公路舊橋加固技術(shù)淺析
前言
我國橋梁工程的發(fā)展已具有相當(dāng)規(guī)模,有一部分公路橋梁是上世紀(jì)80年代以前修建的,因其設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低,普遍存在承載力不足的問題,加之舊橋部分老化、破損,己不能適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)囊?。而上世紀(jì)80年代以后修建的,其中已有不少橋梁暴露出缺陷,更有一些在遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計壽命時出現(xiàn)耐久性能嚴(yán)重退化的現(xiàn)象,影響其承載能力和使用壽命。因此,采用適當(dāng)?shù)募庸毯透脑旒夹g(shù)措施,恢復(fù)和提高橋梁的承載能力及通行能力,延長橋梁的使用壽命,以適應(yīng)現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枰兊檬制惹小?
一、加固原則
加固設(shè)計以原橋為基礎(chǔ),在不改變原橋結(jié)構(gòu)型式的前提下,對原橋主要受力構(gòu)件進(jìn)行加固,加固設(shè)計必須考慮以下幾個重點(diǎn):
1、下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力。
2、加固后橋梁的承載能力必須能夠達(dá)到新的設(shè)計荷載要求。
3、如果下部是航道,在跨中腹板和斜腿加固過程中,應(yīng)盡量保持原有凈空,不得使下部空間削減過多。
4、對各開裂構(gòu)件的表面進(jìn)行修補(bǔ),保證構(gòu)件表面光滑而連續(xù)。
5、在補(bǔ)強(qiáng)的同時,應(yīng)注意加固物本身自重對原橋的影響。
6、加固后保持橋梁的整體美觀。
二、加固方法
加固,簡單來說,就是通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能得到提高,以滿足新的要求。目前加固方法有:
1、橋梁下部結(jié)構(gòu)加固法
橋梁下部結(jié)構(gòu)加固的主要目的是提高橋墩的整體承載能力。如橋墩發(fā)生了結(jié)構(gòu)性損傷,可以用外包混凝土、粘貼鋼板或碳纖維的方法進(jìn)行加固。但是對于實體橋墩等橫向剛度比較大的結(jié)構(gòu),其狀態(tài)變化主要是由地基所引起,此時可重點(diǎn)從回填硬土或者對地基進(jìn)行注漿等方法提高其約束橋墩的能力,提高橋墩的整體承載能力。抬樁就是通常使用的一種有效的加固方法。另一種樁基加固方法是鋼筋混凝土套箍。由于下部樁基施工等原因,造成樁基縮徑,采用的加固方法是清除樁體虛浮物,通過植筋后,外抱箍微膨脹混凝土。
2、橋面鋪裝加固法
1)局部修復(fù)鑿補(bǔ)法。將水泥混凝土鋪裝層的表面鑿毛,深度以使骨料露出為準(zhǔn);用清水沖洗干凈斷面并充分潤濕,涂刷上同標(biāo)號的水泥砂漿(或其他粘結(jié)材料),最后在橋梁承載能力容許領(lǐng)域內(nèi),鋪筑一層1~5cm厚的水泥混凝土鋪裝層。
2)重新澆筑混凝土面板。橋面板的決裂和其他損壞特別嚴(yán)重,混凝土質(zhì)量或施工狀態(tài)特別不良,且無實用的修補(bǔ)方法時,就必須采用重新澆筑新的混凝土橋面板的措施,施工時,將原有的行車道鋪裝全部拆除,再將行車道表面清掃干凈,必要時鋪入適量短鋼筋,配置上1~2層鋼筋網(wǎng),澆筑整體化混凝土。
3)橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法。即在舊有橋面上,重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層,此方法既修補(bǔ)已涌現(xiàn)裂縫、剝離等損壞的橋面板,又能加高原有梁板的有效高度,增長梁板的抗彎能力,改良鉸結(jié)梁板的荷載橫向散布,從而進(jìn)步橋梁的承載能力。
4)其他方法。如加鋪一層瀝青混凝土,采用混凝土粘結(jié)劑或環(huán)氧樹脂材料修補(bǔ)法,鋼纖維混土修補(bǔ)法,聚合物混凝土罩面法等。
3、粘鋼加固法
結(jié)構(gòu)粘鋼加固是一種建筑結(jié)構(gòu)工程的加固新技術(shù)。用特制的結(jié)構(gòu)膠粘劑,將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面,能達(dá)到加固和增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的目的。結(jié)構(gòu)粘鋼加固方法,與其他的加固方法比較,有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性。
1)堅固耐用:經(jīng)過多年來的工程實踐,已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質(zhì)量,結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度都能滿足設(shè)計的要求。膠粘劑老化試驗?zāi)途眯阅軡M足要求。粘鋼加固后的結(jié)構(gòu)試驗,也證明強(qiáng)度和剛度的設(shè)計方法是正確的和可靠的。
