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河南省鹤壁市的公路旧桥一般都具有一个通性:荷载等级低、使用年限长的特点。从技术资料分析,大多数桥梁是三不知:①不知基底地质;②不知基础深度;③不知隐蔽部分的尺寸。从桥梁技术状况分析,由于河床屡遭洪水冲刷,河床底部加深,桥梁墩台基础外露、冲空,产生不均匀沉降,导致桥台、拱圈产生附加应力而出现开裂,有的甚至出现开合现象;有的桥梁由于桥台较高,受行车及台后土压力的作用,桥台出现开裂、凸肚等病害;桥面混凝土铺装层由于使用时间长加之重车作用,导致开裂、剥落等病害。按桥梁技术状况来评定大多属三类桥梁。随着鹤壁市国民经济的发展和市重点工程的建设,目前鹤壁市的公路桥梁所承受的负荷主要有3个特点:
①交通量不断增大;②重型车辆增加及超载现象严重;③超限运输的出现和增加。按现在桥梁和运输状况,桥梁的承载能力和通过的车辆荷载是公路与运输的矛盾之一。旧桥加固,提高旧桥的承载能力,确保交通运输的安全是目前和今后面临的任务。本文按桥梁的组成部分介绍桥梁的加固方法。
一、塞缝灌浆
塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥(砂)浆、环氧树脂(砂)浆,通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内,起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍,产生裂缝的原因很多,也很复杂。结构物一旦出现裂缝,其受力截面发生应力重分布,也就意味着受力有效截面变小,结构应力增大,承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满,使力的作用、传递尽可能恢复到原状态。
塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝,灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。通常水泥(砂)浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥(砂)浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好;环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。
塞缝灌浆的通常做法是:先用1:1水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约6-8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6-1.0m,缝小处孔距为0.4-0.6m。待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,凡大于0.2mm的裂缝都要留孔灌浆,孔距一般为0.25-0.30m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路旧桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法之一,用得比较普遍,通过试载及使用观察,效果较好。
二、上部结构改建
在调查研究旧桥的基础上,经过技术、经济比较,采用充分利用原桥进行拼宽,利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法,使其满足超限运输要求。
(一)拼宽原桥
对验算不能满足超限运输要求的旧桥,经技术经济比较后,按实际通过的超限运输荷载设计拼宽桥梁,以确保超限运输安全。
(二)利用原桥台改拱式结构为板式结构
对于小跨径石拱桥,由于拱圈厚度不能满足超限运输要求或因地基较差发生不均匀沉降,致使拱圈开裂,降低承载能力,可采用此办法。
三、旧桥下部结构加固
桥台特别是高度较大的桥台,受行车荷载和土压力作用,常见病害有桥台开裂、凸肚,翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小,水流不大的石拱桥,我们采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。
四、旧桥基础加固
桥梁基础特别是天然地基上的浅基础,由于埋置深度较浅,易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道,导致桥台基础冲空,引道被毁。桥梁地基局部软弱,致使桥台发生不均匀沉降,引起桥台开裂等。针对以上病害,我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌,上游河床设置丁坝,打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。
对于跨径较小的桥梁,由于河水改道,洪水直接冲刷桥台基础,导致基础冲空甚至掉脚,可采取在桥跨范围内满铺15号片石混凝土的方法进行加固,铺砌厚度为30cm,铺砌两端设置截水墙,截水墙的深度为1m,宽度为0.6m。采用该法共加固桥涵8座。对于桥梁上游河床变迁、水流改道,洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道,导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁,采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物,将河水导入主河道。
五、桥面铺装层的加固
桥面铺装层开裂或剥离等病害,对于钢筋混凝土梁板桥容易使钢筋锈蚀,减弱桥梁的横向整体性;对于石拱桥,由于桥面雨水下渗,加大了拱上填料的含水量,使拱圈出现渗水现象等;同时由于桥面铺装层的破损,引起桥面平整度差,车辆通行时,使桥梁产生震动,对桥梁产生不利影响,同时又加重了桥面铺装层的病害。根据桥梁的具体情况,采用不同的加固方法,对于使用年限长、破损严重的采用拆除、修复的加固方案。而对于病害较轻,使用年限短,且混凝土强度仍符合设计要求的则先处治病害,在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。
六、公路旧桥的管理
加强公路旧桥的管理,并进行维修和加固,使其处于正常的工作状态,充分发挥旧桥的作用,是公路管理部门的一项主要任务。对于旧桥的超限运输管理工作具有工期短、要求高、工程量较小、前期工作量大等特点,公路超限运输一般是为国家或省的重点建设工程服务,我们的经验是:
对于经常过大件的路段,桥梁进行重点检查和管理,收集原始档案材料,掌握其动态;在施工中注意抓重点、制约工程;重视加固工程中原始资料的收集和整理工作,为今后的加固工程积累经验;充分调动基层单位的积极性,正确处理责、权、利的关系。
笔者认为公路旧桥的维修加固同样属于桥梁工程,不能重建轻养,旧桥的加固比新建还难,因为旧桥的维修加固,没有现成的规范,更没有可供使用的标准图,桥梁的病害又错综复杂,病害原因难以确定,因此,应充分重视公路旧桥的管理工作,加大资金投入,使其保持良好的工作状态,确保公路运输的安全。
目前制约旧桥加固工作的主要因素是资金问题,在养路资金紧缺的情况下,投入到旧桥加固上的资金更加有限,为此建议采用以下办法逐步解决:(1)公路局应加大对大中型桥梁加固资金的投入,并将属于危桥的小桥纳入这个范围,集中资金重点解决危桥的加固;(2)对于桥梁的小修保养,应纳入公路小修保养议标中,特别是实行养路工程费制后,可将各县(区)局管养的桥梁编入小修保养工程量清单内,对道班不能承担的项目可安排有专业资质的工程队施工,公路局加强检查和考核。
参考文献:
2主要病害原因分析
2.1通行车辆
该桥修建于20世纪80年代,已经运营27年。原桥梁设计为一级公路桥梁,按照交通部《公路工程技术标准》(JTJ001-97)的规定,一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为15000~30000辆。免费通行前交通量已经超过了原设计交通量的60.2%,免费通行后,交通量较免费通行前又增加19.8%。按照交通部《公路工程技术标准》(JTGB01-2003),免费通行后平均日交通量是四车道一级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量上限30000辆的1.92倍,平均日交通量已经达到六车道高速公路能适应的年平均日交通量标准(45000~80000辆)。由上可见,限载前,该公路大桥车流量远超过当初设计标准,再加上超载车的数量和超载重量都越来越多,对桥面铺装、T梁、支座、盖梁、桥墩等各个承重部位均造成不利影响。
