1.前 言
随着岁月的流逝，任何一座“新”建的桥梁经过若干年大自然的侵蚀和使用，终将成为一座“旧”桥；桥梁的加固与维修同重建新桥相比具有更高的经济效益，对桥梁的加固以及如何提高其承载力问题的研究试验与推广，已经引起世界性的关注。桥梁的加固利用和改造是一个永久性的技术课题，已成为桥梁工程建设中既古老、又年轻的新兴学科，是一项既综合繁杂，又在不断发展创新、逐步完善的技术；也是桥梁建设可持续发展的一个重要组成部分和关键技术之一。
近年来，桥梁加固工程越来越多，但目前桥梁加固的设计计算理论还不够成熟和完善，至今未有专门的桥梁加固规范。
2.桥梁加固常用方法和计算理论
2.1 改变受力体系加固法
2.1.1 改变受力体系加固机理
改变结构的受力体系能大幅度减小计算弯矩，提高结构构件的承载力，达到加强原结构的目的。包括在梁的中间部位增设支点，增设托梁(架)，拆除墩柱(简称托梁拔柱)，将多跨简支梁变为连续梁等方法。
2.1.2 改变受力体系加固计算
改变受力体系加固法的一般计算步骤如下：
(1)计算并绘制加固时原构件在剩余的那部分荷载作用下的内力图；
(2)若施加预顶力，根据所设时的加固后的内力图，确定预顶力的大小，按原结构的计算绘制在支点预顶力作用下梁的内力图；
(3)按加固后的计算简图，计算并绘制在新增荷载及加固时卸除荷载作用下的内力图；
(4)将上述三项内力迭加，绘制梁各截面的内力包络图；
(5)计算梁各截面的实际承载力，并绘制梁的材料图；
(6)调节预顶力值，使梁的内力图小于梁的材料图；
(7)根据支点的最大支承反力，设计支撑构件，其多为轴心受力构件，可按钢筋混凝土规范与钢结构规范进行设计；
(8)计算预应力撑杆的顶撑控制量。
当用纵向压缩法对预应力撑杆系统施加预升力时，其预升量ΔL=Lε+a (2-1)
式中,L—撑杆长度；εa —撑杆端部与被加固构件混凝土间的压缩量,可取2～4mm。—撑杆在预应力作用下引起的应变；
2.2 增大截面加固法
　　2.2.1 增大截面加固机理及适用范围
　　增大截面加固法通常称为外包混凝土加固法,它是增大构件的截面和配筋率,用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性，也可用来修补裂缝等，梁式桥和拱式桥等桥梁均可采用该方法加固。
　　根据被加固构件的受力特点和加固目的要求、构件部位与尺寸、施工方便等可设计为单侧、双侧或三侧加固,以及四周外包加固。根据不同的加固目的和要求,又可分为加大截面为主加固和加配钢筋为主加固,或者两者同时采用的加固。加大截面为主的加固,为了保证补加的混凝土正常工作,亦需适当配置构造钢筋。加配钢筋为主的加固,为了保证配筋的正常工作,需按钢筋的间距和保护层等构造要求决定适当增大截面尺寸。加固中应将新旧钢筋焊接,或用锚杆联结补强钢筋和原构件,同时将旧混凝土表面凿毛清洗干净,确保新旧混凝土良好结合。
　　增大截面加固法使用普通混凝土,强度等级不低于C20,当加固层较薄,钢筋较密时,可用细石子混凝土,在条件许可的情况下亦可采用钢纤维混凝土加固,配置的钢材除普通混凝土外还可采用型钢和钢板等。
　　增大截面加固法的缺点是现场湿作业工作量大,养护期较长,并对结构外观和净空有一定的影响。
　　2.2.2 增大截面加固计算
　　采用增大截面加固桥梁,其承载力计算受到原构件应力应变的影响,不能简单地作为整体截面用有关公式计算。在加固计算中,首先应确定加固前构件的实际应力应变水平,并考虑新混凝土与原结构协同工作的程度,然后进行合理的计算。
　　2.2.2.1 受弯构件加固计算要点
　　受弯构件外包混凝土加固设计,应根据现场结构的实际情况,分别采用受压区或受拉区两种不同的加固形式。
　　(1)受压区外包混凝土加固
　　一般用刚架拱、桁架拱等拱桥的斜腿、斜撑或弦杆的加固。采用受压区加固的受弯构件,其承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝宽度及变形计算和演算可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB J10-89)中关于叠合构件的规定进行。
　　实验研究表明,在相同弯矩作用下,二次受力叠合梁的受拉筋应力、挠度和曲率都比相同截面和配筋的一次受力整浇梁的相应值大得多。其次,二次受力叠合梁在第一次受力时是由叠合前的原混凝土承受压力。而在二次受力时,主要由后浇混凝土承受压力。这使后浇混凝土受压应变比相应整浇梁小,因此,加固计算必须考虑叠合梁二次受力的特点进行较复杂的计算。
　　(2)受拉区外包混凝土加固
　　受拉区外包混凝土加固方法,一般用于梁式桥跨中部位、拱式桥的拱顶底面和拱脚顶面等受拉区。
　　对于在受拉区采用外包混凝土,增加钢筋加固的受弯构件,其截面受力可按规范中一般受弯构件的规定计算。但应考虑以下不同点:
　　①新加部分承载力应乘以共同工作系数ψ进行折减,对于正弯矩截面受弯构件ψ=0.9;对于斜截面受剪构件ψ=0.7～0.9；
　　②加固结构截面受压区高度与一般受弯构件是不同的；
　　③当新加钢筋与原钢筋相距较远时,受拉区混凝土可能会出现较大裂缝,应采取适当措施,满足使用要求。
　　2.2.2.2 偏心受压构件加固计算要点
　　当用外包混凝土法加固钢筋混凝土偏心受压构件时,应按整体截面以现行国家标准中有关公式进行其正截面承载力计算。其中,新增混凝土和纵向钢筋的强度设计值应按下列规定予以折减。
　　(1) 受压区新增混凝土和纵向钢筋的抗压强度设计值乘以0.9的系数；
　　(2) 受拉区新增纵向钢筋的抗拉强度设计值乘以0.9的系数。
　　2.2.2.3 增大截面加固加固计算
　　如图2，在浇筑叠合层之前，构件上作用有弯矩M1，截面上的应力如图b所示，称为第一阶段受力。待叠合层中
　　图2 增大截面加固法计算图示
　　的混凝土达到设计强度后，构件进入整体工作阶段，新增荷载在构件上产生的弯矩为M2，由叠合构件的全高h承担，截面应力如图c，称为第二阶段受力，在总弯矩Mz=M1+M2的作用下，截面应力如图d所示。
　　使用阶段钢筋应力
　　(2-2)
　　式中，，——如图2-2，分别为第一、第二阶段钢筋应力；fy——受拉钢筋的设计强度。