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高速公路桥梁荷载等级有限,一般使用的时间较久。在经济和交通事业都得到了迅猛发展的今天,高速公路桥梁在负载的承载上,出现了一些特点:交通量在逐渐增大;重型车辆在增多,超载情况相当严重;超限运输情况越来越多。所以,目前很多高速公路桥梁所承受的实际承载力已经导致了公路桥梁的破损和问题,亟需加固修整。旧桥的加固已经成为当前保证交通运输安全的重要任务。
1.施工前的准备工作控制
整个工程时由很多分部分项构成,它们是整体工程的基础。因此,必须控制各分项工程的质量。在对工程管理的技术人员中,其中可能有一些技术人员有相关经验,但是有一些可能以前并没接触过,这就需要我们监理人员严格控制好分项工程的开工关。
1.1仔细审查施工组织设计
施工组织设计是施工单位针对图纸设计制定的施工工艺和施工方法,是施工单位对项目建设管理的具体体现。也是监理工程师和监督单位管理的重要依据。所以监理工程师必须认真审查施工组织设计,检查确认其可行性和科学性。
1.2推广分项工程试验段制度
国内桥梁加固工程的相关施工技术比较复杂,因为我国的高速公路桥梁工程在1980s年代和1990s年代施工技术力量不强、监督机制也不够健全,因此,每一种类型的桥,甚至每一座桥所适用的加固方法也是不同的。再者,因为部分施工单位在桥梁加固方面的技术还不够成熟,技术人员的技术水平良莠不齐,在实际的施工质量和施工操作时存在较大的差距。因此,对于那些技术比较复杂,施工难度也比较大的分项工程,必须要事前进行试验,尽早发现问题,及时解决。
1.3严格审核安全和文明等施工材料
施工作业必须要在确保安全的前提下,才能顺利完成,安全生产是建筑工程建设的重要内容,也是桥梁加固施工始终需要强调的问题,做好施工生产的安全管理既是监理人员的责任。因此,监理人员应该在工程正式开始投入前,严格检查下列证件是否齐全:
检查各类安全生产文件、现场各分包单位的安全资质和证明文件是否齐全;施工单位提交的施工方案和施工组织设计中的安全技术措施是否妥当;工程施工现场的组织体系和人员配备是否安全;检查新工艺、新技术、新材料、新结构的使用安全技术方案及安全措施是否到位;核查工序交接的检查、分部、分项工程安全检查报告;审核并签署现场有关安全技术签证文件;还要对施工单位提交的环境保护和文明施工措施进行可行性分析,确保万无一失。
2.高速公路桥梁加固工程监理工作要点控制
高速公路桥梁加固工程的重点和要点就是:控制好关键工序和重点部位的质量,并在易出错的地方特别留意,以便确保整体质量。
2.1控制好相关材料的质量
2.1.1新型材料质量控制
公路桥梁加固工程不同于新建工程,加固维修工程中会用到大量的补强胶,所以必须严格控制结构补强胶的质量,如钢板胶、植筋胶、灌缝胶等,对于一些进口的产生要核查原产地的证明书、海关入口证明以及产品合格证等,并且予以严格核对,经过监理见证抽检合格后,方可进场。
2.1.2其他原材料的质量控制
严格控制材料进场关,严格核查材料,按规定分批次进行抽检试验,以质量第一为原则,对于不合格材料坚决不使用,并予以全数退场,并且应该严肃查处。
2.2桥梁加固施工时桥梁平面和高程控制
监理工程师严格控制新拼桥梁的平面,应该确保最终纵向和横向误差不大于20mm。
高程控制必须满足结构受力的需要,要求施工单位对原有桥梁标高必须进行复测。高程调整在支座垫石上调整到位,浇筑支座垫石前必须对旧桥进行高程复查,监理工程师检查无误方能准许施工单位浇筑支座垫石。
严格控制桥梁标高施工实测的部位对于空心板桥和L单跨≤25m的连续梁桥测量支点、跨中点:对于L单跨>25m的连续梁桥测量支点、跨中点和L的1/4跨点。
2.3加固承台、腹板的监理控制
目前很多桥梁都设计为连续刚构结构,因为上部体外预应力束的布置,导致上部结构自重增加较大,需要加宽承台,采用植筋工艺施工,主要涉及到的流程有:放线――钻孔――清孔――钢筋清理――锚固――成品保护――验收。监理人员在实际的监理过程中,要重点控制下列几项:
钻孔前除了了解原设计图纸的钢束及钢筋布置的基础外,还应重点采用钢筋探测仪准确探测钢筋和钢束的位置。根据实际探测结果可适当调整植入筋位置,以防在植筋、凿毛过程中对结构造成较大损伤。
钻孔时钻头不得晃动过大,以免造成倾斜或偏离设计位置。
钻孔时如果遇到钢筋,要命作业人员立即停止,在原钻位附近重新钻孔,且注意新孔与设计孔位置之间净距离要控制在2倍植筋直径内,与将要浇筑的混凝土构件外边距离要≥保护层厚度,而且注意废孔应用砂浆填满。
锚固用的钢筋必须重视做好除锈的清理。
插入钢筋前应做好插入深度的标记,插入钢筋全过程所用时间应小于粘结剂初凝时间,否则应清除粘结剂并重新进行清孔等工序。
插入钢筋后应按粘结剂的产品说明书进行静置养护,硬化后才可进行检验与投入使用。
对埋植好的钢筋应做好保护工作,以防在粘结剂固化时间内钢筋被摇摆或碰撞。
验收时,应检查钢筋的性能情况,并对粘结胶进行检查,控制钢筋的粘结能力,以便粘结达到强度后,方可进行下一步工序。
上述事项并不是监理人员监督过程的全部,但一定要严格控制这些细微的环节。所以,监理人员在工作中应把握好度,指导施工人员做好质量工作以减少返工和施工延误的几率。
2.4墩柱加固监理的质量控制
为了提高桥梁工作变化的截面承载能力,抑制裂缝新的发展,设计在薄壁墩裂缝范围内,采用灌注钢板条的加固方法。钢板条应该宽500mm,厚10mm,间距为10mm。该方法需要先在承台上搭设支架,钻孔植筋,然后在主墩上粘贴钢板并灌胶。灌注钢板条工艺在新建工程中使用较少,主要流程为:混凝土表面处理――钻孔植埋螺栓――安装钢板条――配制结构胶――封边――灌注――进行钢板条表面防腐处理。
在该项目监理过程中,现场施工工人操作容易出现错误,比如在钻孔植埋螺栓的工序上,施工工人不重视图纸,按个人经验操作,螺栓与灌钢板边缘的距离及钻孔孔深的控制随意,监理在检查中发现问题后,立即要求施工单位严格按设计图纸操作,螺栓距灌钢板边缘的距离应控制在5~10cm之间。及时纠正这些错误,才能避免对后期工序质量的影响,以免延误工期。
在安装钢板前,需要对钢板的粘贴面进行打磨除锈和粗糙处理。在实际施工中,施工工人通常习惯于初次打磨时把打磨的纹路与钢板受力方向平行了,这样不利于钢板的粘贴。监理人员在巡视检查中发现后马上制止,并纠正了工人的错误,打磨的纹路应该与钢板的受力方向垂直,监理人员的及时发现并要求整改减少了更多的不必要返工延误。 (下转第285页)
(上接第73页)2.5体外预应力索监理的质量控制
使用体外预应力加固,因为接缝及箱梁内存在缺陷和损伤,其内力或应力已经发生重分配,结构的强度和刚度难以准确把握。因此,按设计要求,在加固施工过程中埋设永久性监测点,进行监测和控制,确保结构的安全和加固效果。主要监测内容应重点关注4个方面的变化:主梁应力状态。锚固块、转向块局部应力。张拉预应力时仔细观察裂缝的变化情况。主梁挠度、支点反力。