2.2T梁病害
(1)混凝土施工质量较差,施工完成后,混凝土表面出现蜂窝、麻面;保护层较薄,箍筋外露;底板混凝土剥落、钢筋外露锈蚀,翼缘板间渗水。此类病害短期内不会引起桥梁承载能力的降低,但对结构耐久性影响较大。如表层混凝土剥落导致内部钢筋锈蚀,继而引起混凝土更大面积的锈蚀开裂,长期作用会降低截面刚度、减小钢筋的有效直径,对于预应力混凝土桥梁,如果钢绞线锈蚀后果将很严重。
(2)在主梁跨中1/4L~3/4L之间,腹板产生大量由下而上的竖向、斜向裂缝和对称贯通裂缝。该裂缝的主要成因是:主梁1/4L~3/4L跨附近承受较大弯剪导致梁体腹板混凝土主拉应力超过允许值,进而产生裂缝。而在主梁支点附近,梁体腹板上产生斜向裂缝。该类裂缝的主要成因是:主梁支点附近位置承受较大剪力,当主拉应力过大或腹板抗剪能力不足时会导致斜向剪切裂缝的产生。主梁斜截面强度不足会导致结构产生剪切性破坏,该类破坏属于脆性破坏,在桥梁结构中不允许发生。
2.3盖梁病害
由于桥梁运营时间较长,伸缩缝橡胶条破损漏水,盖梁上建筑垃圾堆积,排水不畅,加上盖梁混凝土施工缺陷,环境中的水及侵蚀性介质就可能渗入混凝土内部,导致了混凝土碳化和钢筋锈胀,影响结构的受力性能和耐久性,部分盖梁的整体承载力降低。
2.4支座病害
桥梁支座已经使用27年,橡胶开始老化,钢板严重锈蚀,支座已经接近使用寿命。
3加固设计
针对此现状,考虑到原设计T梁抗裂安全储备较小,T梁间横向联系偏弱,考虑进行全面加固。除对出现病害的部位进行维修加固外,另从两个方面加强桥梁的横向联系和承载力:①对尚未出现但未来最可能出现病害的T梁进行整体性加固,提高T梁的承载能力;②对全桥T梁横隔板进行整体性加固,提高桥梁横向刚度;③将原有桥面铺装凿除,采用双层钢筋网片或并筋桥面铺装,加强桥梁的整体性。主要加固方案如下:
(1)对全桥已出现裂缝的所有T梁全部进行加固,考虑到桥梁西半幅未来通行重车的可能,有必要对西半幅未出现裂缝的部分T梁进行整体性加固,如西半幅单跨有2片及2片以上T梁出现裂缝需要加固的,则西半幅4片T梁全部加固。加固基本方案为裂缝封闭、破损修复后进行梁底粘贴钢板。腹板粘贴钢板。对梁体竖向裂缝严重的T梁增加体外预应力。本次加固中,考虑到20mT梁梁体未出现斜向裂缝,不采用腹板粘贴钢板加固;40mT梁腹板有竖向裂缝或斜向裂缝,采用腹板粘贴钢板加固,加固范围为2~6号横隔板之间的腹板,其中,跨中6.5m范围腹板粘贴水平钢板,其余粘贴斜向钢板,另1~2和6~7号横隔板间腹板出现裂缝,则对1~2和6~7号横隔板间腹板粘贴斜向钢板加固;50mT梁腹板有竖向裂缝或斜向裂缝,采用腹板粘贴钢板加固,加固范围为2~7号横隔板之间的腹板,其中,4~5号横隔板间腹板粘贴水平钢板,其余粘贴斜向钢板,另1~2和7~8号横隔板间腹板出现裂缝,则对1~2和7~8号横隔板间腹板粘贴斜向钢板加固。T梁自东向西依次为1#、2#、3#-7#T梁。腹板粘钢除116-1#、123-1#、124-1#、133-1#134-1#、135-1#梁采用方法1加固外,其余均采用方法2。而对于20mT梁、40mT梁和50mT梁梁体出现4条或4条以上竖向裂缝,或梁体出现2条或2条以上竖向贯通裂缝,则对T梁采用体外预应力加固,其余计划加固的T梁采用梁底粘贴钢板加固。
(2)对全桥未加固的所有横隔板进行加固,增大横隔板截面,加强横向联系,避免单梁受力。具体方案为对全桥尚未加固的20m、40m、50m跨T梁横隔板采取粘贴钢板加固或整体性加固,钢板材质采用Q345B,钢板厚度6mm,钢板外露表面进行防腐涂装。并对40m、50m跨T梁横隔板镂空的部分植入钢筋,浇筑快速修补料增大横隔板跨中截面。
(3)对出现裂缝和大面积锈胀的盖梁进行加固,对盖梁出现严重锈胀的部位进行处理,首先将锈胀部位混凝土凿掉,其次对发生锈胀钢筋进行除锈处理,后浇筑环氧混凝土(在破损区域过大处使用)进行修补,对病害严重或出现受力性裂缝的盖梁进行粘贴钢板加固。
4加固前后结果对比分析
经体外索加固后,虽然边梁的抗力值未变,但由于体外预应力索改善了结构的受力性能,边梁跨中弯矩值降低了4.9%。40mT梁经过粘贴钢板加固后,中梁的跨中承载能力较设计时提高了8.39%;50mT梁经过粘贴钢板加固后,中梁的跨中承载能力较设计时提高了53.2%。且加固后所有梁截面抗力R≥计算弯矩Mj,中梁、边梁的持久状况和正常使用状况的各项指标均满足《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)的要求。
前言
随着我国交通量日益增加,单车重量也不断增大。为了适应道路运输载重量不断发展的要求,人们发现桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀(管道灌浆不饱满普遍存在)对桥梁的损害问题非常严重,需要大量的资金来维护或改建,现实使人们开始重视混凝土桥梁的耐久性。提高混凝土桥梁耐久性的技术途径有两个,一是采用高性能混凝土,以提高混凝土的抗渗性、匀质性、抗冻性,从而提高混凝土抵抗碳化和冷冻侵袭的能力;另外一种是提高既有桥梁耐久性的有效途径即对缺陷桥梁进行加固改造,延长其使用寿命。
一、工程概况
某桥为一斜腿刚架钢筋混凝土桥,1973年建成,通车至今已30多年。全桥在横桥向由六个刚架片组成,刚架片之间通过桥面连续以及横隔板连接,每个刚架片在拱脚和跨中铰接,形成三铰斜腿刚架桥。边跨梁一端直接搁置在桥台上,另一端搁置在中跨主梁端部的牛腿上。主桥计算跨径21.65M。全桥长26M,桥面净宽7M。设计荷载汽一26,拖一100。由于种种原因,桥梁结构出现了一些病害,主要有斜腿主筋、箍筋出现锈蚀,铁锈膨胀引起混凝土保护层剥落等。
二、桥粱加固的基本方法与原则
1、加固原则
加固设计以原桥为基础,在不改变原桥结构型式的前提下,对原桥主要受力构件进行加固,加固设计必须考虑以下几个重点:
1、下部结构具有足够的潜力。
2、加固后必须要达到能通过重吨的单车的要求。
3、因为下部是航道,所以在跨中腹板和斜腿加固过程中,应尽量保持原有净空,不得使下部空间削减过多。
4、对各开裂构件的表面进行修补,保证构件表面光滑而连续。
5、在补强的同时,应注意加固物本身自重对原桥的影响。
6、加固后保持桥梁的整体美观。
2、加固方法
根据目前该桥的交通情况,通过加固,将原桥设计荷载提高为能通过单车重车吨加固设计、加固施工完成后,还要对该桥进行静力荷载试验,以检测桥梁加固工程是否合格,确保其安全性。加固盖梁和桥墩,待桥墩压浆完毕,桥梁整体稳定后再进行封闭盖粱与桥墩裂缝,盖梁底部出现裂缝的部位作环氧硅,增加盖梁截面积,盖梁侧面粘贴钢板桥墩外侧先纵向粘贴碳纤维片,再环向粘贴碳纤维片将裂缝部位封住。
桥梁加固一般是通过对构件的补强和结构性能的改善来恢复或提高现有桥梁的承载能力,以延长使用年限,适应现代交通运输的要求。其改造的主要技术途径有加强薄弱构件、增加辅助构件、改变结构体系、减轻恒载、加固墩台及基础等。
三、加固理论计算
为了从整体上把握桥身在加固前各个部分在外部荷载作用下所产生的应力分布特征,找到最不利截面,为加固方案提供详细的理论依据,特利用大型有限元计算软件ANSYS对该桥梁结构进行了数值模拟分析。
1、计算模型采用数据
主跨、边跨型梁截面基本尺:T梁全高;H=800MM,上翼缘宽:B1=1250MM,翼缘高度:T=220MM;T梁下宽:B=250MM。
斜腿支点附近矩形截面基本尺寸:截面高度:H=500MM,截面宽度:B=250MM,材料特性:C30混凝土强性模量:E=3.0*10MPA;混凝土泊松比:V=0.1667。钢材泊松比:V=0.3。
2、有限元模型建立
全桥横向共由六榻梁组成,各棍梁的形态结构均一致,因此,先对单榻梁以及斜腿建立有限元计算模型。考虑到主梁结构复杂,斜腿截面沿纵桥向变化,为了能更真实的反映结构的空间特性,采用8节点的solid45空间实体单元进行模拟共划分节点6868个单元,4202个离散;如图1所示:
3、支承条件
由于加固将改变整个桥梁的支承条件,即将中跨跨中的铰接改回原设计方案中的固接,同时,将斜腿趾部的铰接改为固接,这会导致整个刚架片的应力重分布,而后的加固正是针对应力重分布后的结构进行处理的,因此,在有限元模拟加固前的结构应力分布时,各截面尺寸虽然按照加固前计算,但支承条件,在中跨跨中和斜腿趾部按照固接计算,而其他部位按铰接算。
四、加固措施
1、封缝处理
先用钢丝刷清除裂缝表面的灰尘、浮碴及松散物,确定需要封闭的范围,用气压0.2MPA的压缩空气清除缝内浮尘,用工业丙酮将裂缝刷洗干净。沿清理好的缝涂一层环氧树脂胶留出埋设灌浆底座的位置,待胶干后用树脂胶埋设灌浆底座。灌浆材料选用一灌浆材料,在干燥或潮湿环境下固化具有收缩性小、强度高、韧性好、可灌性好等特点,浆液配比均有说明。
施工顺序先将配制好的浆液吸人软管,装好注浆器,逐孔灌浆,如单孔不足可取下灌浆器补充后再继续灌注,灌后及时堵死灌浆孔。灌浆完毕待树脂初凝后凿除灌桨底座,并用环氧树脂胶封缝.
