談公路橋梁的加固措施
2015-03-27
前言 橋梁是公路的重要組成部分,隨著交通運(yùn)輸量大幅度提高,行車密度及車輛載重越來越大,跨河橋梁和高架橋梁在交通工程中的重要性與日俱增。我們發(fā)現(xiàn)橋梁的混凝土開裂、剝落、衰變及鋼筋的銹蝕(管道灌漿不飽滿普遍存在)對(duì)橋梁的損害問題非常嚴(yán)重,已需要大量的資金和技術(shù)來維護(hù)或改建,已成為迫切需要解決的問題。解決橋梁加固中存在的問題,運(yùn)用方法對(duì)舊橋進(jìn)行維修加固,提高承載能力,確保交通運(yùn)輸安全是目前乃至今后面臨的主要任務(wù)。
一、公路橋梁存在的常見病害
1. 主拱圈裂縫病害 a.主拱圈中波縱向裂縫,檢查時(shí)常發(fā)現(xiàn)各孔中波波頂均存在縱向裂縫。 b.肋、波連接處裂縫。各孔拱波與拱肋連接處大部分均發(fā)生裂縫。 c.拱肋裂縫。各孔拱肋均有橫向裂縫,有不少是U形裂縫,這些裂縫多發(fā)生在拱頂前后10m左右范圍內(nèi)。 d.橫系梁裂縫
2. 鋼筋銹蝕病害 鋼筋發(fā)生銹蝕時(shí),銹蝕部分的體積可膨脹至原來體積的10倍以上,從而對(duì)周圍混凝土形成擠壓,造成混凝土開裂、剝蝕、使截面有效尺寸減小,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降,銹蝕剝蝕,使截面有效尺寸減小,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降。銹蝕的直接后果是鋼筋斷面面積減小,對(duì)于以鋼筋作為抗彎能力。鋼筋銹蝕還會(huì)降低混凝土對(duì)鋼筋的握裹力,銹蝕物外流,在結(jié)構(gòu)表面形成銹跡,影響結(jié)構(gòu)美觀。
3. 墩臺(tái)基礎(chǔ)病害 橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)在常年使用過程中,除了承受上部構(gòu)造荷載外,還將承受土壓力,風(fēng)力,流水壓力,冰壓力和浮力等等各種力的作用。另外,自然界各種因素的影響作用,以及由于過橋車輛的日益重型化,墩臺(tái)基礎(chǔ)經(jīng)常受到過重荷載的作用,因此,橋墩臺(tái)將會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞。
4. 主梁裂縫及主梁變形病害 主梁裂縫多發(fā)生在錨跨中部(正彎矩區(qū))梁的下緣及懸臂梁根部(負(fù)彎矩區(qū))上緣,后者大都貫穿整個(gè)車行道翼板。此類裂縫顯然是由于大量重車通過使梁的受拉區(qū)開裂,屬正常現(xiàn)象。但由于負(fù)變矩區(qū)裂縫在上面,雨水易從裂縫滲入梁內(nèi),引起鋼筋銹蝕及砼強(qiáng)度降低。
二、公路橋梁加固的重要性
1.在公路橋梁使用期間內(nèi),任何橋梁都會(huì)成為舊橋。早期修建的橋梁,由于當(dāng)時(shí)人們對(duì)鋪裝功能、病害認(rèn)識(shí)有限,往往存在配筋偏小,鋼筋直徑過細(xì),鋪裝與承載構(gòu)件的界面連續(xù)不牢靠等問題。由于橋梁是建在大地上的特殊產(chǎn)品,不僅受自然環(huán)境的影響(如大氣腐蝕、溫度、濕度變化等),而且還受到使用環(huán)境的影響,難以避免產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。這使橋梁的維修、養(yǎng)護(hù)、加固、改造已成為必然。 2.從經(jīng)濟(jì)上分析,橋梁加固可以節(jié)省大量投資,收到良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。采用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)和拓寬措施,不僅可以避免因拆除舊橋與重建新橋而增加工程費(fèi)用;而且對(duì)現(xiàn)有交通運(yùn)輸影響有的甚至可以在不中斷交通的情況下完成,早期設(shè)計(jì)施工的高速公的橋梁在長(zhǎng)期大交通量、重荷載的運(yùn)營情況下大部分出現(xiàn)了病害;同時(shí)也恢復(fù)和提高了舊橋的承載能力及通行能力,延長(zhǎng)橋梁的使用壽命,滿足現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枨蟆?br />
3.同時(shí)橋梁的改造和加固,不僅可以提高公路橋梁的通行能力和服務(wù)水平,而且在更大程度上能夠消除交通安全隱患。從發(fā)展中分析,舊的公路橋梁加固有利于促進(jìn)橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。既滿足現(xiàn)代人的需求以不損害后代人滿足需求的能力,使經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。
三、公路橋梁加固的方法