加固施工监测应严格按照设计单位提供的目标值进行,如实测值与理论目标值出现较大差别时,应立即停止施工并与设计单位联系,找出原因,排除安全隐患,方可进行后续施工。
2.6其他应重视的质量控制要点
在桥梁加固工程监理质量控制中,还应根据加固的具体不同方法将腹板底板贴钢板等施工工艺列入重点控制的范围。其他,如裂缝处理、蜂窝麻面的修补、管道补压浆、桥面铺装等也是桥梁加固工程质量控制的关键地方,监理人员要在现场监督过程中予以高度重视。
2.7安全监理
桥梁加固工程安全监理的控制面广、动态性强、分散性强,所以监理工程师既要审核相关的安全文件,又要对各工序安)全情况进行跟踪监督,所以在施工过程中监理工程师应对以下内容严格控制:
是否落实安全生产责任制度、规章制度和操作规程,是否确保了安全生产费用的有效使用。
是否配备了一定数量符合要求的专职安全生产管理人员,并按照要求进行现场安全监督。
各项作业是否按照规范操作,并设置安全警示标志和说明。
是否在施工现场建立了消防安全责任制度,确定消防安全责任人,制订了各项消防安全考核制度和操作规程。
是否对分包单位实施安全生产管理,分包单位是否服从总承包单位的安全管理。
检查施工现场的安全警示标志。[科]
【参考文献】
2公路桥梁软土地基加固的工艺分析
2.1表层软土处理
2.1.1垫层处理
工艺方法就是对软土层较浅的地段进行铺垫处理,对地基上部进行铺垫,材料为垫砂层。这样可以帮助软土固结,起到的是上部排水的效果。同时砂垫层可以作为填土与下层的土层结合,降低下层土壤中的含水量。这样处理是为了保证填土和地基处理双重效果,同时也可保证施工机械的顺利通行,但是必须考虑施工机械和作业载荷来选择合适的砂垫层厚度。从实际应用上看,如果仅仅采用垫砂层来对软土进行固结,需要的厚度很容易导致成本增加,因此在应用中砂垫层应配合其他固结措施共同来保证软土处理效果。在对砂垫层进行施工时应注意放样,进行摊铺作用时应选择自卸车辆与推土机配合,做到均匀一致。在使用透水性较差的材料作为填料时,应对端部进行妥善处理。
2.1.2浅层排水法
一些软土地基上土质较好但是含水量偏大,因此在处理这样的软土基时可以进行排水处理,利用沟槽等对表层水进行排除,降低地基表层的含水量,保障设备的通行。同时也可发挥沟槽在施工中持续排水的效果,并配合回填透水性较好的材料,维持表层软土的渗透性,并对其进行压实。在布置沟槽的时候应注意利用自然坡度,回填而出现沉降时则应观察坡度改变,制定调整计划。注意防止四周的挖方位置的渗出水进入到填土范围。表层排水工艺应注意加密沟槽增加排水的能力。施工中即便一些沟槽被破坏也可保证排水的效果。沟槽的设置应按照工艺标准执行,宽度在半米左右,深度则应在一米内,填土之前应在沟槽内填入砂砾使之成为盲沟,保证排水持续性。
2.1.3材料铺垫工艺
一些工程中软土地基的分布不均匀,可能会出现沉降以及侧向的位移等情况,此时可以利用铺设材料对软土位置进行加固,强化软土承载力保证机械通过。目的是减少沉降和侧向移位所造成的不安全因素。这样可以提高软土的支撑能力,用于铺设的主要材料是无纺布等。
2.1.4添加剂加固
这样的措施主要是针对粘性土壤,利用添加剂对表层的土壤进行处理,可以有效的改善表层土壤的固结效果,提高抗压缩性和强度等性能。主要是对地基承载能力加以提高,保证机械运行的安全。添加剂通常是生石灰、熟石灰、水泥等。利用石灰作为添加剂就是利用其对水的吸附作用,使之与水反应降低土壤含水量,从而固结成团。同时也可对土体进行加固与稳定,保证软土地基的稳定性。
2.2深层加固工艺
2.2.1加载工艺
加载法就是对软土施加外力,增加软土基的沉降速度,降低软土的孔隙率以及含水量等,使之固结速度加快。提高地基的强度反之填土路面出现大范围沉降。地基固结沉降的方法就是减少孔隙水压提高应力的方法以及地基增加总压法。减少孔隙水压的方法是依靠大气压加载促进固结大气压加载。地基总压是依靠填土的载荷对软土进行挤压。但是加载法会造成软土的形变容易影响周围的地质结构,所以加载的同时应对周围进行围护,降低其影响范围。填土加载的时间和载荷应根据实际的软土性质确定,主要的目标就是对桥梁地基沉降量进行控制,保证施工后地基沉降在可控的范围内。在施工中应注意对载荷施加的速度和稳定性,并对整个压载过程进行观测,因为沉降的效果不是完全可以预判的,应在达到设计标准后停止加载,防止对地基的额外破坏。
2.2.2强夯工艺
强夯工艺是利用重锤对地面的冲击力来减少孔隙率,并挤压排水,从而使得软土加速固结。实践证明强夯后的软土地基可以增加几倍的承载力,压缩的范围可以达到十几倍。其工艺的特点是工艺简单且效果好,同时施工速度快且成本较低,节约材料,只需要简单的机械就可完成对一定范围内的软土基础加固。但是在使用中应注意适应的范围,如饱和淤泥粘土和淤泥等应慎重选择,否则会出现不良的效果。公路桥梁施工乃至公路工程中强夯法较为常见。
2.2.3粉喷桩工艺
粉喷桩是一种深层加固技术,主要是深层搅拌的方式将凝固剂注入到土层中。是一种加固粘土地基的重要方法,利用水泥和石灰等材料作为固化剂,利用机械搅拌机将软土与固化剂强制搅拌,利用固化剂与粘土之间的反应促进粘土硬化,从而成为稳定性较强的地基。此种工艺主要是适应饱和粘土层,对于淤泥质和淤泥质土、粉土、含水量较高的粘土较为有效,加固深度较大。
2.2.4水泥搅拌桩工艺
搅拌桩利用石灰和水泥等材料作为固化剂,通过深层搅拌的工艺与软土结合起到固化软土的效果,固化剂在土层深处和粘土反应,经过一些列的理化反应形成强度高且稳定性较好的复合型地基。水泥搅拌桩的工艺主要是针对粉土、松散砂土等都有较好的加固效果。其优势是施工过程对路堤干扰较小,对扩建工程较为适应。施工前应保证场地平整,如果有低洼凹陷等应进行填土,同时清理场地使得搅拌机械可以顺利就位。
2.2.5竖向排水固结工艺
该工艺将垂直的排水柱设置在粘土地基中,缩短了排水距离,促进地基排水,并加速固结。固结后的软土地基可以增加抗剪强度。垂直排水工艺分为砂井排水和纸板排水。根据砂井的施工工艺方法不同砂井排水可以分为射水式、螺旋式、打入式、振动式等。砂井法在应用中还应与其他方式配合,如加载法或者填土法等。对软土层较厚的地基更为有效,对泥炭质地基相对效果差。使用中如果为了稳定则重点对填土坡下进行处理;为了防止沉降则在路基顶面宽度下进行处理。设计排水砂井时应进行试验与分析,确定处理范围和直径等,分析处理后的沉降程度,如果不能满足要求则应进行再次计算。
关键词:
公路桥梁隧道;灌浆法加固;应用
正文:
1.公路桥梁隧道灌浆法加固原理