2、盖梁加固
盖梁侧面粘贴的钢板应预先设计尺寸裁出备用,在盖梁侧面放出粘钢位置大样用切割机沿边线切割砼深1CM,然后用钢钎凿毛,剔出带槽,在剔好的槽内按设计锚固间距钻孔,空乓机吹净孔内粉尘后用配好的环氧树脂在孔内植人螺栓。根据盖梁预埋螺栓情况确定钢带钻孔位置,用角磨机对钥板猫合面除锈并打出横纹猫结前用丙酮对钢板猫结面及硷表面进行擦拭,以去除灰尘及油渍。硅表面用毛刷涂一道环氧胶液,钢板翁结面涂抹配好的环氧砂浆,砂浆涂抹宜中厚外薄,均匀一致,然后对准孔位粘合到硅表面。钢板粘好后立即紧固螺母,交替间隔紧固,同时不断轻敲钢板使砂浆扩散,排出气泡,使钥板平整,浆体饱满密实。粘完钢板30H后,用小锤轻敲钢板表面,判断密实程度如钢板猫结面小于此应剥下重粘。钢板猫结合格后应及时刷防锈漆。钢板的环氧砂浆固化后,支立模板在盖梁底部浇筑环氧砂浆。
环氧硷应浇筑密实,与原硅结为一体。
3、桥墩加固处理
设计要求桥墩侧面裂缝封缝后先在侧面纵向粘贴两层碳纤维片,再环向粘贴两层碳纤维片。碳纤维片与其他加固方法相比具有高强、耐腐蚀、不增加构件自重、便于施工等特点。加固前对加固桥面进行交通控制,尽可能对加固构件卸荷对加固底面的硅表层出现的剥落、空鼓、腐蚀等部位应先凿除,用角磨机、砂纸等除去硷表面的浮浆、油污,构件表面打磨平整,转角处打成圆弧状。硅表面清理干净并保持干燥。将底层树脂均匀刷于硷表面,待固化后以指触干燥为准,再将构件表面凹陷部位用找平胶填平。浸润胶调好后均匀涂于待粘贴部位,将裁好的碳纤维片粘于构件上用滚筒反复滚压去除气泡,将浸润胶充分浸透碳纤维片,待碳纤维片表面指触干燥后可进行下一层的粘贴。在最后一层碳纤维片表面均匀涂抹浸润胶。碳纤维片端部用横向碳纤维片固定。碳纤维片与硷的粘结质量可用手压碳纤维片表面的方法检查,总有效面积不应小于95%,当空鼓面积小于10000MM2时,可用针管注胶的方法进行修补,当空鼓面积大于10000MM2时应将空鼓部位的碳纤维片切除重新搭接等量的碳纤维片,搭接长度不应小于100MM。加固后的碳纤维片表面应涂一层水泥漆进行保护。
五、结束语
总之,公路桥梁加固技术是二十一世纪公路桥梁施工领域发展速度最快、用途最广的一门科学技术。然而加固施工工艺相对较复杂,要求桥梁加固工程取长补短,不仅延长了原桥的使用寿命,同时还增强了原桥的承载能力。因此,加速我国旧桥加固或改造技术的研究,不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务,而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。
参考文献:
中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
我国的公路桥梁发展历史悠久,最精美的典范便是隋朝的赵州桥,经过数千年依然坚固古朴,风雨难以损毁,是我国桥梁建筑设计施工历史上的经典之作。我国桥梁公路加固设计施工技术有着深厚的文化底蕴,在改革开放后,伴随着国门的打开,中国逐渐走向世界,受到世界各种思想的启迪和冲击,我国的路桥设计施工加固理论和技术都不断得到了完善和发展,逐渐形成了符合路桥发展现状系统设计理论,和科学的施工方法,不仅真正实现了与世界的脚步接轨,更在中国工程技术人员的常年实践中,不断总结经验吸取教训,实现了施工设计的突破和创新,我国的公路桥梁维修加固技术已经逐渐趋于成熟。
二.我国公路桥梁维修施工加固的意义
1.实施公路桥梁加固是保证运输安全的客观要求
伴随着运输业的发展,各种超重型车辆不断投产使用,跨区域物资运输,跨区域的经济文化交流,旅游业的兴起等一系列产业的发展都严重使得公路桥梁出现了一定超负荷现象,使得公路桥梁的承载力不断得到加重,加上公路桥梁受到风雨霜冻等各种自然因素的侵蚀,已经出现了一定的损害现象,存在着一定的安全隐患,因此,实施路桥加固,是保证运输安全的客观要求。
2.是保证路桥的功能正常发挥,实现社会经济效益的必然选择
交通运输业是关系到我国经济命脉的关键领域,不断实现交通运输业服务质量的提升,就必须时刻保证公路桥梁等基础设施的功能正常,可以随时发挥出这些基础设施的正常效率,因此,加强对路桥的维护管理,加大路桥的加固护理,是提升整个交通运输网络服务水平,提高整个网络的经济效益的必然选择。
3.是公路桥梁养护过程中的重要环节
近些年来,我国的公路为人们的生存发展提供了很多便利,有效的提高了人们的生活节奏和生活质量,但不可否认的是,公路交通网络中,依然存在着一些细节处容易发生交通事故,比如,桥梁的坍塌,桥面的裂缝,桥栏折断,桥墩破损甚至是桥上线缆的断裂,使得高速公路桥梁处隐藏着各种安全隐患,桥头跳车等各种事故不断发生,都是由于对桥梁的护养不力,负荷过度。因此,加强对公路维修加固,是解决我国公路交通中,发生众多交通事故,消除安全隐患的重要之一。
三.公路桥梁维修加固技术探讨
1.旧桥上部结构处加固方法
(一)桥面补强层加固法
通常使用先凿除旧桥面使其与原有主梁合二为一的方法来增大桥梁的有效高度,再在梁顶土加铺一层钢筋混凝十层,以有效提高桥梁荷载横向分布的能力;以便提高整体桥梁的承载能力。
(二)加大截面面积和配筋补强加固法
通常采用加大构件截面面积、提高配筋率等加固方法来解决桥梁刚、强度不足,稳定性及抗裂性较差等问题。这种方法通过增大桥梁侧面或底面尺寸,增加梁的有效抗压和抗弯强度来达到增加桥梁承载力的目的是被广泛适用于桥梁和拱桥加固的方法。
(三)锚喷浆混凝土加固法
通过高速喷射机器的引入。新的混凝土混合物将被连续喷涂到锚钢丝网面上,其硬化凝结后的表面将形成一个钢筋混凝土结构,这将加大桥梁的受力面积,从而使整体结构变得更加完整,进而能够承受较大的外部负载。
(四)粘贴钢板或碳纤维加固法
当交通流量增加时,梁板的主梁承载能力小于负载压力或受到严重锈蚀时,将极易产生严重的横向裂缝。使用锚杆和粘结剂将纤维固定于混凝土结构的薄弱部位或受拉边缘,使其与结构形成整体,以钢板或碳纤维代替额外的加强型钢筋,从而实现增加桥梁承载力的目的。这种加固方法的特点是:不需要破坏被加固的原结构;施工工艺简单,施工质量较容易控制,施工工期短。
2.增设额外的纵梁加固法
当桥墩基础的安全性能良好,并具有足够的承载能力时,可以使用一个额外的具有高承载能力的新的纵梁,以便使其与老梁连接成为个整体共同受力。在新的桥梁结构下的主梁原来所承受的负载将进行再次分配,从而加固了桥梁,改进了其荷载能力和刚度。当在主梁一侧或两侧增设纵梁时,将同时具有加宽扩大的作用。为确保新老混凝土能够在-起共同发挥效用,一定要注意新的桥梁和旧的桥梁之间的横向联系。
3.旧桥下部结构处加固方法
(一)扩大基础底面面积加固法
这种方法适合用于承载能力不足或过浅的深度,而砖石或混凝土刚性实体又是作为构成墩台的主要成分的情况。应首先计算地基强度以确定是否扩大基础底面面积。
(二)新建辅助挡土墙加固法和墩台拓宽加固法
可新建辅的挡土墙以抵抗桥台水平土压力过大而造成桥台倾斜现象的发生。利用旧桥基础,靠墩台盖梁挑出悬臂加宽部分,以便于安装上部结构。此种情况为只加宽墩台下部的盖梁、墩台身和基础则不需予以加固。
四.关于公路桥梁维修加固的几点建议
1.要做到科学的加固维修设计,从路桥的现实状况和整个交通网络的实际出发,实地勘察,精密测量,采集第一手相关的地质地貌,施工高度,施工难度等一系列的客观数据,保证数据的真是完整性,采取科学合理的设计方法,选择合理的加固方法,制定严格的施工规范,做好各种加固施工前的准备,比如对器械工具,人员的准备。
2.要采取先进的技术设备,对加固施工的各种机械设备做出科学选择,保证机械设备稳定安全,同时,要加强对加固材料的选择,采购质量管理,选择符合我国国家质量标准的材料,杜绝假冒伪劣产品,从材料商保证加固的质量。同时,严格执行材料使用制度,规范科学合理施工使用,避免浪费,做到物尽其用。
3.要对整个加固工程设计施工都进行全程监控,实施全面的质量管理监督。加强对管理人员的管理技能的提高,培养其负责的工作态度,安装先进的监控设备,加强对施工人员的施工规范性指导和管理,从施工细节到全局的施工进度,加固后的护理修缮,都做出细致全面的监控,保证质量的高标准。同时,要做好加固后期的定期实施路桥维护,管理。全程管理控制,保证加固的质量,提高整个交通网络中的路桥使用寿命和安全性能。
五.结束语
交通运输领域是我国关系到国际经济发展安全命脉的关键领域,交通运输的安全关系到千万出行者的生命财产安全,关系到我国经济文化交流,因此,采取各种措施,将整个运输系统中的安全隐患消除,是保证我国经济政治安全的必然要求,路桥是我国交通运输网络中的重要部分,在设计施工以及维修过程中实施加固技术,实施科学合理,符合实际情况的加固设计,做出严密稳妥的技术施工,不断加强施工设计质量的监督,是保证加固质量,保证路桥功能完整,促进我国公路交通运输网络的完善的客观要求,必须严格科学实施,保证运输的质量与安全。
参考文献:
[1]周创理 浅谈公路桥梁维修加固技术 [期刊论文] 《中华民居》 -2012年6期
[2]楚艳惠 桥梁维修加固技术 [期刊论文] 《交通世界(建养机械)》 -2006年1期
[3]周宏礼 浅谈农村公路桥梁常见病害及加固技术 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年8期
(Shanxi Yuncheng Road & Bridge Co.,Ltd.,Yuncheng 044000,China)
摘要:随着我国经济的不断发展,对公路、铁路运输的要求的也越来越高,而这其中,桥梁技术是非常重要的环节。我国的桥梁技术自上个世纪八十年代以来,发展较为迅速,但是对桥梁的保养、维护、维修、加固技术的发展则比较缓慢,进度也相对滞后,这是目前我国公路桥梁发展的主要技术缺陷。本文重要探讨与研究如何使用碳纤维加固技术,使桥梁施工更加稳固。
Abstract: With the development of China's economy, the requirement of highway and railway transportation. Bridge technology is an important link. From 1980s, China's bridge technology develops rapidly. But service, maintenance and repair and reinforcement technology, the main technological defect of China's highway and bridge, develops slower. This paper mainly discussed how to use techniques of reinforcing bridge with carbon fiber.