1、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(rùn)濕,涂刷上同標(biāo)號(hào)的水泥砂漿(或其他粘結(jié)材料),最后在橋梁承載能力容許范圍內(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。橋面板的破裂和其他損壞特別嚴(yán)重,混凝土質(zhì)量或施工狀況特別不良,且無適用的修補(bǔ)方法時(shí),就必須采用重新澆筑新的混凝土橋面板的措施,施工時(shí),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(shí)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)已出現(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,增加梁板的抗彎能力,改善鉸結(jié)梁板的荷載橫向分布,從而提高橋梁的承載能力。
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。
2、加大截面加固法 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式: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(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng),具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn),適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高,承載能力也能取得較好的效果。但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng),加固后的建筑物凈空有一定減小。
3. 粘貼碳纖維增強(qiáng)塑料加固法 采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面,碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體,碳纖維與鋼筋共同承受荷載,降低了鋼筋應(yīng)力,從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到了加固和補(bǔ)強(qiáng)效果。此法幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸,不改變凈空高度,施工方便,對(duì)原結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)造成新的損傷,具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能,根據(jù)受力分析可進(jìn)行多層粘貼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),其方向性也可以靈活掌握。缺點(diǎn)是環(huán)氧樹脂在溫度高于60℃時(shí)會(huì)呈現(xiàn)軟化現(xiàn)象,而橋梁一般受到陽光直射,橋面溫度高于60℃的可能性很大,不利于采用樹脂膠作粘貼劑。
4. 橋下部結(jié)構(gòu)加固法 橋臺(tái)特別是高度較大的橋臺(tái),受行車荷載和土壓力作用,常見病害有橋臺(tái)開裂、凸肚,翼墻外崩、開裂、錯(cuò)位等。對(duì)于跨徑較小、水流不大的石拱橋,可采用在橋跨內(nèi)加鋼筋混凝土框架進(jìn)行加固。
5. 灌縫膠灌注法 當(dāng)梁體變形及裂縫嚴(yán)重,承載能力下降。當(dāng)梁體存在嚴(yán)重變形和裂縫,應(yīng)加強(qiáng)橋梁觀測(cè)及試驗(yàn)檢測(cè),分析原因,制定加固處理方對(duì)承載能力、剛度不足的梁體,首選用灌縫膠灌注處理裂縫,采用種植或粘貼鋼筋加固法、新澆注混凝土增大梁體截面加固法、粘貼鋼板(筋加固法、粘貼碳纖維加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法等方案進(jìn)行進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng),提高梁體的抗彎承載力。
四、總結(jié) 路橋加固、維修將是一個(gè)永久性的課題,路橋的加固是一項(xiàng)既綜合繁雜,應(yīng)當(dāng)引起各級(jí)公路主管部門的領(lǐng)導(dǎo)充分重視,積極引進(jìn)和開發(fā)路橋加固、改造的先進(jìn)技術(shù)、材料和設(shè)備,合理確定加固、改造方案,讓有限資金發(fā)揮更大的效益,使我國橋梁建設(shè)真正步入“建養(yǎng)并重”的可持續(xù)發(fā)展道路。
