淺談道橋結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)
2015-07-20
1 道橋病害成因
1.1 由于地基沉降引發(fā)的道橋病害
這是道橋病害的最主要原因之一，主要形成原因包含以下幾個(gè)方面：一是在施工之前沒(méi)有進(jìn)行科學(xué)合理的勘探和設(shè)計(jì)。如果在設(shè)計(jì)施工之前沒(méi)有進(jìn)行實(shí)地地質(zhì)勘察報(bào)告或者報(bào)告有誤，就會(huì)造成后期設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致施工地基不穩(wěn)，出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題。二是工程施工不規(guī)范。施工過(guò)程中沒(méi)有很好的實(shí)施管理，出現(xiàn)偷工減料，不按照設(shè)計(jì)圖紙施工等問(wèn)題，很大程度上影響工程質(zhì)量。三是周圍工程對(duì)地基的影響。周圍工程打樁深挖不合理就會(huì)影響到本工地地基的穩(wěn)定。
1.2 由于橋梁結(jié)構(gòu)剛度與耐久性不夠產(chǎn)生的病害
具體原因如下：一是設(shè)計(jì)載荷偏低，通行后實(shí)際車輛載荷過(guò)高。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在先天缺陷，比如橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng)，設(shè)計(jì)假定不合理。三是施工質(zhì)量造成的工程質(zhì)量太差。四是沒(méi)有后期養(yǎng)護(hù)措施。
1.3 化學(xué)腐蝕造成的病害
混凝土的主要成分是硅酸鈣，與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)發(fā)生堿蝕作用，如果工程出現(xiàn)裂縫沒(méi)有及時(shí)修補(bǔ)，就會(huì)放大這種作用，加速結(jié)構(gòu)的失效。
2 道橋結(jié)構(gòu)加固流程
一旦發(fā)現(xiàn)道橋結(jié)構(gòu)病害之后，要立刻采取相應(yīng)加固或者維護(hù)措施。道橋結(jié)構(gòu)加固工程基本按照以下流程進(jìn)行。
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定→加固方案確定→加固設(shè)計(jì)→施工組織設(shè)計(jì)→施工→驗(yàn)收。
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定就是對(duì)道橋病害進(jìn)行診斷，確定加固方案就好比醫(yī)生開(kāi)處方，加固設(shè)計(jì)即利用現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)加固方案再次深入。施工即利用已經(jīng)設(shè)計(jì)好的圖紙資料進(jìn)行最后的執(zhí)行，對(duì)于大型結(jié)構(gòu)加固，為了保證質(zhì)量，還應(yīng)編制施工組織設(shè)計(jì)。所有工程都進(jìn)行完了以后，組織專家進(jìn)行工程驗(yàn)收。
3 兩種常見(jiàn)的道橋結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
3.1 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)
體外預(yù)應(yīng)力通過(guò)對(duì)布置于承載橋梁結(jié)構(gòu)本體之外的鋼束張拉產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般把鋼束錨固區(qū)域設(shè)置在橋梁結(jié)構(gòu)本體之內(nèi)，轉(zhuǎn)向塊設(shè)置在橋梁結(jié)構(gòu)體內(nèi)體外均可。管道、漿體、錨固體系以及轉(zhuǎn)向塊等部件共同構(gòu)成體外預(yù)應(yīng)力體系。體外預(yù)應(yīng)力體系包括有粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系和無(wú)粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系。前者是將鋼絞線穿入孔道內(nèi)張拉后，向孔道內(nèi)灌入水泥漿。后者的體外預(yù)應(yīng)力筋由一些單根無(wú)粘結(jié)筋構(gòu)成，把單根無(wú)粘結(jié)筋穿入管內(nèi)，先灌漿，后張拉，用水泥漿把鋼筋定位，一旦張拉，就不在進(jìn)行灌漿操作。我們根據(jù)其受力特點(diǎn)，進(jìn)行受力分析時(shí)，分為兩個(gè)階段進(jìn)行，一是施加預(yù)應(yīng)力階段，一是活載作用階段。