关键词:碳纤维 加固桥梁
Key words: carbon fiber;reinforce bridg
中图分类号:U44文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)19-0068-01
0引言
随着国民经济的不断发展,公路桥梁的建筑也越来越受到高度的关注,因为公路桥梁的建筑不仅关系物流的四通八达,也关系着人民的生命财产安全。就目前的情况而言,我国的公路桥梁建筑没什么大问题,但是在桥梁的保养、维修、加固及技术改造方面仍然有所欠缺,尤其是加固技术需要技术人员进一步的加强与改良。
1材料及其性能
将碳纤维材料用于混凝土结构建筑,加强建筑结构的加固修复,是近几年来新开发的一项技术,这项新技术的优点在于,他利用浸渍树脂,将碳纤维材料制成的补助构件,沿着受损混凝土构件的受力方向,亦或是垂直于受损构件的受力方向,牢牢粘贴在受损构件之上,因为碳纤维材料优秀的韧性,使之与构件充分结合在一起,共同工作,发挥作用,从而有效的起到对混凝土构件的加固加强。
在桥梁加固施工中,通常使用两种碳纤维材料,分别是碳纤维复合材料包括碳纤维布和粘接材料,下面我们来做一个简单的介绍:①碳纤维布,碳纤维布是目前桥梁加固技术中运用最为广泛的材料,碳纤维布弹性好,不易被拉扯断,强度高,可以承受受损构件带来的巨大压力,韧性好,可以有效弥补受损构件的功能,同时,单根纤维间强度变化小、在制造与处理过程中强度稳定并保持不变。②粘接材料,粘接材料的功能就是将碳纤维与受损的混凝土构件连接在一起,具有一个纽带的作用。所以,粘接材料是碳纤维与受损构件是否能够连接在一起的重要关键点,也是两者传力途径中的薄弱环节,因此,粘接材料应当具有足够的刚度与强度以及韧性,才能够有效保障碳纤维与受损混凝土构件之间的剪力的传递,也不会因为混凝土构件的开裂从而导致脆性粘接的破坏。
2碳纤维加固的主要特点
作为一种新型的高效桥梁加固技术,碳纤维加固技术具有以下的几个特点:①使用碳纤维加固与其它加固方法比较,碳纤维布加固技术因为碳纤维独特的强度与韧性不会再增加构件的承载压力,也不会进一步的扩大断面的尺寸,进一步说,碳纤维加固技术不会影响整座桥梁的结构外观,也不会减小桥下空间。②碳纤维加固技术施工十分简单,技术也并不复杂,所以不需要使用大型设备,而施工的工期也比较短,施工过程中,可以不受空间的限制,在碳纤维与受损构件的连接时,因为碳纤维布本身的柔性特点,所以碳纤维布可以与任何一种形状的受损构件进行连接,对其进行加固,成型非常方便。③在进行碳纤维布加固时,依据碳纤维布本身的刚度与强度,再通过环氧树脂等粘结材料与受损混凝土构件进行有效的粘结,从而不需要再额外设置锚栓或者是凿开混凝土,所以不会损伤原有完好的构件。④在进行碳纤维布加固时,由于碳纤维布本身柔性很好的特点,当他粘贴在受损混凝土构件表面的时候,能够有效封闭并连接受损混凝土构件表面的裂缝,并能强力约束混凝土结构裂缝的生成,阻止裂缝的进一步扩展。⑤在加固时,由于受损构件的老化,可能使用的碳纤维布也许不止一次,但是碳纤维布能够在同一个部位不断缠绕、重叠、粘贴,从而充分的满足构件的补强要求,将加固的效果达到最佳。
3碳纤维加固技术的计算
虽然碳纤维加固技术有诸多优点,但是在施工时也不能有半点马虎,必须经过严格周详的计算,才能够进行施工。
①碳纤维布虽然柔韧性极好,但也仅仅能在活载作用下承担一部分承载压力,所以,在施工前的计算时,应当根据相应的弹性模式比值,并且按照极限应力法来计算碳纤维布的应力状态。②碳纤维布在进行加固时,技术人员应当先对受损构件的截面进行假定:当受损构件弯曲后,他的截面仍然保持为平面,那么在加固时,粘贴的碳纤维布材料的拉力应变能力仍然按照截面假定计算进行确定,但是也不能够超过碳纤维布材料的容许拉力应变强度。③在碳纤维布的加固时,应当注意,钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积,但是不大于其设计的强度值,否则尽管碳纤维布的柔韧性较好,但是也无法承受巨大的压力。④在达到受弯承载力极限状态前,碳纤维片材与混凝土之间必须粘结可靠,不发生粘结剥离破坏。⑤碳纤维布加固混凝土结构的破坏模式较多,且与受拉钢筋间的相关性较大,需判定加固后构件的极限状态。
4结语
在世纪初,我国加入世贸组织后,公路运输、铁路运输行业变得越来越炙手可热,交通运输量的增长幅度,每年都有50%左右,高速增长的经济与运输量,迫使我们必须重视公路交通,因为公路交通在国民经济中的作用和地位越来越显著地为人们所重视,而与此同时,公路桥梁的建设也已经进入了大家的视线。
目前,我国桥梁建造技术已经进入了世界领先水平,但是很遗憾,我国对桥梁的维修并不是十分严重,以为建成一座桥梁,就可以一劳永逸,却不知这种想法大错特错。桥梁也有他的使用期限,也会老化,当桥梁出现损伤的时候,如果不能进行及时加固,则会加快桥梁的老化。所以,我们应当重视桥梁加固技术。
所以,我们必须尽快认识到碳纤维加固技术对于桥梁加固的重要意义,伴随着碳纤维修复和补强技术的不断深入的研究和进一步的发展,该项先进技术必将广泛为工程界所接受和采用,真正、有效地提高桥梁通行荷载及安全性能,为我们的公路工程建设服务。
参考文献:
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[2]张逗.桥梁碳纤维加固技术研究.硕士学位论文,2007,(11).
[3]黄颖.碳纤维加固桥梁技术[J].公路交通技术,2005,(1).
[4]于泽友.碳纤维加固桥梁技术探索与研究[J].河北工程技术高等专科学校学报,2002,(1).
