公路舊橋加固技術(shù)淺析
2015-04-14
前言
我國(guó)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(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低，普遍存在承載力不足的問(wèn)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)囊蟆６鲜兰o(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(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)壽命時(shí)出現(xiàn)耐久性能?chē)?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(zhǎng)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?br />
一、加固原則
加固設(shè)計(jì)以原橋?yàn)榛A(chǔ)，在不改變?cè)瓨蚪Y(jié)構(gòu)型式的前提下，對(duì)原橋主要受力構(gòu)件進(jìn)行加固，加固設(shè)計(jì)必須考慮以下幾個(gè)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(jì)荷載要求。
3、如果下部是航道，在跨中腹板和斜腿加固過(guò)程中，應(yīng)盡量保持原有凈空，不得使下部空間削減過(guò)多。
4、對(duì)各開(kāi)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(shí)，應(yīng)注意加固物本身自重對(duì)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)一定的措施使構(gòu)件乃至整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能得到提高，以滿(mǎn)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(duì)于實(shí)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(shí)可重點(diǎn)從回填硬土或者對(duì)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(guò)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(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(wú)實(shí)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(chē)道鋪裝全部拆除，再將行車(chē)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(zhǎng)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(shù)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(jiān)固耐用:經(jīng)過(guò)多年來(lái)的工程實(shí)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(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。膠粘劑老化試驗(yàn)?zāi)途眯阅軡M(mǎn)足要求。粘鋼加固后的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，也證明強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)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(dòng)力，將按一定比例配合的拌和料，通過(guò)管道運(yùn)送并高速?lài)娚涞绞車(chē)娒嫔夏Y(jié)硬化而成的一種混凝土，它不是以振動(dòng)來(lái)?yè)v實(shí)混凝土，而是在噴射時(shí)，由水泥與集料的反復(fù)連續(xù)撞擊而使混凝土壓實(shí)，同時(shí)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(lái)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(chēng)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(jiǎn)略、適應(yīng)性強(qiáng)，具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)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(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，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(guó)外引進(jìn)的一種新技術(shù)，因其強(qiáng)度高，耐腐蝕，且施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)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(zhǎng)絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。
三、加固方案選擇與效果評(píng)價(jià)
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(yàn)和技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上形成專(zhuān)門(mén)規(guī)范，同時(shí)要重視對(duì)加固后的橋梁進(jìn)行檢測(cè)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(dòng)載試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果與加固設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，來(lái)判斷橋梁加固成功與否。但對(duì)下部結(jié)構(gòu)而言，不方便進(jìn)行荷載試驗(yàn)，通過(guò)其頻率變化來(lái)定量評(píng)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(shí)用性橋梁檢測(cè)、評(píng)定與加固成套的技術(shù)規(guī)范，為我國(guó)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(yǔ)
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(mén)科學(xué)技術(shù)。然而加固施工工藝相對(duì)較復(fù)雜，要求橋梁加固工程取長(zhǎng)補(bǔ)短，不僅延長(zhǎng)了原橋的使用壽命，同時(shí)還增強(qiáng)了原橋的承載能力。因此，加速我國(guó)舊橋加固或改造技術(shù)的研究，不僅能更好地、及時(shí)地為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)，而且能為國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