在实际的公路桥梁隧道施工过程中,经常会出现这样或者是那样的问题,影响到工程整体的使用效果,严重情况下会使得工程项目的寿命大大缩短。所以,对于工程建设来说,落实项目维护工作具有非常重要的意义。一般而言,在公路桥梁隧道当中,会使用灌浆、预应力加固以及钢板等技术来对工程进行维护。在这些技术中,其都有比较明显的优点,但是也都要缺点存在。文章主要针对的是隧道施工中的灌浆法来进行分析。在施工过程中,灌浆法的而应用日益广泛,其忒单是施工便利,并且经济型较高。在灌浆法中,依据合适的比例,对材料进行搅拌,然后再注入到裂缝当中,对裂缝形成封堵,从而使得工程的强度大大提高。通过灌浆法的作用机理分析,可以发现在灌浆法中,其主要依靠的是利用灌注的方式,使得裂缝中形成稳定的浆柱,从而使得工程的结构的物理性质得到大大的改善。通过这样能够使得工程表面的承载能力大大的提高,降低工程的沉降量,达到保护工程的重要目的。
2.公路桥梁隧道施工的裂缝产生原因及形态
2.1公路桥梁隧道施工的裂缝产生原因
公路桥梁隧道施工中,由于受到外部环境的影响,如温度、地质条件等。给施工中带来的温差、湿度等的变化,造成混凝土等结构带来了压力,长期造成了变形、裂缝等情况的发生;施工过程中,由于施工技术的不到位或者施工环节的疏漏,使得施工标准没有达标,造成了公路桥梁隧道内部结构的不稳定,导致裂缝的出现;在混凝土浇筑过程中由于温度导致浇筑出现了收缩等情况,带来外部裂缝的问题出现;当公路桥梁隧道施工接近结束的时候一般会出现不均匀沉降,如果混凝土骨料再出现质量不过关的问题,导致含泥沙的量出现多大的情况,导致混凝土强度出现问题,出现裂缝。
2.2裂缝的形态
砌浆脱落。由于公路桥梁隧道的建设施工中,需要砌浆的技术来加固墙体,增强墙面的稳定,因此当砌浆出现脱落的时候,整个墙体不仅破坏了美观,而且也失去了加固的作用。工程稳定性和安全系数遭到了破坏。砌石松动。这时由于公路桥梁隧道工程中的裂缝导致的问题。主要发生的位置在公路、桥梁、隧道的砌石部位。这部分的脱落和松动破坏了公路桥梁、隧道的承重,造成了公路桥梁隧道的坍塌发生的概率加大。墩台裂缝。主要位于公路、桥梁、隧道的柱体支撑部位。当支撑道路的墩台或者柱体出现裂缝后,不仅影响了公路桥梁隧道的使用性能,也危害了交通出行的稳定性与安全性。
2.3蜂窝麻面的问题
蜂窝麻面问题的出现也会影响桥梁的使用安全性能,造成蜂窝麻面的主要原因有以下几点:第一点:在桥梁施工的过程中,由于施工人员没有严格按照施工流程以及规范进行施工,所以会造成蜂窝麻面的情况发生。第二点:模板的表面仍留有水泥混合物的残留物,也没有涂刷隔离剂。第三点:混凝土浇筑的过程中捣鼓不均匀,从而出现两级分化的情况即:捣鼓过度会造成石子及一些粗料容易下落,而捣鼓过于轻盈则会发生疏松情况。
3.灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用要点
3.1公路桥梁隧道灌浆的选择标准
在公路桥梁隧道的施工过程中,灌浆工作应当从质量控制的标准语强度控制的标准两方面来进行考虑。首先是强度方面的控制标准:在灌浆工作完成之后,应当将杂填土的承载能力控制在130kPa左右,淤泥承载能力控制在80kPa,而复合地基的承载能力控制在130kPa左右;其次,是在质量的控制标准方面:在进行灌浆法质量控制的过程中,需要根据公路工程的施工质量控制标准来进行。
3.2浆材的配比
在泥浆中,水泥与粉煤灰是重要的原材料,在实际的施工过程当中,应当先对裂缝的原因进行分析,并依据裂缝的大小程度来对浆材进行配比,并且也要根据工程的实际施工需求来对配比杜进行确定。
3.3扩散半径
在实际的施工过程中,由于地质差异较大,所以在各个公路桥梁隧道的施工过程中,其孔隙率与渗透系数之间也存在着很大的差别,这样的话就会使得计算公式失去其作用。而且在实际的施工当中,应当根据施工经验来对扩散半径进行计算,然后在依据实际的情况来做调整。
3.4灌浆施工操作
在灌浆的施工操作过程中,主要有四个方面的内容:灌浆压力、灌浆量、灌浆孔的深度以及灌浆结束的标准。在实际的操作过程当中,要想使得灌浆能够达到饱和的状态,就需要在整个地基当中浆液能够充满,这样的话才能够对最终的灌浆量进行确定;对灌浆的压力要控制在0.3~0.5MPa的范围之内,如果有特殊情况发生的话,再依据实际情况进行调整。
4.利用灌浆法对公路桥梁隧道进行加固的技术
4.1灌浆施工前的准备
在进行灌浆施工之前,应当先对材料进行调配,主要的材料有黏土、水泥以及混合砂子,与高分子化学溶剂相结合,在配置灌浆材料的过程中,也可以选择水泥灰,这样的话可以使得灌浆的成本大大降低,提高可塑性。在材料配置完成之后,然后需要选择一定的施工段来进行工作,依据实际发生沉降的情况,对灌浆位置进行合理的选择,尤其是对于裂缝比较严重的地方,应当将灌浆用料增加。
4.2根据实际情况确定施工标准
完善的施工标准是指导工程顺利进行的重要基础,所以在实际的施工过程中,应当按照工程规定的质量标准来进行,对基础部分进行加固的时候,应当以施工实际为基础,按照实际情况选择施工标准,如果车流量比较大的话,就应当对其着重考虑,从而对质量控制方案进行合理的设置。
4.3灌浆法施工工艺分析
在实施灌浆工作的过程中,要保证所有操作人员到场,对隧道施工流程先进行交底,首先是需要做好钻孔工作;然后再将浆液注入到裂缝当中,并对其封堵;第三是对灌浆材料进行搅拌;第四是灌浆;第五是等待浆液的凝固;最后是封堵灌浆口。在整个施工过程中,要对每一个环节都要落实到位,并且采取有效的措施对施工质量加以控制,从而保证各个施工环境的衔接能够顺利。在钻孔的过程中,使用的是90mm的钻头,为了避免钻孔过程中出现偏移的情况,应当在钻头进入到粉性土层之后,再将导管导入,然后对孔壁做好保护工作,从而保证黏性土的作用能够有效的发挥。在安放浆管以及孔口封堵的过程当中,应当使用软橡皮材质的包裹,以免在外力影响下出现浆液外流的情况。在实际灌浆的过程中,应当保证搅拌工作的充分与均匀,并且在搅拌的过程当中对水、泥沙以及煤灰的比例加以注重。在实际的灌浆过程中,应当依据一定的顺利来进行操作,一般所采用的措施是自上而下,在灌浆口的位置将浆液缓慢的注入到其中,直到浆液饱满,待浆液在完全凝固之后,将灌浆口进行封堵,一般情况下,浆液会子啊灌浆结束之后的半个小时之内凝固。在封孔的过程中,要对孔的密封性加以注重,从而保证工程整体施工过程的质量。总而言之,在当前社会发展的过程中,公路桥梁工程的建设越来越多,并对其要求也日益提升。所以,在施工过程中应当选择有效的施工技术,保证工程的施工质量与进度。文章通过对灌浆法的应用进行了分析,其能够对工程中存在的裂缝问题有效的解决,降低工程的成本,延长工程的使用寿命,可以大范围的推广。
参考文献:
[1]刘宗炜,周裕涛.灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用[J].黑龙江交通科技,2016,04:129+131.
[2]赵志勇.公路桥梁隧道施工中灌浆法的应用[J].建筑知识,2016,04:171+254.