中图分类号:F540.3 文献标识码:A 文章编号:
一.引言
随着交通运输事业的发展,交通运输量大幅度增长,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是拖挂运输、集装箱运输、个体户载重货物运输等重型车辆日益巨增,这对许多公路桥梁的安全性提出了更高的要求,特别是年代较远的低等级载荷桥,已远远不能满足使用上的要求,危桥数量逐年增多,特别是近年来桥梁坍塌事故频繁发生,所以加强桥梁日常养护检查,维修及病危桥梁的加固,力求充分利用,延长其使用寿命,以满通运输发展的需要。
二.目前桥梁管理中存在的问题。
1. 部分桥梁设计承载力低,不能满足重载交通要求。
2. 注重桥梁构件强度验算,忽视耐久性设计。20世纪60年代~90年代初期建造的公路桥梁,限于当时的技术标准,仅验算构件强度,对耐久性设计重视不够。目前桥梁构件材料老化、退化现象严重,病害频发,沿海桥梁构造物混凝土受氯离子侵蚀,损坏现象严重,直接影响在役公路桥梁的安全通行。公路桥梁使用寿命不仅取决于其构件强度,还取决于构件的耐久性,也就是构件在使用期内保持强度和结构完整的性能,限于当时技术水平和经济发展水平,2004年前我国公路桥梁对耐欠性设计重视不够,未按使用寿命验算,桥梁设计时仅要求满足强度指标。因此,目前在役的大多数公路桥梁耐久性不足,使用寿命难以达到期望设计基准期,造成在役公路桥梁提前“退役”。
3. 对中小桥梁次要构件和附属设施设计重视不够。同时,通航河道桥梁缺少防撞防护设施,通航船舶碰撞桥墩或净空高度不足碰擦梁板造成桥墩和梁板受损,存在严重安全隐患。
4. 施工技术水平低,检测措施不到位。早期建造的公路桥梁限于当时的施工技术条件,机械化程度低,应用新技术、新材料、新工艺、新设备少,监控检测手段不到位,未推行监理制,难以保证桥梁构造物的施工质量。
5. 超限运输车辆对桥梁的损害。受超限车辆频繁通行影响,造成桥梁承重结构损坏。
6. 部分公路桥梁疏于养护管理。一是公路养护管理重养路面质量、轻养桥梁,对桥面、支座、伸缩缝、护栏等养护管理重视不够,橡胶支座、伸缩缝老化变形破损,原钢支座锈蚀失效,原活动支座变为固定支座,主梁由受弯构件变成弯拉构件;二是桥梁检查不够。桥梁服役期内,由于构件材料的劣化、外因作用等原因,会出现各种病害,只有通过检查才能及早发现病害,评定其技术状况,进而提出维修对策;三是早期修建的桥梁资料缺失,不利于后续养护管理。旧桥加固设计需竣工图,不然无法进行加固设计验算,只能采用拆除重建方案;四是河床下游挖砂严重,疏于管理,受汛期洪水冲刷,圬工墩台易被冲空毁坏;五是桥梁加固修复资金短缺,得不到及时修复,潜在严重安全隐患。
7. 桥台桩基出现环向裂缝。受当时施工、资金等因素影响,部分桥梁两侧台背回填、基底软基处理不够,桥头跳车现象严重,受车辆动荷作用、桥头填料压密及基底压缩变形,产生土侧压力,造成桥台桩基出现环向裂缝,影响桥梁运营安全。
8. 桥梁抗灾能力弱。据检测分析,台州市在役公路桥梁易受台风暴雨、河水急流、河床变迁和冲刷等影响,造成桥梁墩台冲空、毁坏。
三.公路桥梁养护管理对策。
1. 明确养护管理职责。根据现行《公路桥涵养护规范》(JTGH11)、《公路桥梁养护工作制度》等规定,明确公路桥梁养护管理单位和监督单位,合理确定工作职责。按照交通运输部和浙江省桥梁养护工程师制度要求,结合辖区公路桥梁数量,配备足额的桥梁养护工程师和技术人员,明确管养职责。
2. 健全检查评定制度。贯彻“预防为主、安全至上”工作方针,提高公路桥梁结构的耐久性和安全性,开展周期性检查,每年安排一定数量的公路桥梁检测,系统掌握桥梁技术状况,进行分类评定,制定相应养护对策。
3. 明确危病桥梁确认权限。
4. 规范桥梁检查程序。
5. 建立桥梁管理体系和数据库。改变传统的桥梁应急抢修养护管理方法,注重监控防范,把安全隐患消灭在萌芽状态。抓好在役公路桥梁的检查、技术状况评定、养护对策、维修加固或改造、交(竣)工验收等有关技术资料的搜集、整理、归档,建立完整的桥梁养护档案和数据库。建立桥梁工程师管理网络、信息快速传输系统,不断提高桥梁工程师的技术业务水平,对桥梁病害勤检查、早发现、善处理,建立健全一桥一档的桥梁管理系统,发挥桥梁经常性检查、定期检查、特殊检查的作用,做到防微杜渐、有备无患。
6. 加大公路治超力度。禁止大于桥梁设计荷载标准的车辆通行,或采取技术措施后通行。根据在役公路桥梁的承载能力,综合分析并确定限载标准,设置限载标志。一般情况下,一条技术标准等级相同的公路应设置相同的荷载等级,避免设置不同等级的荷载标准。对未达到标准的在役公路桥梁,可通过维修加固或改造升级达标;对一时难以达到标准的桥梁,可通过应急加固措施达标。同时,应加强桥梁应急处置管理,制定以桥梁坍塌事故为重点的养护突发事件及灾害性事件应急预案,重视四、五类危病桥梁及超过使用年限的危旧桥梁管理。
7. 加强桥梁修复改造计划及施工管理。根据桥梁检查评定技术状况,确定养护对策,科学制定桥梁小修保养、中修、大修或改造等方案,规范管理工程实施,加强监督检查。注重提高公路桥梁抗灾防灾能力,加大对河床下游挖砂监管,确保使用状况良好。随着公路大桥、特大桥、跨海大桥、结构特殊桥梁的日渐增多,在现有公路养护管理体制下,单纯依靠公路管理部门,无论从人员配备、技术水平、机械设备等方面均难以保证。
8. 提高认识,加强领导。桥梁是公路构造然包括对桥梁的养护。各级政府、交通公路部门要克服重路面养护轻桥梁养护的思想倾向,牢固树立养路必养桥的理念。要认识到桥梁是打通河流沟壑等天堑的十分重要的建筑物,且是投资较大、使用价值较高的交通公路基础设施。如果不加强养护维修,小毛病会发展成大毛病,严重者甚至造成桥梁寿命缩短和坍塌。各级政府、交通公路部门要把公路桥梁养护工作作为提升公路整体养护水平的一项重点工作来抓,每年对桥梁养护工作做出安排部署,定期召开专题会议,研究确定桥梁养护工作的重点和任务,及时处理桥梁养护工作中存在的问题。全面落实专职桥梁工程师为主的桥梁养护管理责任制,配备专职桥梁养护工程师和专职桥梁养护技术员,明确各自工作职责,严格落实桥梁养护管理责任体系。
四.结束语
桥梁养护要按照“预防为主,防治结合”的原则,以桥面养护为中心,以承重部件为重点,加强全面养护。认真落实部颁《公路桥涵养护规范》,每年在桥梁定期检查的基础上,制定详细的维修计划,提出相应的处治和修复措施及时进行养护维修。加强养护维修质量监督,确保处治有效。增强责任意识,明确工作目标,对持之以恒地开展好公路桥梁养管工作,共同推动此项工作朝着更加科学、更加规范的方向发展奠定了坚实基础。
参考文献:
[1]张渊波 公路桥梁养护管理中存在问题思考及对策 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年5期
[2]陈永锋 公路桥梁养护管理中的质量控制措施[期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2011年9期
[3]王中成 周方旭Wang ZhongchengZhou Fangxu 浅析我国高速公路桥梁养护管理 [期刊论文] 《价值工程》 2010年36期
中图分类号:F540.3 文献标识码:A 文章编号:
一.引言
公路桥梁是公路交通网络中的重要组成部分,桥梁质量的好坏直接关系到公路交通的安全和畅通。桥梁建设在近些年取得较快发展,同时为了加大交通运输能力,减少资金消耗,国家大力改建了一部分危桥旧桥,但各地仍然存在四、五类桥。在旧桥或新桥使用过程中,养护的管理是重点,如何养护管理好现有桥梁,保持桥梁的完好工作状态,延长其使用寿命,保障桥梁的行车安全,这一新的课题已摆在各级公路管理部门的面前。
二.公路桥梁养护常见问题。
1. 桥面污染较为严重。
桥面污染多半是由于清理不及时造成的。沿线村民利用桥面来打场晒粮、积河沙及杂物堆积、运输车辆抛洒废料等情况,都会严重污染公路桥梁。加之桥面长期无人清扫、管理,造成桥面不清洁、泄水孔堵塞,这一问题在许多中、小桥梁中普遍存在。由于泄水孔堵塞,容易导致桥面雨天积水、冬天结冰,严重威胁行车安全。桥面上的污染物得不到及时清理、积存垃圾、泥土污物形成三角硬块,造成桥面行车颠簸,在车辆轮胎的不断作用下,桥面铺装易出现破损和坑槽。随着坑槽的加大,当车辆经过时。会引起跳车,并造成临近梁段的严重振动,从而增加构件疲劳,直接影响着桥梁的使用寿命。
2. 桥梁栏杆破损后没有及时修复。
桥面栏杆损坏后,通常得不到及时的维修恢复,造成桥面栏杆局部破损的原因,绝大多数是机动车交通事故造成的;部分桥梁是车载长大笨重货物(如水泥电柱等)在桥上行驶时不慎破坏的;少数桥梁的栏杆是人为盗窃及风化、锈蚀损坏。桥梁栏杆损坏得不到及时修复,不但影响景观,更重要的是桥梁栏杆的缺失导致桥上交通缺少安全感。
3. 桥头跳车现象依然存在。
桥头引道高填土产生不均匀沉降,致使桥面与引道路面衔接处不够平整、顺适,从而使车辆驶过桥头时,产生轻微或严重跳车,如不及时消除,就会影响车速,降低行车质量。而且更重要的是车辆长期的冲击作用,会加剧梁端的疲劳破坏,进而影响桥梁的使用寿命。
4. 桥梁早期病害处理不及时。
桥梁构件交付使用后,会逐渐出现裂缝、破损、锈蚀、变位等病害,但由于在日常维修养护中缺乏经常性的检查,早期病害不能被及时发现。而且桥梁维修应急经费的短缺,致使早期病害得不到有效处理,最终使得钢筋锈蚀、小裂缝发展成大裂缝、活动支座失去活动能力、混凝土发生脱落,正所谓“小病不治酿成大病”。这不但影响行车安全,还造成维修成本增加,浪费国家原本就紧张的养护经费。
5. 桥孔通水不畅,容易造成水毁。
桥孔通水不畅等现象在中、小桥中较为普通。有人随意在桥头倾倒垃圾,或在桥孔附近筑坝拦水浇灌农田,压缩河床断面,从而使桥孔淤塞。桥孔淤塞后。在日常维修养护工作中又没有适时地清理疏导河道,汛前也很少做这种泄洪准备工作,因此,桥孔泄洪能力差,容易造成桥梁及附属构造物水毁。
6. 桥梁承载能力不足,危桥情况不明.
