小議常用的橋梁加固技術(shù)與施工方法
2016-03-23
一、橋梁需要加固的原因
橋梁是公路的咽喉，其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通，既有公路中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的橋梁嚴(yán)重制約了公路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。我國(guó)公路橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷提高：設(shè)計(jì)荷載由汽－6、汽－8、汽－lO、汽－13發(fā)展到汽－15、汽－20及汽－超20級(jí)，驗(yàn)算荷載也由拖－30、拖－60、拖－80發(fā)展到掛－100和掛－120。據(jù)調(diào)查，全國(guó)在20世紀(jì)80年代前建成的國(guó)道、省道和縣級(jí)公路中永久性大、中型橋粱的設(shè)計(jì)荷載達(dá)到汽－20級(jí)、掛－100標(biāo)準(zhǔn)的僅占6.53％，汽－10、履－50及以下荷載標(biāo)準(zhǔn)的橋梁占9.17％，其余84.3％的橋梁基本上是汽－13級(jí)和汽－15級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由此可見(jiàn)，既有橋梁已不能適應(yīng)當(dāng)前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量和車輛載重不斷加大，公路交通的負(fù)荷日趨增大，使部分早期設(shè)計(jì)修建的橋梁的既有損傷不斷加重，加速了橋梁的老化、破損。特別是修建年代早、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低的橋梁，病害嚴(yán)重，已不能維持正常使用，而只能限速限載通行，甚至不得不關(guān)閉交通，嚴(yán)重影響和制約了交通運(yùn)輸和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
受資金和材料資源的限制，上述橋梁不可能壘部拆除重建，而期望盡量利用既有橋梁，通過(guò)技術(shù)手段對(duì)舊橋進(jìn)行技術(shù)改造，恢復(fù)和提高其承載能力。
二、體外預(yù)應(yīng)力加固
加固措施：通過(guò)體外預(yù)應(yīng)力索施加反向荷載的方法對(duì)該橋進(jìn)行加固，此外考慮箱梁兩側(cè)腹板出現(xiàn)大量的斜剪裂縫，為了約束斜裂縫進(jìn)一步發(fā)展，加強(qiáng)對(duì)腹板混凝土的約束、增強(qiáng)腹板抗剪承載能力和剛度，采用腹板內(nèi)例粘貼鋼板。預(yù)應(yīng)力施工工藝1.錨固端部橫梁與跨中轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導(dǎo)向槽的施工2.鋼絞線下料與穿束3.鋼絞線張拉4預(yù)緊5，高應(yīng)力張拉6.壓漿。
缺 點(diǎn)：
1.預(yù)應(yīng)力的施工工藝，在鋼絞線下料與穿束中粘接段段的長(zhǎng)度和位置，新老混凝土之間的粘結(jié)，后加預(yù)應(yīng)力對(duì)原預(yù)應(yīng)力的影響，很難確定。
2.施加預(yù)應(yīng)力索加固現(xiàn)在存在的問(wèn)題；如合理的加固預(yù)應(yīng)力筋的位置和數(shù)量后加固的預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)已經(jīng)存在的預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響。
3.體外預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛、斷筋等失效的現(xiàn)象也較為常見(jiàn)。
三、體外預(yù)應(yīng)力的加固另外的加強(qiáng)措施
1.彎曲加強(qiáng)
采用體外預(yù)應(yīng)力加固法可提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受彎承載力.預(yù)應(yīng)力筋布置應(yīng)符合優(yōu)化布置原則，即加固筋外形與外荷載產(chǎn)生的彎矩圖形相似.因此，加固梁式結(jié)構(gòu)時(shí)，體外預(yù)應(yīng)力筋多采用折線形連續(xù)筋，以充分發(fā)揮加固筋的抗拉強(qiáng)度，體外筋的靈活布置，可以有效地補(bǔ)強(qiáng)加固不同受力情況的簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁.若連續(xù)梁中僅有個(gè)別跨需要加固，則可采取在這些跨上單獨(dú)布置預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行局部加固；若連續(xù)梁普遍較差，則可用各跨布置給予整體加固，若連續(xù)粱普遍較弱，但個(gè)別跨更弱，則可采取通長(zhǎng)布置與局部布置相結(jié)合的辦法進(jìn)行加固。
