探討公路舊橋的維修加固方法
2015-06-03
橋梁的加固維修技術(shù)是最近興起的一門新技術(shù),為了指導(dǎo)橋梁加固技術(shù)的應(yīng)用，需提出一整套完整的實(shí)用性公路橋梁檢測(cè)、評(píng)定與加固成套的技術(shù)規(guī)范，為我國(guó)公路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、經(jīng)濟(jì)安全,使得橋梁加固做到“有法可依”。
1 舊橋加固的常用方法
1.1 塞縫灌漿
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥（砂）漿、環(huán)氧樹脂（砂）漿，通過(guò)噴漿機(jī)按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍，產(chǎn)生裂縫的原因很多，也很復(fù)雜。結(jié)構(gòu)物一旦出現(xiàn)裂縫，其受力截面發(fā)生應(yīng)力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大，承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結(jié)材料把結(jié)構(gòu)的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂砂漿等，具體采用哪一種，應(yīng)視實(shí)際情況而定。通常水泥（砂）漿用于石砌墩、臺(tái)和拱圈裂縫，由裂縫的大小來(lái)決定灌漿中是否摻砂，采用水泥（砂）漿造價(jià)低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋砼結(jié)構(gòu)物，因?yàn)殇摻铐艠?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好；環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面鋪裝裂縫。塞縫灌漿的通常做法是：先用1∶1水泥砂漿勾縫，勾縫時(shí)須預(yù)留直徑約6～8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6～1.0m，縫小處孔距為0.4～0.6m，待勾縫砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后即可灌漿。鋼筋砼梁的裂縫較小，用環(huán)氧樹脂勾縫，凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿，孔距一般為0.25～0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路老橋加固中，塞縫灌漿是綜合處治的方法之一，用得比較普遍，通過(guò)試載及使用觀察，處理效果較好。
1.2 上部結(jié)構(gòu)加固
上部結(jié)構(gòu)加固改建在調(diào)查研究老橋具體情況的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，采用充分利用原橋進(jìn)行拼寬，利用橋臺(tái)將拱式結(jié)構(gòu)改為板式結(jié)構(gòu)的加固方法，使其滿足超限運(yùn)輸?shù)囊蟆?br />
1.2.1 對(duì)驗(yàn)算不能滿足超限運(yùn)輸要求的老橋，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，按實(shí)際通過(guò)的超限運(yùn)輸荷載設(shè)計(jì)拼寬橋梁，以確保超限運(yùn)輸安全。確定處理方案時(shí)應(yīng)考慮與原橋協(xié)調(diào)，拼寬部分的橋臺(tái)高度、跨徑、矢跨比等均與老橋相同，荷載按超重車考慮。
1.2.2 對(duì)于小跨徑石拱橋，由于拱圈厚度不能滿足超限運(yùn)輸要求，或因地基較差發(fā)生不均勻沉降，致使拱圈開裂，降低承載能力，可采用此辦法。采用上述兩種方法維修加固的橋梁，通過(guò)試載及重車通行，經(jīng)觀察加固效果較好。
1.3 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(jiàn)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，采用在橋跨內(nèi)加鋼筋砼框架進(jìn)行加固。由于橋臺(tái)太高，且位于長(zhǎng)距離的高路堤縱坡上，在行車和土壓力的共同作用下，使兩岸橋臺(tái)和拱腳開裂。
1.3.1 對(duì)于尚在維持正常交通運(yùn)輸?shù)臉蛄?，其臺(tái)背填土破壞棱體引起的主動(dòng)土壓力由原橋臺(tái)承擔(dān)，框架結(jié)構(gòu)僅承受在破壞棱體范圍內(nèi)布置超重車所引起的主動(dòng)土壓力。在后來(lái)的應(yīng)用中，取消了鋼筋砼立柱，僅在橋臺(tái)上鑿出牛腿的位置，將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現(xiàn)澆成平面支撐框架，這不僅減少了工作量，而且施工方便。采用這種方法加固的橋涵，經(jīng)多次實(shí)地觀察，處理效果良好。