现有公路桥梁是在不同时期按不同的技术标准修建的。因此其承载力显然不同。特别是对建国前建造的桥梁,其标准与现有通行车辆轴重不相适应,显得过低。而且近年来,由于超重车辆越来越多,对桥梁承载能力的要求也就越来越高。桥梁承载能力不足是当前桥梁维修加固工作中的主要问题。对一些承载能力确实过低,或遭受过严重破坏,已不能正常发挥作用的桥梁,可定为“危桥”,对车辆通行加以限制 然而往往对这部分“危桥”缺乏必要的调查研究,导致对“危桥”的危险程度以及通行车辆的重量级别不甚明确。
三.公路桥梁养护管理对策。
1. 建设桥梁养护工程师队伍和养护队伍。
公路交通的迅猛发展,必然要求强化组织管理。在桥梁管养方面,应根据养护里程、辖区内桥梁数量设立若干名专职桥梁养护工程师,并保证其工作性质的相对稳定,不能随意换动。在其职责上,桥梁养护工程师负责制定、安排桥梁年度定期检查计划,组织实施辖区内桥梁养护的定期检查,提出检查报告,通报三、四类及危险桥梁的病害状况。从目前的养护队伍现状来看,养护工人素质参差不齐,很难做到真正的专业养护。这就要求各级公路部门高度重视,针对桥梁养护工作的需要,要逐步培养骨干,成立专业养护队。桥梁专职养护,要突出的是一个“专”字,努力做到专业人员、专门程序、专用方法,以保证桥梁工程师的工作部署落实到位,随时掌握桥梁的使用状况,处治各种危急突发事件,并使队伍逐渐从日常养护过渡到具备进行桥梁中、小修甚至大修的能力。
2. 建立健全完善的桥梁档案。
桥梁档案是桥梁的历史足迹。公路竣工验收后,管理单位应及时要求建设单位提交完整的竣工资料,还要与建设单位技术人员一起,按照相关资料,对所有桥梁进行一次全面详细的检查。需要提供的竣工资料包括:每座桥的原设计、变更设计、竣工图纸、隐蔽工程图片和检测资料以及桥下河流的水文计算等。对桥梁的检查,应按照桥梁定期检查的要求进行,检查结果交管理单位留存。管理单位要按照桥梁管理系统的要求采集桥梁的静态数据和动态数据,建立数据库,输入计算机立档保存。这可为以后桥梁的维护提供资料支持。
3. 加大桥梁维修加固费的投入
为保证桥梁的正常运营,延长桥梁使用寿命,各级交通主管部门在每年的年度养护工作计划中,应该安排一定经费保证桥梁检查、维修及加固工作,保证桥梁养护与维修加固资金的合理与充足使用。同时,根据各地的实际情况,提出切实可行的公路桥梁养护管理的目标与措施,从而促进桥梁改建、维修与加固工作。国家投资重点倾斜以及集资渠道的多元化,将为我国公路桥梁发展提供资金保证。
4.加强措施,严格检查 。
严格的检查措施是保证桥梁维护工作质量的有效方法。养护队应对桥梁以及各种防护设施坚持日常养护巡查,注意观察桥梁的使用状况,尽量做到1次/天养护巡查,并做好巡查记录,同时各级桥梁养护工程师应分别组织经常性检查、定期检查和专业检查。一是经常性检查。要由县级桥梁工程师组织实施,以目测为主,配合简单工具,至少每年度一次,填写“经常性检查记录表”上报。检查应拍摄总体照片,填写“桥梁定期检查数据表”,并提交检查报告。二是专业检查。凡遭受意外损害、定期检查中难以判明损坏程度以及决定改造之前均需进行专业检查。
5. 加强养护,提升质量。
桥梁养护要按照“预防为主,防治结合”的原则,以桥面养护为中心,以承重部件为重点,加强全面养护。
6. 尽量采用国内外有关科研成果,推广使用有关新技术、新材料、新设备、新经验,注意科学养护与经济效益相结合。大力推广和发展养护机械化,实行大中小结合,以小型为主,逐步实现桥梁养护机械装备标准化、系统化,以保障养护质量,提高养护生产效率,降低劳动强度。
四.结束语
随着国家经济建设的快速发展,大型运输车辆的不断增加,桥梁养护管理工作将面临更大的挑战。桥梁的安全使用是公路的生命。公路桥梁的养护与管理依旧是当前公路养护管理的一个薄弱环节,加强其管理工作,我们要树立“百年大计、质量第一”的思想,抓好公路桥梁养护与管理的质量,不仅可以尽量减少和避免危及人民群众生命财产安全,而且对于促进公路交通的可持续发展有着重要的意义。只有不断探索、研究提高桥梁管养水平的新思路、新途径,才能充满自信,迎接挑战,确保桥梁的畅通和使用安全。
参考文献:
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[3] 陆兴荣 公路桥梁的养护与管理探讨 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年15期
一、桥梁病害成因
桥梁结构应具有足够的强度,以承受作用于其上的重力和附加力;结构各部必须具有足够的刚度,以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形;结构各部尺寸必须具有适当大小,以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲,丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性,致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害,其具体原因如下:
1.原设计荷载偏低,交通发展后车辆荷载增大,桥梁因承载能力不足而产生病害。
2.结构设计中存在缺陷,如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理。
3.桥梁施工质量差,未按设计要求和施工规程实施。
4.不重视桥梁后期养护工作,没有及时消除己产生的病害。
5.洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。
6.地质条件差,如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。
二、桥梁加固的一般流程
在桥梁结构发生病害后,需要采取措施进行加固维修或者更换。桥梁加固工程一般应遵循以下工作程序:
结构可靠性鉴定―加固方案确定―加固设计―施丁组织设计―施工―验收。
结构可靠性鉴定,主要是对病害结构的病情诊断。加固方案好比处方,加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程。加固施工是对被加固结构按加固设计进行加固的施工过程,对于大型结构加固,为确保质量和安全,施工前应编制施工组织设计。
三、桥梁加固增强技术
桥梁的增强改造可以分为裂缝修补和对桥梁结构的加固增强,下面介绍其特点及其适用的场合。
(一)裂缝修补技术
裂缝修补的目的在于恢复结构物的防水性和耐久性,主要技术有:
1.表面处理法,在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料,以提高其防水性和耐久性。对于宽度发生变化的裂缝,要设法使用有伸缩性的材料。
2.注浆法,在裂缝中注入树脂或水泥类材料,以提高其防水性及耐久性。主要注浆材料是环氧树脂,多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法与钢钉并用,可以增强裂缝部位的整体性,是一种防止裂缝继续发展的好办法。
3.充填法,这是一种适合于修补较宽裂缝的方法,具体做法是沿裂缝凿一条深槽,然后在槽内嵌补各种粘结材料,如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。
4.表面喷涂法,喷浆修补是一种在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层,来封闭裂缝的修补方法。喷浆前,需要把结构表面的剥离部分除去,再用水冲洗清洁,并在开始喷浆之前把基层湿润,然后再开始喷浆。
5.粘结钢板封闭法,当钢筋构件产生主拉应力裂缝时,可对裂缝先进行处理之后,再在裂缝处粘结钢板,并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。
(二)桥梁加固增强技术
本文以最常见的桥梁结构形式的上部结构及其常见的加固方法进行说明。
梁式桥上部结构加固增强技术主要有加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法。
加大截面加固法采用增大构件的截面面积,根据荷载大小和净空条件不同,可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。
外部粘贴加固法系用型钢、玻璃钢等材料通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部,以提高结构承载能力的一种方法。适用于构件尺寸受限制但又必须大幅度提高结构承载能力的场合,必须保证粘和剂的质量 转贴于 中国论文下载中心。
外部预应力加固法指运用预应力原理,在增设的构件或原有构件上施加一定初始应力的一种加固方法。采用对受拉区施加预加压力,可以抵消部分自重应力,起到卸载、减小跨中挠度、减小裂缝宽度或闭合裂缝的作用。
改变结构体系加固法通过增设支撑或桥墩,把简支变为连续、在梁下增设如钢架等加劲梁或叠合梁,以减小梁内控制截面峰值弯矩,提高承载能力的一种加固方法。
增设纵梁加固法在桥梁墩、台基础稳定,并具有足够承载能力的情况下,可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁,这些新梁与旧梁连接在一起共同受力。由于应运中的车辆荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,使原梁中所受荷载得以减少,加固后的桥梁承载能力和刚度得以提高。
(三)桥梁结构加固新技术――锚喷
随着施喷机具的发展以及速凝剂的采用,人们把喷射与锚杆、钢筋网等配合起来使用,促进了锚喷技术的完善。实践证明,锚喷技术完全可以应用于桥梁上部结构的加固增强。
