公路桥梁一般可分为混凝土、圬工、钢结构以及木结构几种形式，其中以混凝土和圬工结构为最多，木结构很少见。本文以公路上常见的混凝土及圬工桥梁为论述对象。公路桥梁由于设计不周、施工缺陷，年久老化，腐蚀（受酸、碱、盐侵害，风化、水的渗透、冻融循环的作用），意外灾害（地震、台风、凌汛、人为撞击、火灾等损坏），超载等原因导致公路桥梁混凝土粉化、疏松、剥落、开裂和钢筋锈蚀。使结构物裂缝扩展、刚度降低、挠度增大，承载力削弱甚至丧失。以致结构物涉险服役，严重的便成为危桥。因此，如何延长桥梁构件的使用寿命，提高其耐久性以减少桥梁更新的投入以及如何进行旧桥的加固问题，已成为广大桥梁工作者极为关心的问题。

2 公路桥梁补强加固的传统方法

公路桥梁补强加固的常用方法，主要有加大截面加固法、预应力加固法和外包钢板加固法等几种。又名外包混凝土法，常用于公路桥梁的梁、板、柱、墩的混凝土的加固。主要是将截面加宽、加厚、加高，以容纳新增钢筋。加大截面法加固法的施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验，但缺点是增加了结构体积和自重，造成“肥梁胖柱”、施工工序繁多、用工多、施工期长，施工的湿作业时间长，且加固后的建筑物净空有一定的减小，要使用大型机械，还要有很大的施工空间。

铜黄公路k116+900，因肇事车辆引发大火造成涵洞被严重烧损，引起涵洞承载力的下降。此处涵洞的加固就是采取了这种办法，凿除损坏的部分，补植钢筋挂钢筋网，采用喷射混凝土，在原涵洞的石拱圈外，套加了一圈钢筋混凝土拱圈，解决了问题。

桥梁加固现在多使用体外预应力加固技术，预应力加固是一种有效的桥梁加固方法，具有操作简单、对原结构损伤小、不影响交通、节省投资的优点，能显著提高结构承载力和抗裂度，有效改善结构的应力状态。但加固后对原结构外观有一定影响，适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的桥梁混凝土构件的加固，但不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。

该法也称粘贴钢板加固法，该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但缺点是适用范围有限，难于紧贴原结构表面，加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，且不耐腐蚀，必须定期防锈。

根据桥梁裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复。对桥梁在进行裂缝修补前，应根据构件的受力状态和裂缝的特征等因素，全面查清裂缝的性质以及裂缝的长度、宽度、深度、走向、贯穿情况，确定造成裂缝的原因，以便有针对性地进行裂缝修补或辅助以相应的加固措施。现常采用混凝土结构裂缝注胶修补技术。对不同的裂缝要进行分析研究，有些裂缝是结构容许出现的；有些是坚决要予以处理的，有些裂缝的出现会造成受力钢筋的逐步锈蚀，最终造成大的损失。

铜黄公路k145的石拱桥在运营中出现了若干道沿拱圈方向的裂缝，经过分析，主要是由地基的不均匀沉降引起。这样，我们就不能头痛医头，脚痛医脚只对裂缝进行处理，而是要抓主要病因，针对拱脚基础采取桥梁加固的措施。

此法是属于一种综合性技术，由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成。适用于旧桥的加固改造，此种方法技术要求较高。如上例提到的基础问题就可以采取置换基础的方案加以解决。桥梁支座的偏位会引起梁底应力的不均匀分布,严重时会导致梁体的破坏引发不安全事故，这种措施也属于置换法。砌体局部拆砌复原的修复也可以归为此类。