1.3.2 橋梁基礎(chǔ)特別是天然地基上的淺基礎(chǔ)，由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道，導(dǎo)致橋臺(tái)基礎(chǔ)沖空，引道被毀。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺(tái)發(fā)生不均勻沉降，引起橋臺(tái)開裂等。針對(duì)以上病害，我們采取對(duì)河床用漿砌片石進(jìn)行鋪砌，上游河床設(shè)置丁壩，打木樁擴(kuò)大橋臺(tái)基礎(chǔ)等方法進(jìn)行加固。
采用擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行加固的具體做法：挖除橋臺(tái)前的淤泥，深度與原基礎(chǔ)高度相同；在基底打入4m長(zhǎng)的木樁，木樁按梅花型布置；在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石；澆筑C20號(hào)砼基礎(chǔ)，新舊基礎(chǔ)間采用錨固鋼筋聯(lián)系，使其共同受力。
1.4 橋面鋪裝層的加固
1.4.1 重視橋面鋪裝上層的設(shè)計(jì)和選材
如果沿用傳統(tǒng)的路用瀝青砼的材料設(shè)計(jì)方法，鋪裝上層總是處于不利的受力狀態(tài)，承受著較大的反復(fù)拉應(yīng)力，往往在橋面板的加勁部件（直腹板、橫隔板）的頂部產(chǎn)生開裂，導(dǎo)致鋪裝上層出現(xiàn)早期破壞，這也與實(shí)際橋面鋪裝層的損壞情況基本吻合，重視橋面鋪裝上層的設(shè)計(jì)和選材使其具有良好的變形能力以抵抗疲勞開裂，對(duì)預(yù)防鋪裝層的早期損壞具有重要的意義。所以，對(duì)于橋面鋪裝體系來(lái)說(shuō)，需要采用性能更加優(yōu)良的復(fù)合改性瀝青，根據(jù)鋪裝上、下層的不同功能和受力狀態(tài)研究選擇合理的瀝青混合料組成，并進(jìn)一步解決鋪裝層與橋面板的粘結(jié)穩(wěn)定性等問(wèn)題。
1.4.2 材料、結(jié)構(gòu)和施工這三個(gè)要素中，材料是最為活躍的因素
因?yàn)闆Q定瀝青混合料力學(xué)性能的原材料以及混合料的組成結(jié)構(gòu)具有很大的選擇性，鋪裝層的模量比取決于材料的組成設(shè)計(jì)。因此，在滿足鋪裝層路用性能的前提下，為了達(dá)到減小鋪裝層的拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力的目的，要充分發(fā)揮材料組成設(shè)計(jì)的作用，設(shè)計(jì)出能適應(yīng)橋面鋪裝層受力特性和防水要求的嵌擠密實(shí)型瀝青混合料。研究表明，在砼橋的鋪裝中使用增強(qiáng)纖維瀝青砼具有較好的效果且經(jīng)濟(jì)，能增強(qiáng)鋪裝層瀝青砼的柔韌性，改善鋪裝層的受力狀態(tài)，防止橋面鋪裝層出現(xiàn)開
2加固方案選擇與效果評(píng)價(jià)
2.1加固方案與諸多因素有關(guān)，?？紤]的主要因素:橋梁結(jié)構(gòu)型式；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。
合理的加固方案是將上述加固方法優(yōu)化組合，體現(xiàn)出加固效果及經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：不同的加固方法有對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法；加固后的橋梁結(jié)構(gòu)承載能力提高幅度受原結(jié)構(gòu)的制約,如原結(jié)構(gòu)配筋率、截面尺寸等，不可能無(wú)限制地提高承載能力。
2.2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)上形成專門規(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)估橋墩的加固效果。
3結(jié)束語(yǔ)
公路老橋的維修加固同樣屬于橋梁建設(shè)工程，不能重建輕養(yǎng)，老橋的加固往往比新建還難，因?yàn)槔蠘虻木S修加固，沒(méi)有現(xiàn)成的規(guī)范，更沒(méi)有可供使用的標(biāo)準(zhǔn)圖集，橋梁的病害又錯(cuò)綜復(fù)雜，病害原因難以確定。因此，應(yīng)充分重視公路老橋的管理工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態(tài)，確保公路運(yùn)輸?shù)陌踩?br />