[3]彭先祥.公路桥梁隧道工程施工中灌浆法加固技术的应用[J].城市道桥与防洪,2016,09:176-177+189+18.
公路桥梁是国家的重要基础设施,是保证各种物资顺利流通的咽喉。其一旦受破坏,修复较困难,需要花费大量的人力、物力、财力,并会造成长时间的交通不便。随着桥梁建设的不断发展,我国大部分公路桥梁已运营数十年,再加上公路运输交通量猛增,运输车辆的载重量加大,大批桥梁的技术状况已不能满足行车安全的需要,公路桥梁养护工作任务越来越艰巨。要坚持按“预防为主,防治结合”的原则,做到以桥面养护为中心,以承重部件为重点,采取有力措施,全面加强公路桥梁养护管理工作,进一步提高公路桥梁养护水平和公共服务能力,确保桥梁运行安全,保障公路畅通。
1当前公路桥梁存在的失养问题及原因
1.1 公路桥梁的自然情况
从目前桥梁使用情况看,有许多桥梁特别是中小桥,桥面铺装混凝土不同程度损坏,使桥面产生坑槽,影响车辆的正常行驶。一些桥面伸缩缝损坏严重,产生桥头跳车,危及行车安全。有些公路早期修建的时候,桥梁伸缩缝为板式橡胶伸缩装置,这种伸缩装置设计结构不合理,抗冲击性能差,橡胶老化快,螺栓易锈蚀,在车辆作用下,很快就产生破坏。因此,公路桥梁桥头跳车较为普遍,尤其在一些软土地基地方更严重,给养护部门带来很大困难。除上述几种病害以外,还有很多,如轻型桥台支撑梁破碎、空心板梁翼缘板损坏等。
1.2 管理体制
当前公路桥梁管理体制中的主要弊端是政企不分、效率低下,从总体上看,随着经济体制改革的深化,日益暴露,缺乏活力和竞争机制,具体表现在:我国的公路桥梁管理机构,既代表政府担负着公路管理的行政职能,同时又承担着公路桥梁养护、施工、设计等生产任务,是政、事、企合一的管理体制。这种体制的弊端是生产按计划安排,经费按人头划拨,大锅饭、铁饭碗、高投入、低产出现象十分严重, 干部职工的竞争意识、忧患意识比较淡薄。影响了公路桥梁的管理,也影响了生产单位的积极性。
2桥梁养护存在的突出问题
目前,公路养护管理单位普遍存在着养路不养桥、重建不重养的思想,造成桥梁失养,表现在以下几个方面:1)中小型桥梁出现桥面不清洁、泄水孔堵塞,晴天过车尘土飞扬,雨天桥面积水,车辆过桥时泥浆四溅。2)桥面不平整,行驶车辆颠簸,影响车速,增加桥梁构件的疲劳,缩短桥梁的使用寿命。3)引道路面与桥衔接处不够平整,导致桥头跳车,行车不顺适,影响车速,降低行车质量,影响桥梁的使用寿命。4)桥梁栏杆残缺不齐和不及时修复的现象在干线或支线随处可见,使行驶在桥上的车辆、行人缺乏安全感,降低交通安全舒适度。5)桥梁构件损坏不及时维修。桥梁投入运营后,由于施工中出现的变位、沉陷空洞、裂缝等毛病,在日常养护中没有及时修补,造成混凝土剥落、钢筋外露锈蚀、活动支座失去活动能力等,此类毛病不及时处理可能酿成大祸。6)养护难度大,桥梁养护和维修经费不足,桥梁检测技术力量薄弱。
3桥面板的维修与加固
3.1 桥面板的修补措施
桥面板出现表面碎裂、脱落或洞穴现象后,必须采取局部修复的方法进行维修。修复时,将破损部分全部凿除再浇筑新混凝土,并注意加强养护。如果桥面板的碎裂和其他损坏特别显著、混凝土质量或施工状况特别不良,需重新浇筑新的混凝土桥面板。
3.2 桥面补强层加固法
在旧有混凝土或钢筋混凝土桥面板上,重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层,这种方法称为桥面板补强层加固法。此法既能修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板,又能加高原有梁板的有效厚度,增加梁板的抗弯能力,改善铰接梁板的荷载横向分布,从而提高桥梁的荷载能力。桥面补强层加固的常用方法有:钢筋网与混凝土、钢筋网与膨胀混凝土、钢纤维混凝土等。
4主梁的维修与加固
4.1 增大截面和配筋加固法
增大截面与配筋加固法,是通过增大构件截面面积或配筋率以提高钢筋混凝上梁的强度、刚度、稳定性的加固方法。该方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。
4.2 外包钢加固法
外包钢加固法,即在钢筋混凝土梁、柱四角或两角包以型钢的一种加固方法,有干式外包钢和湿式外包钢两种形式。该方法能够在基本上不改变原构件截面尺寸的情况下,大幅度地提高其承载力,但用钢量较大,加固维修费用较高。
4.3 粘贴加固法
粘贴加固法,即在混凝土构件外部用结构胶粘贴钢板、钢筋或玻璃纤维布,以提高其承载力和满足正常使用的一种加固方法。该方法可以提高被加固构件的抗弯、抗剪能力,限制裂缝的发展。这种加固方法施工简单、快速、材料消耗较少,不影响结构外形,且施工期短,对生产和生活影响小,所以该种加固方法得到广泛应用,但这种方法对施工工艺要求较高。
4.4 体外预应力加固法
体外预应力加固是指运用预应力原理,在梁的下缘受拉区设置用粗钢筋形成的预应力拉杆或预应力钢丝束,通过张拉对梁体产生偏心预应力,在此偏心压力作用下梁体发生上拱,荷载挠度减小,改善了结构的受力,从而达到提高承载能力的目的。常采用的布筋形式有三种。折线布置(如图3a)所示)时,体系受力合理,并能减小梁的上拱度,但设计与施工难度大;直线布筋时,设计与施工简单,摩阻损失小,但存在上拱度较大的缺点;若采用钢绞线或钢丝束作为预应力筋时,可采用曲线布筋。
4.5 T梁桥截面转换加固
简支T梁桥承载力不足时,将出现桥跨挠度过大、受拉区裂缝过多过宽与裂缝发展过高等一系列刚度不足的现象。对于这类T梁桥,可用T梁截面转换法进行加固。这种方法较其他加固方法具有几个特点:能在桥下施工,不影响桥上车辆的正常通行,且加固工作量小,施工方便、快速,工期短,投资省,加固效果显著,可大幅度提高桥梁的承载能力。
4.6 改变结构体系加固法
不同的结构体系受力特点不同,例如简支梁的跨中弯矩较同跨径的连续梁、拱式或刚架式体系要大得多,体系转换法就是通过改变桥梁结构体系以减少梁内应力,提高承载能力的一种加固方法,这是一种/变被动加固为主动加固0的方法。有四种形式:简支梁变连续梁、加劲梁式叠合梁加固法、改桥为涵加固法、八字撑架加固法。改变结构体系加固法效果好,但往往要在桥下操作,或设置永久设施,因而影响桥下净空,适合在不影响通航及桥梁排洪能力的情况下使用。
5结语
公路桥梁的养护是当前公路养护的一个薄弱环节,加强其养护工作,不仅是整个公路养护的组成部分,更重要的是可以尽量减少和避免危及人民群众生命财产安全、造成巨大损失的事故发生。管理者要及时总结桥梁在运营中易出现的养护问题,即使这些桥梁处于完好状态,也不能忽视。养护好公路桥梁是每个公路工程技术人员和养护人员的职责。养护人员应不断更新知识,不断学习国内外养护先进技术,采取行之有效、科学合理的养护方法为公路建养。
参考文献
在公路使用的过程中,由于多种因素的影响,需要对处于“差”工作状态的桥梁进行应急加固处理,而由于应急加固处理工程本身的特殊性,在选择加固技术时,不仅需要考虑技术本身的使用性能,还需要考虑到技术的便捷性,要求在不中断交通的情况下,选择能够达到加固效果的技术。