2.剪切加強(qiáng)
梁的剪切強(qiáng)度可通過(guò)外部加設(shè)扁鋼、鋼板和鋼箍等方法來(lái)提高.扁鋼通常箍在構(gòu)件上用后張法拉緊并已開(kāi)發(fā)了一種后張不銹鋼鋼箍的方法.后張法能使新材料平分恒載及話載，這樣就能更有效地利用新增材料.提高剪切強(qiáng)度的另外一種方法為采用后張的附加預(yù)應(yīng)力鋼筋.預(yù)應(yīng)力鋼筋可以加在垂直和傾斜方向上，而且既可安裝在梁腹板內(nèi)，又可安裝在箱內(nèi).施加預(yù)應(yīng)力時(shí)應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎，避免結(jié)構(gòu)某些部分出現(xiàn)超限應(yīng)力.若構(gòu)件中存在裂縫，一個(gè)好的實(shí)施方法是在施加預(yù)應(yīng)力之前，先在裂紋上注射環(huán)氧樹(shù)脂。
四、粘貼法
粘貼碳纖維法與鋼板粘貼加強(qiáng)法基本原理是一致的，均是將共增強(qiáng)材料粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)形成整體，代替需增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，提高梁的承載能力達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。
1、粘貼碳纖維法
碳纖維加固橋梁構(gòu)件的部位：用粘結(jié)材料將碳纖維材料有序地纏繞粘貼于構(gòu)件表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件變形的約束并因此提高構(gòu)件的極限強(qiáng)度和承載能力。在橋梁加固％考試大％運(yùn)用中，可粘貼在混凝土粱的頂面或底板上，以提高混凝土梁的截面強(qiáng)度和剛度：也可粘貼在粱的腹板上，以提高其抗剪強(qiáng)度
2、具體的施工工藝：
(1)處理結(jié)構(gòu)混凝土表面，涂敷基底樹(shù)脂并整平
(2)涂刮整平膠并對(duì)其表面作砂光處理
(3)滾刷粘結(jié)劑粘結(jié)碳纖維
(4)對(duì)已貼的碳纖維作壓面處理
(5)表面整飾(如抹砂漿等)
粘貼鋼板(碳纖維)法：(1)對(duì)結(jié)構(gòu)抗彎和抗剪加固效果明顯，但對(duì)結(jié)構(gòu)靜剛度影響不大(靜剮度包括等直桿件扭轉(zhuǎn)剛度、受彎梁的彎曲強(qiáng)度、薄板受彎曲載荷作用，薄殼變形計(jì)算)。(2)在借用橋面鋪裝層參與受力時(shí)，新老混凝土的可靠連接，始終存在問(wèn)題如粘結(jié)劑的老化問(wèn)題。
此外粘貼鋼板法存在以下自己特殊的缺點(diǎn)：(1)，鋼板面積大，剛度大，適型性差，很難與原結(jié)構(gòu)緊密粘接，此外，自重很大。加上銹跡等原因，底、側(cè)粘貼很易脫落(鋼板易受腐蝕或脫落)(2)對(duì)于大跨度梁來(lái)說(shuō)，鋼板的重量可能太重。
粘貼碳纖維法存在以下自己特殊的缺點(diǎn)(1)碳纖維的抗剪強(qiáng)度低，延展性又不好，所以，其受力的不均勻性必須充分注意(2)碳纖維用于橋梁加固，其老化問(wèn)題不容忽視。
五、體系轉(zhuǎn)換法
體系轉(zhuǎn)換法是通過(guò)改變橋梁結(jié)構(gòu)體系以減少梁內(nèi)應(yīng)力，提高承載能力的一種加固方法這是一種‘變被動(dòng)加固為主動(dòng)加固’的方法，該方法需要對(duì)原結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)查，對(duì)其承載潛能進(jìn)行正確評(píng)價(jià)，用周密、細(xì)致、可靠的汁算分析確定體系轉(zhuǎn)換的方法和施工工藝流程，以達(dá)到加固修復(fù)病橋的目的。一般可通過(guò)簡(jiǎn)支梁下增一設(shè)支架或橋墩；或把簡(jiǎn)支梁與簡(jiǎn)支梁加以連接，使結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)支變?yōu)檫B續(xù)等。
該加固方法主要對(duì)于大、中簡(jiǎn)支梁橋的加固，將多跨簡(jiǎn)支粱的梁端連接起來(lái)，變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁，可以有效改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，提高橋梁的承載能力，但不適合連續(xù)剛構(gòu)橋的后期加固。
