橋梁加固技術(shù)應用思索
時間:2022-08-15 11:15:00
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近二十年來,我國國民經(jīng)濟日益發(fā)展,交通運輸量迅速增長,道路上行車密度以及車輛軸重不斷加大,勢必造成公路橋梁日益不堪負荷,加之舊橋部分老化,破損或受原設計標準的限制,同時存在自然環(huán)境因素,已不能適應現(xiàn)代交通運輸?shù)囊?。如果將橋梁拆除重建,不僅會耗費大量人力物力,而且工期長影響大;如果說有計劃、有步驟對這些數(shù)量日益增加的病危橋梁進行加固改造,恢復、提高其承載力,不僅能滿足新時期公路交通運輸?shù)男枰?,而且為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟和社會效益。
1橋梁加固的主要技術(shù)
1.1加強薄弱構(gòu)件。對病害嚴重的構(gòu)件,采取以新材料(鋼材、砼、各種纖維等)增大截面或粘貼附加材料;施加外部預應力;對裂縫采取化學灌漿封閉等進行加固。
1.2增加輔助構(gòu)件。當原有構(gòu)件承載力不足或遭破損時,可在原有結(jié)構(gòu)上增加新的受力構(gòu)件或替換原構(gòu)件,如增設縱梁、橫梁或拱肋等。
1.3改變結(jié)構(gòu)體系。主要是利用梁的連續(xù)作用或梁板組合作用及拱梁組合作用改變結(jié)構(gòu)的受力體系,增加超靜定次數(shù),改善結(jié)構(gòu)的受力狀況,以提高橋梁承受活載的能力。
1.4減輕恒載。減輕原橋上部構(gòu)造的恒載,可以改善原橋的受力狀況,提高承受活載的能力。特別是在橋梁基礎承載力受到限制,不能滿足加固上部構(gòu)造和提高活載所增加承載力要求時,以減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力是一種經(jīng)濟有效的措施。
1.5加固墩、臺及基礎。當橋梁的缺陷和病害是因墩、臺或基礎問題引起時,就應該采用各種措施,阻止墩、臺及基礎的位移或變形,改善受力狀況,提高承載力。
1.6加大截面加固。用于增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、剛度、提高軸壓比等,如鋼架拱的構(gòu)件、高層建筑物的柱等。
1.7預應力加固。提高結(jié)構(gòu)的承載力和抗裂性,如體外預應力對簡支或連續(xù)梁加固,對橋墩帽梁的加固,也有以對稱撐桿形式對柱進行加固。
1.8外包鋼加固及粘鋼加固。外包鋼加固主要指干式外包鋼型鋼,單獨承載,按鋼結(jié)構(gòu)計算。粘鋼加固是當前最常用的結(jié)構(gòu)加固方法,以高抗拉抗剪強度的環(huán)氧類樹脂為粘結(jié)膠,保證所粘貼的鋼板或型鋼參與結(jié)構(gòu)共同受力,提高結(jié)構(gòu)的抗彎抗剪能力,有適當措施時還可以提高結(jié)構(gòu)的剛度。
2橋梁加固維修技術(shù)案例
下面以國道205線梅州境內(nèi)錠子大橋加固維修施工方案為實例,總結(jié)此類問題的幾點經(jīng)驗。
2.1橋梁概況及裂縫情況簡介
錠子大橋全長108.25m,上部結(jié)構(gòu)為3×30m鋼筋混凝土剛架拱,橋面全寬18.7m(凈-9m主車道+2×0.2m分隔帶+2×3m非機動車道+2×1.5m人行道+2×0.15m欄桿),該橋原設計荷載為汽-20,掛-100。上部構(gòu)造由6個鋼筋混凝土拱片組成,拱片采用現(xiàn)澆法施工,由橫系梁將6個拱肋組成整體。橋面系為預制的腋肋板上現(xiàn)澆橋面鋪裝層,在拱片外側(cè)為預制的懸臂板。下部結(jié)構(gòu)兩個橋墩采用鋼筋混凝土人工挖孔樁,樁基直徑1.4m,采用高樁承臺。兩個橋臺采用重力式橋臺,未發(fā)現(xiàn)墩臺沉降和變位問題。
2.2橋梁主要病害
①橋面出現(xiàn)多處縱橫向裂縫,特別是沿樁號前進方向由于重車較多,導致裂縫更多,有的肋腋板在運營過程中已經(jīng)損壞后更換。
②車輛行駛過橋時振動較大,尤其是各跨跨中振動較為明顯。
③廣州側(cè)橋臺上部沿下游方向有局部開裂現(xiàn)象。
④各跨主拱腿拱腳上緣出現(xiàn)多處橫向裂縫。