一、预应力高强钢丝绳抗弯加固技术
1、技术简介
预应力高强钢丝绳抗弯加固技术是通过在将锚具安装在梁板两端底部,再在锚具上张拉已安装成功的高度低松弛预应力钢丝绳,从而增强结构抗弯性能,达到加固混凝土结构的加固方法,是一种主动抗弯加固方法。该技术通过对材料的合理应用,能够解决增大截面加固、粘钢加固等常用加固方法的工期长、施工繁琐、增加结构自重等技术缺点,实现对混凝土梁的主动式抗弯加固,大幅度提高混凝土梁开裂荷载和最大承载力,同时延性较好,且对原有结构影响小,二次受力构件加固效果明显,同时施工成本更低,在各类桥梁应急加固中有着广阔的应用前景。
2、技术施工工艺
该技术是利锚固于梁底的钢丝绳的拉力传递到待加固混凝土上,从而提高混凝土梁的抗弯承载力,在施工中必须钢丝绳的锚固必须十分可靠,其施工工艺如下:
制作端部锚具固定端部锚座预应力钢丝绳下料与挤压锚头制作开凿板端部槽口端部槽口灌注端部锚固砂浆张拉与锚固预应力钢丝绳浇注端部锚固砂浆和底部防护砂浆
3、施工技术要点
制作端部锚具时需综合考虑钢丝绳数、钢丝绳直径、其承载的拉力荷载及焊需要等,锚具外侧为开口形式,开口宽一般较钢丝绳直径宽0.04mm,深度以有效锚固钢丝绳为宜,锚具的厚度、宽度和长度则分别以焊接需要、受拉力所需强度和梁底宽度确定;固定锚座前,根据设计相关要求对梁底板进行测量放线,确定锚具中心线位置,根据中心线位置进行刻槽后,将刻槽位置打磨成粗糙平面,钻孔并植入全螺纹螺杆。使用黏钢胶涂抹在锚固钢板结合面和混凝土表面,在预定位置黏结钢板并固定,确保结构胶达到设计强度、钢板黏贴牢固后可进行下一工序;根据端部锚具间间距和钢丝绳工作应力计算预估预应力钢丝绳下料长度,使用同一规格钢丝绳在无应力状态下进行现场测量后,确定钢丝绳精确下料长度。按照设计规格制作挤压锚头后,将钢丝绳穿入锚头内孔,进行强力挤压,使其与钢丝绳成为一体,挤压锚头示意如下图1所示:
图1 挤压锚头示意图
按照设计要求,测量放线确定端部锚具在梁板上的中心位置后,沿跨度方向凿出端部槽口,深度与混凝土保护层厚度大致相同;对端部槽口进行凿毛、清理,使用高强度、粘结性能耗的高性能砂浆灌注端部槽口,保持砂浆面与加固构件底部相齐平;将预应力钢丝绳一端穿入端部锚具开口,使用张拉器张拉另一端,从中间向两侧对称张拉,张拉长度满足两端端部锚具间距时,将钢丝绳嵌入锚具开口,锚固挤压锚头;使用高强度、高性能环氧砂浆和具有良好延展性的聚合物砂浆在钢丝绳张拉完毕且可靠固定后,分别涂抹端部锚具和锚具间的钢丝绳位置梁底,覆盖锚具和钢丝绳,完成砂浆涂抹后,使用与梁体颜色相近的涂料涂刷在砂浆表面,以达到美观的效果。
二预应力预应力碳纤维板(CFRP)加固技术
1、技术工艺流程
公路桥梁应急加固中采用预应力CFPR技术时,施工工艺和质量与加固的效果有着直接的关系,合理的施工工艺和可靠的施工质量是保证加固效果的重要基础,该技术施工时工艺流程如下所示:
施工前准备损坏部位复原底涂作业补平作业下层粘接树脂作业粘贴碳纤维片贴片表面处理加工。
2、施工技术要点
施工前做好现场勘察、施工设计等,敲除需修补部位的混凝土水泥表面脆弱部分,凿除混凝土表面剥落、空鼓、腐蚀等出现劣化现象的部位,劣质层较大的部位凿除后使用水泥砂浆进行修复,去除需修补部位的表层污垢,对转角粘贴处进行倒角处理,并打磨成圆弧状,保证需修补部位表明的干燥清洁;将主剂、硬化剂按照一定的比例均匀调和后进行底涂作业,自然风干,1~2d后胶固化后进行下一工序施工;对于不平的部位使用胶进行补平作业,确保混凝土表面平整;使用特定的环氧树脂直接均匀涂抹在混凝土下层表面,按照施工设计要求的尺寸和层数剪裁碳纤维布,由上而下、由左而右地粘贴碳纤维布。
三、体外预应力加固技术
1、技术工艺流程
体外预应力加固的方法有水平拉杆法、下撑式拉杆法和组合式拉杆法,以下撑式拉杆法为例,其工艺如下图2所示:
图2 体外预应力下撑拉杆加固法
施工工序流程为:施工前准备定位防线预应力钢筋的制作与安装端部锚板安装张拉预应力钢筋防火防腐处理
2、施工技术要点
施工前对需加固部位进行清洁处理,按照施工设计要求,测量定位放线,确定梁端转向块、拉紧螺栓及钢筋变折点的位置;根据施工设计要求将预应力钢筋调直后弯折成型,安装并锚固固定;对端部模板进行钻孔,并使用高压气流清孔后,使用结构胶灌注,埋入螺栓,安装锚板后拧紧螺母,使用结构胶嵌填锚板和混凝土连接界面;采用分级张拉的方法对预应力钢筋进行张拉,横向张拉前,先向外侧敲紧转折点处的支撑垫板,初步张拉后,再横向施加预应力。纵向张拉时采用量测预应力筋中距的办法控制各跨预应力张力保持一致,应力达到要求后,固定螺栓;张拉完成后,使用涂刷防火防腐涂料的方法对表面进行防火防腐处理,并使用C30强度混凝土进行包裹。
四、结束语
随着科技水平的不断提高,公路桥梁工程应急加固中的预应力技术也得到不断的完善和发展,新型预应力加固技术不仅能够恢复构件的整体性和刚度,保证桥梁的使用性能和耐久性,提高结构承载力,也有利于减少材料使用量,降低加固工程造价。
参考文献:
一、碳纤维板(CFRP)加固
(一)加固技术。预应力CFRP加固技术主要是针对CFRP加固与体外预应力加固技术的缺陷,综合两种技术优势的加固技术,在对CFRP施加预应力后,能增强桥梁结构的承载力,提高构建抗弯承载力,节省材料,节约维护费用。该技术施工简便迅速,施工时只需将修补部位混凝土表面打磨平整、清洁表面、涂树环氧树脂,将CFRP粘贴后再涂一层环氧树脂,自然养护,即可完成施工,一般适用于构件表面较平整的拉杆对构件或其局部进行加固。
(二)工艺流程。高速公路桥梁应急加固中采用预应力CFPR技术时,施工工艺和质量与加固的效果有着直接的关系,合理的施工工艺和可靠的施工质量是保证加固效果的重要基础,流程准备:施工前准备损坏部位复原底涂作业补平作业下层粘接树脂作业粘贴碳纤维片贴片表面处理加工。
(三)技术要点。施工前做好现场勘察、施工设计等,敲除需修补部位的混凝土水泥表面脆弱部分,凿除混凝土表面剥落、空鼓、腐蚀等出现劣化现象的部位,劣质层较大的部位凿除后使用水泥砂浆进行修复,去除需修补部位的表层污垢,对转角粘贴处进行倒角处理,并打磨成圆弧状,保证需修补部位表明的干燥清洁;将主剂、硬化剂按照一定的比例均匀调和后进行底涂作业,自然风干,1~2d后胶固化后进行下一工序施工;对于不平的部位使用胶进行补平作业,确保混凝土表面平整;使用特定的环氧树脂直接均匀涂抹在混凝土下层表面,按照施工设计要求的尺寸和层数剪裁碳纤维布,由上而下、由左而右地粘贴碳纤维布。粘贴碳纤维布时尽可能避免受力方向搭接,若施工需要,则搭接程度不得
二、体外预应力加固技术简述
(一)技术简介。是当前旧桥加固中应用广泛的一种较新型的桥梁加固技术,特别适用于跨径预应力混凝土连续箱梁和连续丁构箱梁桥的加固。但由于体外索布置在截面外,防腐、保护易受外界的影响,局部及转向区域容易产生应力集中,对锚固的施工要求较高,体外索张拉力较小,对锚具及夹片要求高,且体外预应力筋与混凝土变形不一致,易造成预应力损失,正逐渐被更新型的预应力CFRP加固技术和预应力高强钢丝绳抗弯加固技术所取代。