在施加預(yù)應(yīng)力階段，固定斜筋上端，然后把滑塊和斜筋相連接。張拉水平拉桿，在千斤頂?shù)耐屏ψ饔孟?，梁底兩滑塊之間產(chǎn)生相向滑動(dòng)，拉長(zhǎng)斜筋，與此同時(shí)在滑塊和墊板之間產(chǎn)生豎向壓力與摩擦阻力，一直把水平筋拉到控制值。斜筋產(chǎn)生的水平分力給梁一個(gè)偏心壓力，豎向分力對(duì)梁體產(chǎn)生負(fù)彎矩和負(fù)剪力。這些預(yù)加力在梁體內(nèi)可以用來(lái)抵消外載荷引起的內(nèi)力，提高了梁的承載力。
在活載作用階段，梁體產(chǎn)生彎曲形變，增加水平筋中的拉力，影響斜筋中的拉力、墊塊對(duì)梁體的正壓力以及摩擦阻力。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)不同，直接會(huì)影響到拉桿內(nèi)力增量之間的平衡關(guān)系。按照有水平移動(dòng)滑塊情況考慮，取滑塊為隔離體，受力分析如圖1所示。
圖1中：XP為水平筋中的拉力增量；X’為斜筋中的拉力增量；TX為滑塊與梁底墊塊間的摩阻力，TX=f0N；DX為斜筋力的豎向分力，DX=X’sinaα；NX為斜筋力的水平分力，NX=X’cosα；N為梁底對(duì)滑塊的正壓力，N=DX。
3.2 錨噴加固技術(shù)
錨噴技術(shù)發(fā)源于歐洲，通常被稱作“新奧法”（奧地利新的隧道修筑法簡(jiǎn)稱）。我國(guó)從七十年代末逐步引進(jìn)這一技術(shù)，并應(yīng)用于隧道襯砌護(hù)壁，地下洞室襯砌，煤礦坑道作業(yè)中。八十年代中期重慶交通學(xué)院王世槐教授等科技人員將此法運(yùn)用于拱橋加固，至今已經(jīng)成功加固幾十座舊橋。錨噴技術(shù)作為眾多加固增強(qiáng)方法中的一種，是常用的地下工程支護(hù)形式，但是目前橋梁加固中的運(yùn)用還處于推廣之中，但是其發(fā)展?jié)摿薮?。錨噴加固技術(shù)在隧道、礦山、地下工程中廣泛使用，道橋加固的錨噴技術(shù)是指利用體外鉆孔安裝錨桿以及鋼筋網(wǎng)支護(hù)或者體外預(yù)應(yīng)力加固再噴射混凝土將其覆蓋的一種加固增強(qiáng)工藝。
施噴機(jī)具的發(fā)展與噴射、鋼筋網(wǎng)、錨桿配合使用，進(jìn)一步增強(qiáng)了錨噴技術(shù)。在加固橋梁上部結(jié)構(gòu)時(shí)，一般采用錨噴技術(shù)來(lái)完成。具體過(guò)程如下，利用噴射硅，不管是在工藝材料還是結(jié)構(gòu)方面，都比現(xiàn)有的現(xiàn)澆硅技術(shù)有很大的優(yōu)勢(shì)。施工的時(shí)候，需要添加加速凝劑，所有具有很高的強(qiáng)度和凝結(jié)速度。錨噴技術(shù)在施工過(guò)程中一般不利用模板，或者只采用側(cè)向模板，可以把它的運(yùn)輸、搗固、澆注多道工序進(jìn)行合并，這樣就具有設(shè)備簡(jiǎn)單、占地較少、自動(dòng)化程度高、工作效率高等諸多優(yōu)勢(shì)。
4 結(jié)語(yǔ)
道橋加固技術(shù)做為21世紀(jì)公路橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最為廣泛的一種科學(xué)技術(shù)，極大地推動(dòng)了土木工程的快速發(fā)展，同時(shí)也給道橋結(jié)構(gòu)的承載能力的提升做出了貢獻(xiàn)。對(duì)我國(guó)舊橋加固或者改造技術(shù)進(jìn)行研究，不僅能夠解決目前迫切的運(yùn)輸運(yùn)力問(wèn)題，而且對(duì)國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)展前景極為廣闊。