2.3病害原因分析
①橋梁本身結(jié)構(gòu)缺陷和承載力不足。剛架拱橋是一種集零散為整的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)尺寸偏小和配筋不足,整體性能差和剛度較低是主要原因。
②重載車輛的過度行駛加速了結(jié)構(gòu)的破壞。以上兩點是本橋出現(xiàn)嚴重病害的最主要原因。
2.4加固維修方案本橋主要采用加強主拱腿及上部構(gòu)造的整體性,提高橋梁強度和剛度,用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠封閉橋梁裂縫,修補橋梁缺陷等辦法進行加固。具體加固措施有以下幾點。
①在主拱腿拱腳2.5m范圍內(nèi)上緣頂面新增鋼筋混凝土現(xiàn)澆板,將矩形截面改造為T型截面,改善拱腿受力和加強6片拱腿橫向連接。
②更換橋面,增強橋面的整體性。由于肋腋板整體性差,與拱片不能形成組合截面,降低了剛架拱橋的強度和剛度。本橋拆除全部橋面鋪裝及肋腋板,重新現(xiàn)澆鋼筋混凝土橋面板,并采取有效措施,使新老混凝土結(jié)合牢固,增強剛架拱橋的整體性,提高橋梁的剛度和承載能力。
③用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠封閉橋梁裂縫。
④修復加固橋臺及橋梁中的混凝土缺陷、鋼筋銹蝕等病害。
⑤更換全橋伸縮縫,增設變形縫(縮縫)。
⑥完善泄水系統(tǒng)。
⑦為保證行車安全、橋面上、下游設置鋼筋混凝土護欄。
2.5加固維修施工方法
2.5.1主拱的加固。從主拱腳起向拱頂方向2.5m范圍內(nèi)均進行加固,變矩形截面為T型截面,以提高主拱的承載能力,增大其剛度和整體性,為了增強新老混凝土的連接,除采用鉆孔錨筋,鑿毛老混凝土,涂刷摻有丙苯乳液的水泥漿等措施外,新澆混凝土還采用微膨脹混凝土,盡量減少新老澆混凝土的收縮差,使新老澆混凝土連成整體。混凝土的灌注應從拱腳到拱頂方向?qū)ΨQ進行,逐孔施工。為了節(jié)省支架,澆筑混凝土的支架支承在主拱腳上。為了減輕模板的自重,施工模板及支架一律采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)。
2.5.2橋面板的施工?,F(xiàn)澆橋面板應以對稱均衡為原則進行,為了延長橋梁的使用壽命,橋面板不設縱縫。拱頂部分的施工支架均以實腹段為支撐,模板支撐在實腹段上,其余部分的施工支架均以弦桿為支撐。
2.5.3新老混凝土結(jié)合面的施工
①用硬毛刷或鋼刷清洗老混凝土的表面,將混凝土表面的泥土、粉塵、油污及碎渣清洗干凈。
②用小鐵錘將混凝土表面鑿毛,鑿成間距3cm、深5mm的密布小坑。
③用清水沖洗,用鋼刷刷洗小坑,將混凝碎渣全部清除干凈。
④在老混凝土表面上涂刷一層水泥漿,其厚度為1~2mm。為了增強新老混凝土的粘結(jié)力,在配制水泥凈漿時,要求加入漿液體積10%的丙苯乳液。
⑤在涂刷的水泥漿液尚未凝固時,立即澆注微膨脹混凝土,要求振搗密實,各部尺寸滿足設計要求。
2.5.4混凝土缺陷及鋼筋銹蝕的處理。對有缺陷的混凝土(如蜂窩、麻面、空洞、表面風化、剝落等),必須人工敲打、鑿毛、用鋼刷來回刷擦,清除不穩(wěn)定的混凝土部分。為使混凝土表面潔凈,必須用水清洗。對銹蝕鋼筋,應先鑿除周圍損壞的混凝土,露出的鋼筋,用細鋼刷將銹蝕部分清除干凈,再外涂阻銹劑,然后再根據(jù)情況用高標號混凝土或水泥砂漿填補。為增強新老混凝土的連接,在澆注混凝土之前,應在原混凝土表面刷上一層水泥凈漿,以利新老混凝土結(jié)合牢固。
3結(jié)束語
我國交通運輸量迅速增長,道路上行駛的車輛密度以及車輛軸重不斷加大,勢必造成公路橋梁日益不堪重負,橋梁加固維修問題已經(jīng)成為我們普遍關(guān)注的問題。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,加固維修橋梁的方法有很多,各有所長,應用時要因地制宜,結(jié)合所處地區(qū)的實際情況定出比較好的方案,確保危舊橋的改造工作科學合理、經(jīng)濟安全。
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