(二)技术工艺流程。体外预应力加固的方法有水平拉杆法、下撑式拉杆法和组合式拉杆法,施工工序流程为:施工前准备定位防线预应力钢筋的制作与安装端部锚板安装张拉预应力钢筋防火防腐处理
(三)施工技术要点。施工前对需加固部位进行清洁处理,按照施工设计要求,测量定位放线,确定梁端转向块、拉紧螺栓及钢筋变折点的位置;根据施工设计要求将预应力钢筋调直后弯折成型,安装并锚固固定;对端部模板进行钻孔,并使用高压气流清孔后,使用结构胶灌注,埋入螺栓,安装锚板后拧紧螺母,使用结构胶嵌填锚板和混凝土连接界面;采用分级张拉的方法对预应力钢筋进行张拉,横向张拉前,先向外侧敲紧转折点处的支撑垫板,初步张拉后,再横向施加预应力。纵向张拉时采用量测预应力筋中距的办法控制各跨预应力张力保持一致,应力达到要求后,固定螺栓;张拉完成后,使用涂刷防火防腐涂料的方法对表面进行防火防腐处理,并使用C30强度混凝土进行包裹。
三、高强钢丝绳抗弯加固技术
(一)技术简介。预应力高强钢丝绳抗弯加固技术是通过在将锚具安装在梁板两端底部,再在锚具上张拉已安装成功的高度低松弛预应力钢丝绳,从而增强结构抗弯性能,达到加固混凝土结构的加固方法,是一种主动抗弯加固方法。包括待加固混凝土构件、加固系统、高强钢丝绳防护系统等,该技术通过对材料的合理应用,能够解决增大截面加固、粘钢加固等常用加固方法的工期长、施工繁琐、增加结构自重等技术缺点,实现对混凝土梁的主动式抗弯加固。国内有关简支板桥梁应用预应力高强钢丝绳抗弯加固技术的动静态性测试表明,预应力钢丝绳加固可显著提高刚度、减小挠度。在各类桥梁应急加固中有着广阔的应用前景。
(二)技术施工工艺。该技术是利锚固于梁底的钢丝绳的拉力传递到待加固混凝土上,从而提高混凝土梁的抗弯承载力,在施工中必须钢丝绳的锚固必须十分可靠,施工工艺:制作端部锚具固定端部锚座预应力钢丝绳下料与挤压锚头制作开凿板端部槽口端部槽口灌注端部锚固砂浆张拉与锚固预应力钢丝绳浇注端部锚固砂浆和底部防护砂浆
(三)施工技术要点。制作端部锚具时需综合考虑钢丝绳数、钢丝绳直径、其承载的拉力荷载及焊需要等,锚具外侧为开口形式,开口宽一般较钢丝绳直径宽0.04mm,深度以有效锚固钢丝绳为宜,锚具的厚度、宽度和长度则分别以焊接需要、受拉力所需强度和梁底宽度确定;固定锚座前,根据设计相关要求对梁底板进行测量放线,确定锚具中心线位置,根据中心线位置进行刻槽后,将刻槽位置打磨成粗糙平面,钻孔并植入全螺纹螺杆。使用黏钢胶涂抹在锚固钢板结合面和混凝土表面,在预定位置黏结钢板并固定,确保结构胶达到设计强度、钢板黏贴牢固后可进行下一工序;根据端部锚具间间距和钢丝绳工作应力计算预估预应力钢丝绳下料长度,使用同一规格钢丝绳在无应力状态下进行现场测量后,确定钢丝绳精确下料长度。
按照设计要求,测量放线确定端部锚具在梁板上的中心位置后,沿跨度方向凿出端部槽口,深度与混凝土保护层厚度大致相同;对端部槽口进行凿毛、清理,使用高强度、粘结性能耗的高性能砂浆灌注端部槽口,保持砂浆面与加固构件底部相齐平;将预应力钢丝绳一端穿入端部锚具开口,使用张拉器张拉另一端,从中间向两侧对称张拉,张拉长度满足两端端部锚具间距时,将钢丝绳嵌入锚具开口,锚固挤压锚头;使用高强度、高性能环氧砂浆和具有良好延展性的聚合物砂浆在钢丝绳张拉完毕且可靠固定后,分别涂抹端部锚具和锚具间的钢丝绳位置梁底,覆盖锚具和钢丝绳,完成砂浆涂抹后,使用与梁体颜色相近的涂料涂刷在砂浆表面,以达到美观的效果。
中图分类号U44 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)108-0164-02
公路桥梁是交通运输系统的重要组成部分,在交通运输过程中起着非常重要的作用。它沟通了各个地区之间的经济联系,决定了交通系统的荷载和流量。近年来,随着我国交通运输业的不断发展,物流行业的发展以及人民生活水平的提高,行车密度及车辆载重越来越大,使人们对公路桥梁的质量和性能提出了更高的要求,对现代桥梁的施工质量和使用寿命逐渐关心起来。公路桥梁投入使用一定时间后,常常由于设计和施工的欠缺而出现一些缺陷。这些缺陷使公路桥梁交通运输的质量和效率降低,埋下极大的安全隐患,甚至威胁到人们的生命财产安全。如果不采取科学合理的措施对公路桥梁进行维护与加固,将可能影响到整个交通系统正常运行,甚至造成交通运输的中断。本文分析混凝土桥梁结构表层缺陷、混凝土构件裂缝缺陷等公路桥梁缺陷及其产生原因,并对相关的加固修复技术进行探讨。
1 混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因
混凝土桥梁结构表层缺陷主要可分由施工不当等人为因素引起和自然因素引起为两种,其中,施工不当等人为因素引起的缺陷主要有蜂窝、露筋、麻面、空洞等;自然因素引起的有磨损、锈蚀、老化、剥落等。
由人为因素引起桥梁缺陷的影响因素繁多且十分复杂,如水泥、骨料、脱模剂、模板等材料的质量、品种、配比;施工中的各项措施和工艺如混凝士拌制、运输及入模方式、浇筑方式、拆模时间长短和施工缝处理工艺与方法等均有可能出现失误而导致缺陷的产生。
在施工中,混凝土灌注过程中振捣不到位,分层灌注时违规操作,或在混凝土运输时,由于没有进行相应的保护措施渗入泥块和杂物;以及混凝土离析,模板缝隙不严,水泥砂浆流失等因素均可使混凝土桥梁结构表层出现麻面。在进行混凝土桥梁结构施工时,模板缝隙未堵严、支设不牢固或振捣棒碰及模板而使模板移位;钢筋过密、石子扣在钢筋下,使水泥浆不能充满钢筋周围,或钢筋垫块漏放、垫块少而使钢筋紧贴模板,以及保护层处混凝土振捣未能达标都可能产生露筋现象。模板表面粗糙不干净,粘有干硬水泥浆等杂物;脱模剂涂刷不匀或选用脱模剂不当;模板拼缝不严局部漏浆;混凝土振捣不密实或分层厚度控制不好,出现漏振而使气泡未能排出等都会导致空洞。此外,混凝土配合比不当、下料不准确,造成砂浆少石子多或混凝土搅拌时间短拌和不均匀;石子成堆混凝土一次下料过多,未分层振捣等都是导致缺陷产生的因素。
自然因素引起的缺陷主要是由于公路桥梁在使用过程中受到自然因素的影响,如雨水浸入导致钢筋锈蚀膨胀引起剥落,在严寒地区冰冻及干湿交替循环作用,或者受到具有侵蚀性水溶剂的化学侵蚀等。
2 混凝土构件裂缝缺陷及产生原因
桥梁混凝土裂缝及其危害是一个世界性的问题。桥梁工程中易出现的混凝土构件裂缝有以下几种:温度变化产生的裂缝;混凝士收缩引起的网状裂缝;下缘受拉区的裂缝、施加预应力引起的裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝;使用荷载、运梁不当引起的裂缝;台座施工时或基础使用时变形引起的裂缝。混凝土构件的裂缝将产生非常严重的后果,如不及时处理将对桥梁的使用寿命产生影响,严重者将造成桥塌、车毁、人亡事故。