2)施工快速:在保證粘鋼加固結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下,快速完成施工任務(wù),并能根據(jù)業(yè)務(wù)要求,在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工。
4、噴射混凝土加固法
噴射混凝土是借助噴射機(jī)械,利用壓縮空氣或其他動力,將按一定比例配合的拌和料,通過管道運(yùn)送并高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土,它不是以振動來搗實混凝土,而是在噴射時,由水泥與集料的反復(fù)連續(xù)撞擊而使混凝土壓實,同時又可采用較小的水灰比,因而它具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和良好的耐久性。目前比較流行的是噴射合成纖維混凝土,也就是在噴射混凝土中摻入三維分布的合成纖維來改善混凝土性能。噴射合成纖維混凝土具有被噴射混凝土抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、粘結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。
5、增大截面加固法
也稱為外包混凝土加固法,是用增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋進(jìn)行加固的一種方法。加大截面加固法一般采用兩種方法:一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。該法工藝簡略、適應(yīng)性強(qiáng),具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗,實用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯進(jìn)步,承載能力也能取得較好的效果。但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間較長,加固后的建筑物凈空有必定減小。
6、碳纖維加固法
碳纖維加固技術(shù)是近幾年內(nèi)才由國外引進(jìn)的一種新技術(shù),因其強(qiáng)度高,耐腐蝕,且施工簡便等優(yōu)點(diǎn),目前已廣泛應(yīng)用于實際工程中。碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能。其力學(xué)特點(diǎn)是應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性,不存在屈服點(diǎn)或塑性區(qū)。加固混凝土構(gòu)件所用的碳纖維布,是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。
三、加固方案選擇與效果評價
加固方案與諸多因素有關(guān),??紤]的主要因素有:橋梁結(jié)構(gòu)型式;橋位地形、水文、自然狀況;橋梁現(xiàn)狀分析研究結(jié)論;施工技術(shù)水平;能否封閉交通;預(yù)期加固效果;資金投入量等。
橋梁加固應(yīng)在不斷總結(jié)經(jīng)驗和技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上形成專門規(guī)范,同時要重視對加固后的橋梁進(jìn)行檢測和觀察,以確定加固的效果。橋梁加固后的上部結(jié)構(gòu)通常是用靜載或動載試驗,將試驗結(jié)果與加固設(shè)計的計算結(jié)果進(jìn)行對比,來判斷橋梁加固成功與否。但對下部結(jié)構(gòu)而言,不方便進(jìn)行荷載試驗,通過其頻率變化來定量評估加固效果。橋梁的加固技術(shù)是新技術(shù),,為指導(dǎo)加固技術(shù)的應(yīng)用,需提出一整套完整的實用性橋梁檢測、評定與加固成套的技術(shù)規(guī)范,為我國危舊橋的改造提供技術(shù)支持,確保危舊橋的改造工作科學(xué)合理,使橋梁加固做到“有章可循”、“有法可依”。
四、結(jié)束語
總之,公路橋梁加固技術(shù)是二十一世紀(jì)公路橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門科學(xué)技術(shù)。然而加固施工工藝相對較復(fù)雜,要求橋梁加固工程取長補(bǔ)短,不僅延長了原橋的使用壽命,同時還增強(qiáng)了原橋的承載能力。因此,加速我國舊橋加固或改造技術(shù)的研究,不僅能更好地、及時地為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù),而且能為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益和社會效益。
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