎曲應力過(guò)大，或箱梁頂板厚度較薄、剛度較小，即為橋面網(wǎng)裂和破損病害產(chǎn)生的主要原因，對應的加固方案為重做橋面鋪裝層（此時(shí)一般不宜增加其 厚度，避免影響橋梁縱向線(xiàn)型），設置加密的鋼筋網(wǎng)，并加粗配置橫向鋼筋，或者增設橫隔板。

    ④和新橋的結構計算不同的是，當舊橋的水泥混凝土橋面鋪裝層和梁體結合可靠、且無(wú)破損現象時(shí)，可扣除表面2cm磨耗層后將其考慮與梁體共同受力，一并參與結構計算。

    ⑤在截面應力檢算時(shí)，不僅要按新橋一樣對各控制截面進(jìn)行計算，還應著(zhù)重對有嚴重缺損的截面在考慮截面折減后進(jìn)行檢算，并以此作為選擇加固方案和加固設計的一個(gè)重要依據。

    2.3 舊橋結構檢算的一般程序

    ①公路舊橋的結構檢算一般至少要進(jìn)行兩次：首先是基于橋梁原設計資料和經(jīng)現場(chǎng)結構檢查、檢測得到的橋梁實(shí)際情況進(jìn)行結構檢算（加固前），并以此檢算結果作為評定橋梁狀況和判定是否要進(jìn)行加固維修的重要依據。其次，則是在擬定加固維修方案后，根據不同的結構處理后的信息再次進(jìn)行結構檢算（加固后），檢算結果主要用于判定加固方案是否可行和是否達到加固設計要求。

    ②加固前對橋梁結構的結構檢算，其結構離散后的計算模型應根據橋梁結構檢查、檢測結果進(jìn)行必要的修正，充分考慮橋梁結構的實(shí)際情況和材料性能的變化，計入舊橋檢算系數和結構惡化系數等影響。

    ③加固方案確定后的結構檢算，應采用加固后的橋梁結構型式和截面尺寸等來(lái)進(jìn)行加固后的橋梁結構內力計算和承載力檢算。加固后的橋梁可能是組合結構，在檢算時(shí)應注意區別對待。

    3 公路舊橋的加固設計

    3.1 加固方案的選擇

    舊橋的病害原因找準后，接下來(lái)就是選擇加固方案。國內外已有很多成熟的舊橋加固技術(shù)和方法，但要針對某座橋的具體特點(diǎn)加以綜合考慮，要重點(diǎn)考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和體現創(chuàng )造性。一種病害可能采用多種方法都能處理，如何選擇最優(yōu)的方案，這是切實(shí)加固好一座橋梁的最基礎工作。

    3.2 加固設計

    加固方案確定后，接著(zhù)就是進(jìn)行細部的結構設計。要強調是：由于舊橋加固施工的特殊性，設計人員應將施工方法、工藝流程或施工順序闡述清楚，并應有相應的技術(shù)要求和衡量工程質(zhì)量的指標。

  3.3 橋梁加固設計人員的職責與要求

    ①既要熟練掌握橋梁設計理論和方法、相關(guān)設計規范和標準，還要了解熟悉施工工藝和要求，另外，隨時(shí)跟進(jìn)掌握國內外可用于橋梁維修與加固的新材料、新技術(shù)和新工藝，才能做好舊橋的加固設計。

    ②應熟悉和掌握橋梁的設計荷載和實(shí)際使用荷載的特點(diǎn)與區別；如在分析橋梁結構如何承受荷載，及承受荷載后的應力和應變（變形）情況時(shí)，應明白作用在公路橋梁上的使用荷載是活荷載，而移動(dòng)性、暫時(shí)性是其特點(diǎn)，該作用的大小及作用點(diǎn)，是隨時(shí)間而變的。

    ③設計人員通過(guò)對橋梁的檢測和分析，已了解了橋梁的病害和產(chǎn)生原因，也針對性地提出處治措施，并繪制了加固設計圖，但最終還是要通過(guò)施工單位的加固施工去體現其意圖和達到加固補強的目的。因此，設計人員要切實(shí)配合好施工全過(guò)程，尤其是施工前的技術(shù)交底，要詳細講解，以求施工人員明白設計意圖和工程質(zhì)量要求。同時(shí)，要充分調動(dòng)施工人員的積極性和創(chuàng )造性，從而補充和完善加固設計的不足。最終目的就是共同搞好加固施工，使加固設計意圖和目的完全達到。

    4 結束語(yǔ)

    舊橋加固技術(shù)是一門(mén)新興的學(xué)科，也是始終在完善、補充、發(fā)展的學(xué)科，隨著(zhù)橋型的改變、新材料、新工藝、新技術(shù)的出現，新的、更好的加固方法就會(huì )出現和得到應用。所以，舊橋加固是一項非常有意義、有前途、有成效的工作，也可以充分體現技術(shù)人員個(gè)性化：一個(gè)病害可以用很多種方法處理，誰(shuí)優(yōu)？科學(xué)抉擇；好壞？實(shí)踐檢驗。

    總之，要做好舊橋的結構檢算和加固設計工作，應多收集資料，積累經(jīng)驗，多加交流，共同進(jìn)步與發(fā)展；應努力做到：認真工作，慎重決策，精心設計，創(chuàng )造性開(kāi)展工作。