混凝土结构产生裂缝的原因较多,无论是前期的勘察、设计、施工的具体环节,还是在建造完成后存在不当的使用如超荷载等,均有可能导致产生混凝土构件裂缝。裂缝的产生原因从技术层面来看大致可分为两类,一是由外荷载引起的裂缝,称为结构性裂缝。二是混凝土自身应力形成的裂缝,即非结构性裂缝。裂缝产生的主要还与以下四个因素有关:材料性质有关的因素,如水泥的反常凝固和反常膨胀;施工有关的因素,如混合料搅拌不均匀,振捣不充分、施工缝处理不当等;环境条件有关的因素,如湿度的变化,构件内外温度的差异、高温熏烤、化学腐蚀等;构造、超过设计荷载以外的荷载,截面尺寸及钢筋用量不足等。
3 桥梁墩台常见缺陷
桥梁墩台基础在常年使用过程中,除了承受上部构造荷载外,还将承受土压力,风力,冰压力和浮力等等各种力的作用,混凝土收缩干燥、内外部温差、气温剧烈变化、日照影响而产生的温度拉应力或是由于冻胀、下沉或外倾而产生开裂等均有可能致使桥梁墩台基础出现问题;另外,由于过桥车辆的日益重型化,密集化,使墩台基出现了不同程度的损坏,产生各种裂缝,如墩台网状裂缝、从基础向上发展至墩台上部的裂缝、翼墙和前墙断裂的裂缝、由支承垫石从下向上发展的裂缝、桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝等等。
4 加固修复技术
公路桥梁产生的大部分缺陷主要是由施工不当导致的,比如蜂窝和空洞的形成就是因为违规操作,未经过充分振捣就继续灌注所导致,一般情况下只要在施工过程中严格要求,注重材质,是完全可以避免这些缺陷的。当这些缺陷出现的时候,常见的补救方法根据具体情况的不同,采用科学合理的方法进行修补。比如可采用橡胶管注入器将采用新型的材料树脂注入到缝中,使其恢复结构强度;对坑洼、麻面等缺陷,可采用树脂砂浆镘抹;对于载荷过高等问题,可采用钢板贴合、增设桁梁等方法恢复或提高构件强度,增加承载力。对砼构件的缺损应用聚合物改性材料修补,以防钢筋锈蚀或进一步损坏。
公路桥梁桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法,支架施工法等。喷射钢纤维砂浆,焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆进行底面加固;采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋进行顶面加固。还可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法,加配钢筋修补法,用柔性表面封闭法修补裂缝,灌浆封闭裂缝修补法等处理桥梁墩台常见缺陷。
5 结论
任何一座公路桥梁的使用过程中,或多或少都带有一定程度的缺陷,而造成桥梁缺陷的成因有很多种。如不加以处理,缺陷将越来越严重,最终危及到桥梁的安全。在对公路桥梁缺陷进行处理时,首先必须深入分析造成公路桥梁缺陷的具体原因,采取科学合理的技术手段对公路桥梁缺陷进行修复加固;更重要的是从设计、施工中去预防缺陷的发生,认真做好建设阶段各个过程的质量控制,彻底地改观这些常见缺陷的出现频率以及影响程度。
参考文献
[1]徐晓光,李晓东.公路桥梁混凝土构件常见外观缺陷及防治措施[J].中国高新技术企业,2011(36).
中图分类号: K928 文献标识码: A
引言:桥梁作为公路的重要组成部分,是交通运输的枢纽,随着交通运输量的提高,行车密度以及车辆载重越来越大,桥梁在交通工程中发挥的重要性与日俱增。当它投入使用一定时间后,往往由于设计的局限和施工的欠缺,使其难以适应日益繁重的交通量,而且随着运输设备的高速发展和车轮负载的不断增长,使桥梁常常处于超负荷运行的状态,从而逐步成为交通运输线上的“瓶颈”。为此,本文针对桥梁在处于超负荷运行状态时成为交通运输的“瓶颈”这一难题,剖析桥梁缺陷成因,存在问题的部位和主要解决的问题。
1.公路桥梁加固的重要性
1.1在公路桥梁使用期间内,任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁,由于当时人们对铺装功能、病害认识有限,往往存在配筋偏小,钢筋直径过细,铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品,不仅受自然环境的影响(如大气腐蚀、温度、湿度变化等),而且还受到使用环境的影响,难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。
1.2从经济上分析,桥梁加固可以节省大量投资,收到良好的社会经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施,不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用;而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成,早期设计施工的高速公的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害;同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,满足现代化交通运输的需求。
1.3同时桥梁的改造和加固,不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平,而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析,旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力,使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
2.混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因
2.1蜂窝:形成这一现象的原因主要是由于施工不当而引起的。通常在进行浇筑混凝土过程中,由于振捣不均匀,很容易引起混凝土产生气泡、蜂窝等。另外,还有在分层灌注混凝土时没有按照相关规定进行,模板在安装过程中不严实,水泥砂浆在浇筑中流失等原因都会使混凝土出现蜂窝的现象。
2.2露筋:在施工过程中,在浇筑过程中,钢筋与模板相隔太过密切,施工人员在使用振捣器或者振捣棒过程中就越加小心翼翼,以致于混凝土振捣不够岩石,从而产生露筋的现象,其主要原因是施工人员没有保证施工的质量。
2.3麻面:在施工过程中,模板在安装之前通常是需要对其进行湿润处理的,但是如果安装时,模板的含水量不够,这样就会使建筑物的表面混凝土的水分被模板所吸收,从而产生麻面的现象。
2.4空洞:由于建筑结构中钢筋的分布相对较为密集,在进行浇筑混凝土过程中往往会被钢筋所限制,而施工人员由于不够细致,对混凝土振捣不足,这就会引起漏浆现象,使混凝土产生空洞。