喷射硅的性能喷射硅在工艺材料及结构等方面与普通现浇硅相比有许多优点。施工中需加入速凝剂,因而又具有快凝、早期强度高的特点;锚喷技术不用或只用侧向模板,其运输、浇注、捣固合并为一道工序、设备简单、占地面积小、施工机械化程度高、速度快、效率高、节省劳动力;可设计性强,即按照加固整治的实际需要可在拱腹下施喷形成各种结构类型;不中断交通。
参考文献
桥梁是公路交通的咽喉,其使用功能的好坏直接影响整条线路的畅通,既有公路中由于受到当时局限的设计、材料、施工加固等各方面的影响,严重制约了公路运输事业的发展,加上不能适应现在交通量飞速增长,使得旧桥检测和旧桥加固技术显得非常迫切。
1加固目的
随着我国国民经济的日益发展,交通运输量的迅速增长,截止至2000年,我国危桥总长已达2万余延米。若将其拆除重建,不仅要耗费大量资金,而且工期也较长;若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造,桥梁加固后,可以延长桥梁的使用寿命,用少量的资金投入,使桥梁能满通量的需求,还可以缓和桥梁投资的集中性,为国家带来巨大的经济和社会效益。因此,加固设计必须本着“牢固可靠、简便耐用、经济适用”的基本原则。
2加固方法
加固,简单来说,就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高,以满足新的要求。旧桥加固方法可综合为以下几类。
2.1结构性加固
体外预应力加固法。体外预应力法的加固原理是在梁的下缘受拉区设置预应力材料,通过张拉对梁体产生偏心预应力,在此偏心压力作用下,使梁体发生上拱,抵消部分自重应力,减小了结构变形和裂缝宽度、改善了结构受力,能够较大幅度的提高结构承载力。目前常用下撑式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法两种。
在合理安排施工流程的情况下,该方法可最大限度地减少对桥上交通的影响,甚至可以在有限开放交通的情况下组织施工,因此近年来国内工程实例较多。如301国道盘锦立交主线桥和盘锦立交WH匝道桥的加固。但加固后体外预应力筋的防腐问题一定程度上增加了后期养护费用,因此,一般不是公路部门的首选加固方法。
粘贴钢板或碳纤维(CFRP)加固法。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其它薄弱部位,使钢板与加固混凝土结构形成整体,以达到提高结构承载能力的目的。该方法具有基本不改变原结构的尺寸、施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点,近些年来在钢筋混凝土桥梁的加固维修中为公路部门广泛采纳,是近几年应用最多的加固方法。如广州东圃大桥加固。
碳纤维加固技术是近几年内才由国外引进的一种新技术,因其强度高,耐腐蚀,且施工简便等优点,目前已广泛应用于实际工程中。如广深高速公路福田互通立交桥加固、107国道(深圳段)洋涌河大桥加固。然而,由于碳纤维本身的一些缺陷,如脆性、耐火性不好等使得这种材料的应用受到限制。
增大截面与配筋加固法。增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,从而达到提高桥梁承载能力的目的。然而,由于增大截面法在施工过程中全部的作业需在梁底进行,施工难度较大且施工质量难以控制,因此,尽管在某些情况下费用并不太大,但以上因素制约了该技术的广泛应用,一般用于T型截面梁的加固维修。如河南南阳桐柏淮河大桥加固。
改变结构受力体系加固法。改变结构受力体系加固法是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的,是一种变被动为主动的加固方法。这种技术具有提高结构承载力,增大结构刚度,减小挠度等优点。但该加固方法施工改造时一般要涉及到桥面铺装的再处理,增加了改造费用且加固效果受负弯矩区施工质量的影响较大,目前极少单独采用。如2003年湖北鄂州涂家咀连续拱桥(L0=70m)加固、2005年福建蒋乐积善连续拱桥(L0=30m)加固。
此外,结构性加固方法还有增设主梁加固法、锚喷混凝土加固法和增加横向联系加固法等。
2.2非结构性加固
钢纤维混凝土修复桥面铺装层。对桥面铺装层的严重破损,可考虑采用钢纤维混凝土修复。这种材料具有高强度、抗裂能力强,抗冲击耐磨耗等性能,可延长桥面的使用寿命,在不增加桥梁恒载的情况下,改善梁的结构受力性能。
伸缩缝的更新改造。在桥梁维修中,以下几种类型伸缩缝的使用是较成功的。SFP“三防”型伸缩缝在大型桥梁上的应用情况良好;仿毛肋伸缩缝在大、中型桥梁的大量使用,效果明显;TST、FG系列桥梁无缝伸缩缝,在中小行桥梁上也得到广泛使用。
2.3U型高桥台加固
预应力锚索框架法。该加固法采取在U型桥台前墙和两侧墙外加套40厘米的钢筋混凝土,并在两侧墙增设水平预应力索对锚和前墙增设地锚的方案。该方案适用于不能中断交通又无法架设便桥的高桥台病害修复。
锚杆配合钢筋混凝土抱箍法。该加固法采取台腔与桥台基础持力层进行压浆固化,再打入锚杆与槽钢抱箍,最后在U型桥台前墙和两侧墙外加套25厘米的钢筋混凝土,新旧墙体采用锚杆连接形成整体。该方案适用于地基承载力不足,且施工处理不到位,造成桥台前墙下沉。
2.4桥墩加固
桥梁下部结构加固的主要目的是提高桥墩的整体承载能力。如桥墩发生了结构性损伤,可以用外包混凝土、粘贴钢板或碳纤维的方法进行加固。但是对于实体桥墩等横向刚度比较大的结构,其状态变化主要是由地基所引起,此时可重点从回填硬土或者对地基进行注浆等方法提高其约束桥墩的能力,提高桥墩的整体承载能力。抬桩就是通常使用的一种有效的加固方法,即在旧桩的两侧各增设一根桩,并通过植筋扩大承台,共同受力。另一种桩基加固方法是钢筋混凝土套箍。由于下部桩基施工等原因,造成桩基缩径,采用的加固方法是清除桩体虚浮物,通过植筋后,外抱箍微膨胀混凝土。 转贴于
目前,在很多桥梁加固改造中,同一座桥梁,针对不同的部位、不同的构件、不同的改造原因同时采用了几种不同的方法。如宜宾马鸣溪金沙江大桥的加固,采用了增加构件加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法;西藏尼木大桥的加固,采用了粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法;绍兴斗门大桥的加固,采用了增加构件加固法、桥面层补强加固法等等。
3加固方案选择
加固方案与诸多因素有关,常考虑的主要因素:3.1桥梁结构型式;3.2桥位地形、水文、自然状况;3.3桥梁现状分析研究结论;3.4施工技术水平;3.5能否封闭交通;3.6预期加固效果;3.7资金投入量等。
合理的加固方案是将上述加固方法优化组合,体现出加固效果及经济效益。应注意以下两点:不同的加固方法有对应的设计计算方法;加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结构的制约,如原结构配筋率、截面尺寸等,不可能无限制地提高承载能力;
4加固效果评价
桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范,同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察,以确定加固的效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验,将试验结果与加固设计的计算结果进行对比,来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言,不方便进行荷载试验,通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。
桥梁的加固维修技术是最近兴起的一门新技术,为了指导桥梁加固技术的应用,需提出一整套完整的实用性公路桥梁检测、评定与加固成套的技术规范,为我国公路危旧桥的改造提供技术支持,确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全,使得桥梁加固做到“有法可依”。
参考文献
拱圈是拱桥的主要承重结构,承受桥上的全部荷载,并通过它把荷载传递给墩台、基础,在全桥受力中起着至关重要的作用。当车辆荷载增加、超载车辆行驶,对桥梁引起的内力超过主拱圈材料强度允许范围时,势必造成主拱圈受拉部位开裂、破损、承载力下降,成为危桥。
一、拱圈常见病害及原因
(一)拱圈开裂
主拱圈出现顺桥向、横桥向或斜向裂缝,部分裂缝沿砂浆缝扩展,部分裂缝出现在拱石上,也有的裂缝同时贯穿了砂浆和拱圈石料。裂缝宽度,有的宽度较一致,有的由宽变细或由细变宽,也有的中间宽而两头细。裂缝深度,不同病害导致裂缝深浅不一。拱圈上的裂缝走向、长度、宽度和深度因不同的病源而呈不同的特征。
裂缝形成的原因主要有:(1)主拱圈整体强度不足;(2)施工质量原因引起的裂缝,如混凝土搅拌、运输时间过长,支撑下沉、脱模过早、不均匀下沉等;(3)外界条件变化引起的裂缝,如钢筋锈蚀,化学作用,基础不均匀沉降,通行车辆超过设计荷载等。
(二)拱轴线变形
拱桥的拱轴线形状将影响到主拱圈各截面内力的分布与大小,一般在拱桥设计时,选择拱轴线的原则是尽可能降低由于荷载产生的弯矩。理想的拱轴线是与荷载作用下的压力线重合,这样拱中各截面只有轴力无弯矩。但是因为作用在桥梁上的荷载并不固定,而且主拱圈除受恒载、活载的作用外,还受温度、材料收缩以及拱脚位移等影响,使得设计拱轴线不可能与压力线完全重合。在上述各因素的作用下,现有的拱桥拱轴线将会偏离原设计拱轴线,对拱桥的受力会有所影响。