传统补强方法还有一些，在此难以一一列举。面对科学技术的发展，新材料、新工艺层出不穷，桥梁的加固技术也在不断的更新、发展，碳纤维补强加固技术就是另外一种新方法。

3 碳纤维补强加固技术

1. 碳纤维补强加固技术

碳纤维补强加固技术是一种近几年出现的桥梁加固改造技术。

碳纤维补强的基本材料是将高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍形成为碳纤维增强复合材料片材（Carbon Fiber Reinforced Plastics或Polymer,简称CFRP）。高强度碳纤维片的抗拉强度可达3400N/mm2 ，比钢材高7--10倍。弹性模量有2.35×105N/ mm2至3.8×105N/ mm2等几种，与钢筋相近或略高。因此，有很好的与钢筋共同工作的性能。利用碳纤维片的高强和可粘贴的性能，把碳纤维片用环氧树脂粘贴在被补强的混凝土结构表面，与原混凝土结构形成一体共同承受荷载，由于碳纤维片分担了荷载，就降低了钢筋的应力，而使结构得到加固补强。同时，由于采用了性能各异的环氧树脂涂料，例如直接涂在混凝土表面的底层界面树脂，可以使界面树脂渗入混凝土中一定深度，对混凝土具有很强的渗透性；粘贴碳纤维片所使用的树脂，需具有极好的浸渗性，易于渗透碳纤维片，同时，粘贴用的粘结树脂又具有较高的粘结强度，能有效传递碳纤维片与混凝土两种材料间的应力，保证不产生界面的粘结剥离。

碳纤维具有高强轻质、抗腐蚀、耐老化、抗疲劳强度高等优越的性能。用于混凝土结构的补强可以有效防止酸碱盐等类介质的腐蚀与损害。

碳纤维补强加固技术作为混凝土结构加固和修补材料在美国、日本、欧洲已经得到了广泛应用。

1. 碳纤维补强在公路桥梁工程中的应用

对于各种类型的公路桥梁，碳纤维片常见应用方式有：

1. 抗弯补强

将碳纤维片粘贴在构件受拉区部位，一般指跨中下部和连续板、连续梁、悬臂板、梁支座的上部，沿受力筋方向粘贴。

抗弯补强时，可以根据受力需要贴一层至多层。还可应用高弹性模量片材，补强效果更显著。

1. 抗剪补强

通常是在梁靠近端部主拉应力较大的区域以及次梁或有较大集中荷载作用的部位。补强时在梁的两侧面竖向粘贴，或与梁底形成U形环包。相当于增加抗剪箍筋以分担原箍筋的剪力。

1. 抗疲劳补强

桥梁及桥面板，都可以粘贴碳纤维片以提高结构的疲劳抗力。桥面板上下同时粘贴效果更好。

1. 抗压补强

对桥墩中心受压柱的抗压补强，用碳纤维在柱中部横向环包，在受压区产生环向束缚作用，能提高抗压能力，降低柱的压屈系数。

1. 抗震性能补强

在地震或台风的横向力作用下，柱端弯矩和剪力都很大，可以纵向粘贴和环包同时进行。既提高柱、墩横向抗力，又改善能量吸收性能，提高结构的延性，使结构抗侧向力能力显著提高。

1. 涵洞、隧道的衬砌

由于环向压力不均造成横截面各方位应力异常而产生纵向受拉裂缝，甚至衬砌剥落，以及由于地基沉降不均造成的纵向错位，都可采取混凝土局部填补、置换和碳纤维片补强联合应用的办法。

1. 封闭和防护功能

用碳纤维片粘贴可以将结构裂缝密闭，较宽较深的裂缝还可在贴片前用环氧树脂灌缝进行密闭，从而控制裂缝的进一步扩展，阻止水分渗入引起钢筋锈蚀，同时还具有增强抗腐蚀性能的作用。

1. 碳纤维补强技术的优越性

碳纤维补强技术的特点和优越性归纳如下：

1. 优异的力学性能

可有效应用于多种形式的结构补强，包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展、增加结构的延性。

1. 优异的化学稳定性

碳纤维材料的特性在于碳原子在元素表中有非常好的结构,经过碳纤维材料补强和维修的结构具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线侵蚀和防水能力；具有足够的适应气温变化的能力。易于外加防火涂层后有效地防火。可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长结构寿命，这是粘钢法不可比拟的。2.材料的轻质高强

可以不增加结构体积，所增加的结构自重几乎可以忽略。这是传统方法做不到的。

1. 施工工序简单

可用小型电动工具操作，不像传统补强方法需要众多工种、大量劳动力、大型施工设备及吊装机械。因而可以在传统技术无法施工的有限作业空间内实施。而且进度快、工期短，更能在持续交通有振动的情况下操作。从而大大缩短工程停工、停止运营或断路施工的时间，极大地降低经济损失和社会影响。

1. 不破坏结构物的美观

碳纤维材料柔软，易于随结构外形粘贴，补强后不改变结构外形，同时便于用所需色彩涂装，而不显露补强痕迹,很少破坏桥梁的外观美学要求,避免有碍观瞻的“肥梁胖柱”。