(三)圬工材料病害
圬工材料的常见病害有风化、蜂窝状孔洞、结壳、变形、表面沉积、脱落、侵蚀、锈迹、粉化等,产生这些病害的原因主要有材料天然存在的微孔隙、相对复杂的化学成分、河水的影响以及外加重荷载和环境等因素等的影响。
二、圬工拱桥常用加固方法
(一)增大截面面积加固法
增大截面加固法是通过增大构件的截面或增大截面的同时增加钢筋来提高原有构件的承载力和刚度的方法。当上部构造基本完好,但是承载能力不能满足要求或需要提高时,一般可采用增加拱肋的方法加固。通常是在原拱肋之间加设新肋。为了使原拱圈与新增拱肋有效地联结成为整体,需要在拱肋顶面预埋锚固钢筋,安装时将预埋钢筋穿透拱圈伸出顶面,与现浇板中的钢筋网焊接。
(二)粘贴加固法
近几十年来,国内外在用化学粘结剂从结构外部粘贴补强材料(钢板、玻璃钢、碳纤维布、芳纶纤维布等)加固桥梁方面进行了大量的研究开发工作。目前常用的粘贴剂是环氧树脂。用环氧树脂粘贴钢板、玻璃钢、碳纤维布、芳纶纤维布等,可以提高构件的抗弯、抗剪能力,降低裂缝扩展的效果。这是一种施工简便,不减小桥梁净空,可在不影响或少影响交通的情况下施工的加固技术。
(三)改变结构体系加固法
通过改变桥梁结构体系达到减少桥梁主拱圈的内力,是拱桥加固改造中一种行之有效的方法。当拱桥的上部结构恒载重量过大,或基础的承载力不足,迫使拱脚产生水平位移或转动,主拱圈产生变形、拱轴线发生变化时,在条件许可的情况下,可以调整拱上建筑的布置,改变原拱桥结构体系,以改善主拱圈的受力状况,达到加固改造,提高原桥承载力的目的。常见的改变结构体系加固方法有梁拱结合体系加固法和转换桥形加固法。
(四)外部预应力加固法
目前,用外部预应力加固桥梁上部结构的方法多用于梁桥,对于拱圈纵向开裂或横向开裂,以及桥台产生位移、拱顶下挠的拱式桥梁,也有用此法加固的工程实例。目前采用的主要有钢板箍套钢筋拉杆加固法,或钢筋混凝土拉杆法。通过顺桥向设置的钢筋混凝土拉杆或钢拉杆施加预应力进行加固,具体施工工艺与后张法预应力梁桥的施工方法相同。采用钢拉杆的加固措施,使桥下净空大幅降低,将会影响通航,故仅用于一般小通航河道上的桥梁。
(五)减轻拱上建筑重量加固法
现有的圬工拱桥多数是采用腹拱式拱上建筑为主体,由于拱上建筑自重较大,恒载重量通常占着很大的比例,特别是实腹式石拱桥,拱上建筑自重更大,主拱圈大部分用于承担恒载自重。因此,可以采取减轻桥梁恒载自重的办法来提高原桥承受活载的能力,如减薄拱上填料厚度或者换填轻质材料,将腹孔的重力式横墙挖空或改造成钢筋混凝土立柱,用轻质桥面系代替笨重的腹拱体系等。
三 结语
本文通过对相关资料和大量工程实例进行收集整理,总结了拱桥拱圈常见的病害及其原因,阐述了目前常见的拱圈加固方法,这对于我们如何充分利用现有的拱式桥梁,对其进行有效的评估、维修和加固改造,使有限的资金发挥更大的效益,具有很大的现实意义。
参考文献:
[1]张树仁,王宗林.桥梁病害诊断与改造加固设计[M].人民交通出版社,2006
中图分类号:S47文献标识码: A
一、国内外研究现状
目前,在世界范围内,桥梁维修、养护、加固的技术己成为交通研究领域中的重要课题。由西方24个发达国家参加的联合国“经济合作与发展组织(OECD)”,于1981 年召开“关于道路桥梁维修管理国际会议”,很多国家对现有桥梁的安全性评价、检查及维修加固等方面提出众多有价值的论文。1980年在巴黎和布鲁塞尔,1982年在华盛顿,都曾召开关于旧桥问题的国际专题讨论会[1]。然而,就石拱桥加固增强理论而言,国内外就此展开的理论研究很少,极少见诸于报告和文献。
20世纪80年代以来,我国在旧桥加固改造技术的研究试验方面进行了大量的工作。交通部在“六五”、“七五”计划期间下达了一系列有关旧桥检测、承载力评定及加固技术的科研课题,举办了多次桥梁维修、养护、加固、改造技术的学术会议,在公路梁桥和拱桥等旧桥承载力的加固改造技术和施工工艺等方面都取得了许多宝贵经验,有不少旧桥改造、加固的成功范例。近年来,由于新材料、新理论和新技术的发展,出现了大量新的加固维修技术,大大提高了旧桥的承载力和通行的可靠性,取得了显著的经济效益和社会效益。
刘健宇在《石拱桥损伤病害分析及维修加固技术研究》文中分析了石拱桥的常见损伤病害产生的原因,包括对主拱圈开裂,桥面破损,防水层破坏或失效和桥墩台基础破坏病害的分析。提出了针对病害的防治加固措施,包括锚喷加固技术,粘贴钢板加固技术,调整荷载压力线加固技术,粘贴高强纤维加固技术,钢筋混凝土套箍封闭主拱圈加固技术,下部结构维修加固方法[2]。
颜向群在《石拱桥常见病害与预防措施》文中认为,石拱桥的病害分为以下四类,主拱圈开裂,腹拱圈开裂,桥面破损,防水层破坏或失效。通过合理确定拱轴系数、重视拱上建筑联合作用, 应用平面杆件系统程序或有限元程序对桥跨做整体内力分析和注重墩台位移与连拱计算来做到主拱圈与拱上建筑高度统一。通过优化材料,优化拱上结构,采用刚性填料,改善防水措施,和合理布置坡、弯石拱桥达到优化构造,消除质量隐患。通过合理设置预拱度,精心设计加载程序与卸载程序和完善施工工艺等措施来确保施工的质量[7]。
二、石拱桥病害防治加固措施
根据国内外在石拱桥病害防治的措施的研究,可以将石拱桥的病害防治加固措施分成两大类,上部结构的防治加固措施和下部结构的防治加固措施。
2.1 上部结构的防治加固措施
2.1.1 增大截面加固法
采用钢筋混凝土复合主拱圈,增大拱圈截面以加固石拱桥承力结构。这种方法主要针对主拱圈发生拱轴线变形、主拱圈开裂等病害而引起整个结构承载力不足或构件局部功能失效而提出的一种方法。该加固技术通过在原主拱圈拱腹和两侧或拱顶增设一层钢筋混凝土加固层,使之形成复合主拱圈,通过复合主拱圈的协调变形、新旧拱圈共同承担荷载,达到增大主拱圈刚度、强度,提高桥梁承载力的目的。
2.1.2 钢筋混凝土套箍封闭主拱圈法
通过沿主拱圈环向周边增设一层钢筋混凝土套箍,形成复合拱圈,用复合拱圈协调变形,共同承担荷载的原理,达到增大主拱圈刚度、强度从而提高桥梁的承载力。
2.1.3 锚喷混凝土加固法
喷射混凝土有干式和湿式两种方式。干式喷射混凝土的运输、加水拌和、振捣,均是利用空压机产生的压缩空气通过喷射机使混凝土以连续高速喷向受喷面,并和受喷面形成整体。湿式喷射混凝土所采用的喷射机允许混合料在进入喷射机前或在喷射机中加入足够的水,进行搅拌和均匀,然后再通过送料软管输至喷嘴,喷射到受喷面上。
2.1.4 塞缝灌浆法
塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥砂浆、环氧树脂砂浆,通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内,起到填塞裂缝并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍,产生裂缝的原因很多,也很复杂。结构物一旦出现裂缝,其受力截面发生应力重分布,受力有效截面变小,结构应力增大,承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满,使力的作用、传递尽可能恢复到原状态。灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。通常水泥砂浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥砂浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好。环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。
2.2 下部结构的防治加固措施
2.2.1 高压旋喷桩加固法
高压旋喷桩法是用水泥浆靠高压液流的冲击力破碎土层并与土体混合构成新的固体,通过物理化学反应,使土体整体强度提高,从而提高地基的承载力,减少地基沉降变形,增加应力扩散,达到加固下部的目的。经过处理的土体压缩性明显减小,抗侧向变形能力有所提高。此方法适用于地基补强,既不损坏结构物的上部结构,又不影响桥梁的正常运营。
2.2.2 扩大基础加固法
该方法通过扩大桥梁基础的承压面积,以恢复和提高基础承受荷载后的承载能力。通常在刚性实体基础周围加石砌圬工或混凝土,以增加基础的面积,在新旧基础间增设锚固钢筋,使新旧基础牢固地结合成整体,共同承担荷载。
2.2.3 增补桩基法
在标准基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩并扩大承台,以此提高基础承受活载后的承载力,增加基础稳定性。此方法适用于桩基或钻孔灌注桩。
2.2.4 桥台倾斜位移的治理
对于单孔小跨径桥台,可在两个桥台增设水平支撑梁,如浆砌片石或水泥混凝土支撑梁。为防止因桥台台背土压力太大引起的桥台倾斜,可再增设一道挡墙,以增强挡土能力。对于填土较高而受到较大土压力作用可采取更换台背填土,改善台背填料或者采用旋喷法、水泥桩进行治理。
三、展望
石拱桥病害种类较多,且相互作用、相互关联,对于石拱桥病害的防治措施的选择,应该调查和掌握桥梁的基础资料和实际情况,对全桥病害进行全面细致的调查和分析,正确判断桥梁状态,在确定实际加固整治方案时,应该综合运用各种防治加固措施,不能机械照搬照用单一治理方法应真正做到方案择优、综合治理、修饰美化,达到加固补强的目的。
随着科技的进行,各种新型材料的研发,对于石拱桥病害加固技术的措施也会不断的更新,未来石拱桥病害防治加固措施应该是更注重环保和经济两方面。
参考文献
[1]杨汉文,刘刚新.公路砖石拱桥加固原理及实效分析[J].交通科技.2005(5) .81-82.
[2]刘健宇.石拱桥损伤病害分析及维修加固技术研究[J].山西建筑,2008,34(28):304-306.