2.5磨损:在拌制混凝土过程中,由于用料成分不合理,细骨料太多,以致于混凝土的强度没有达到设计的要求,此时,当车辆经过长期的碾压或者水流的冲刷,极大程度上造成桥梁的磨损。
2.6锈蚀、老化、剥落:在采用混凝土敷设保护层过程中,由于保护层过薄,以致于桥梁出现裂缝。如果没有对齐进行修护,当雨水浸入到裂缝中式,就会使钢筋因锈蚀而剥落。
3.公路桥梁的加固措施
3.1桥面铺装病害维修加固方法
3.1.1局部挖补:对于桥面铺装层局部的坑槽唧浆,可以采用局部挖补的维修措施。
3.1.2 对于铺装层损坏严重的,采用铺装层改造处理:①剔除原桥面铺装层至梁顶,并清理干净;②加厚水泥混凝土铺装层,一般采用15cm厚C40防水水泥混凝土;③布设双层桥面钢筋网。④植筋。在梁顶植筋,与钢筋网焊接;⑤增设桥面防水层。在放水层施工前对水泥铺装进行凿毛处理,要保证凿毛质量,以水泥混凝土露出粗骨料为准,之后清理干净;⑥摊铺4~5cm厚AC-13改性沥青混凝土。
3.2伸缩缝病害维修加固方法
伸缩缝更换与新建桥梁伸缩缝安装方法基本相同,这里主要介绍不同点:①剔除原有混凝土要彻底,不能有松散的混凝土,锯缝时应注意要把沥青混凝土路面切透,以免开槽时缝处的沥青混凝土有松动;②锚固钢筋的处理。尽量保留原梁体的预埋钢筋,但是维修更换中,能够利用的钢筋较少,这就要通过植筋补齐,植筋一般采用φ16二级钢筋,要保证植筋深度和强度;③增设钢筋网。④桥面钢筋网伸入到伸缩缝混凝土中,并与伸缩缝锚固环焊接。
3.3混凝土梁体裂缝维修加固方法
当裂缝宽度在超限范围以内时,通常采用裂缝封闭方法进行处理,在这里我重点介绍下当裂缝宽度超限时,裂缝的处理方法。
3.3.1粘贴钢板法:采用环氧树脂或建筑结构胶,将钢板直接粘贴在被加固的钢筋混凝土结构物的受拉区或抗剪薄弱部位,使之与被加固结构物形成整体共同受力,以提高结构的刚度,改善其受力状态,限制裂缝的开展,提高结构的承载力。
粘贴钢板工艺流程如下:钢板制作基底处理卸荷配胶粘贴固定及加压固化检验防腐处理。其中基底处理十分关键,它关系到钢板与被加固混凝土梁体之间的粘结是否牢靠,两者是否能共同工作。
3.3.2粘贴纤维法:它是利用树脂类粘结材料将纤维布(片材)粘贴于混凝土表面,利用其良好的抗拉性能达到结构修补加强的目的。
3.4上部结构横向联系病害维修加固方法
3.4.1 板梁铰缝:对于板梁铰缝损坏、单梁受力的情况,我们通常采取剔除损坏的铰缝混凝土,在铰缝内加设钢筋,同时在相邻板梁间植筋使之彼此连接,然后重新浇注高标号的混凝土。
3.4.2 T梁横隔板:T梁横隔板病害多出现在干接头形式中。
3.4.2.1 干接头改造。我们通常的做法是将干接头改造成湿接头。做法是首先凿除干接头一定范围内的混凝土(视横隔板尺寸而定),然后利用与原横隔板钢筋同规格的钢筋将开焊、断裂的钢筋进行焊接,同时在横隔板下缘再适当增加受力钢筋,然后吊模浇筑水泥混凝土灌浆料(其有免振、快硬、高强的特点)。
3.4.2.2 横向预应力。顾名思义,就是在横隔板处,沿横桥向方向施加一定的预应力,以抵抗过大的弯矩。首先在横隔板处的T梁腹板下缘打孔,穿过螺纹钢筋或钢绞线,设置钢垫板,利用千斤顶等施加设计的预应力,使用锚具进行固定,最后利用环氧砂浆或聚合物砂浆对外露的钢材进行防腐保护,完成对T梁横隔板的加固。
4.结束语
造成桥梁缺陷的成因有很多种,通常都会因为混凝土的施工不当、振捣不足而引起桥梁路基沉降或者变形。随着社会经济的发展,物流运输业也得到相应的发展,此时,大中型运载车辆以及汽车对于桥梁的碾压也就会造成一定的缺陷,长此以往,就会使得桥梁严重变形或沉降。如果政府各部门不及时对其进行养护,就会造成交通堵塞,引起各种各样的问题。本文介绍的修复加固技术,通过多次试验,已经取得非常好的成绩,运用在桥梁当中以作维修之用是可行的。
参考文献:
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A
一、前言
桥梁维修加固的基本概念
养护维修是一项经常性的工作。一发现桥梁产生小的缺陷,就必须及时处理,由养护部门对缺陷进行修理,日常的养护维修对于防止缺陷的产生和扩大具有积极的意义,补强是通过对桥梁构件和重大病害进行彻底整治来提高整座桥梁承载能力作用的加固,称为永久性的加固。为了维持临时通车而采用的临时加大,称为临时性的加固,对旧桥进行拓宽,升高桥面.改桥为涵,全部更换桥梁主要承重构件等工作一般称为桥梁的改建。
二、桥梁病害成因分析
1、单板受力
单板受力是由于桥面铺装破坏,板间铰缝被剪断,梁板间横向连接失效所致,当重车通过单板受力梁板时,使其与两侧梁板上下错动,形成“台阶现象”。单板受力病害的主要成因为:设计铰缝的形式不够合理,铰缝混凝土的浇注质量难以保障,其抗剪效率不高;设计没有虑及铰缝混凝土自身的收缩作用,没有足够重视新旧混凝土间粘结力的弱化作用;铰缝钢筋布置太少,顶板连接钢板抗力不足,使得桥梁横向抗剪能力弱;水泥混凝土桥面铺装层偏薄,横向传递荷载能力较差;运营中,重车荷载反复作用于行车道部位,致使梁板间铰缝受力过大,引起铰缝病害的出现;雨水和除雪盐对混凝土的腐蚀,尤其是混凝土的冻融,使得铰缝更易破坏。另外,对于中小跨径桥梁梁高小,致使铰缝受剪面积小,受剪应力大,剪切效应更为显并,因此单板受力病害发生在中小跨径桥梁的几率最高。
2、钢筋锈蚀
钢筋锈蚀是影响桥梁结构寿命和安全的一个重要因素。钢筋锈蚀主要是发生了电化学反应。钢筋表面致密的氧化膜可使钢筋免受锈蚀。氧化膜的破坏直接导致了锈蚀的发生。混凝土的“碳化”、大气污染以及混凝土过高的cl一含量都使得混凝土中pH值下降,钢筋表面氧化膜处于酸性环境中,逐渐被腐蚀,这样氧化膜便被破坏了。我国很多地区,因工业污染形成的“酸雨”普遍存在,为桥梁中钢筋的锈蚀提供了合适的外部环境。钢筋发生锈蚀时,锈蚀部分的体积可膨胀至原体积的10倍以上,从而对周围混凝土形成挤压,造成混凝土开裂、剥落,使截面有效尺寸减小,导致结构承载力下降。锈蚀的直接后果是钢筋截面积减小,对于以钢筋作为抗拉材料的混凝土桥梁来说,截面积的减小会直接影响结构的抗弯能力。
3、混凝土开裂
混凝土开裂的成因复杂而繁多,一般由荷载、温度变化、基础变形、钢筋锈蚀、施工材料质量等因素引起的,甚至是多种因素相互影响,现对钢筋砼简支梁桥梁体结构裂缝的种类及成因作如下总结:
(1)网状裂缝。此种裂缝能发生在各种跨度的梁上,裂缝比较细小,宽度约0.03~0.05mm,用手触及有凸起感觉,其多为砼收缩所引起的表面龟裂,也即当砼表层水分损失快,内部损失慢,产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部砼的约束,致使表面砼承受拉力,当表面砼承受的拉力超过其抗拉强度时,产生龟裂,进一步致使网状裂缝出现。
(2)下缘受拉区的裂缝。此种裂缝多发生于桥梁跨中部,梁跨度越大,裂缝越多,其自下翼缘向上发展,至翼缘与梁肋相接处停止,裂缝间距约0.1—0.2m,宽度约为0.03~0.1mm,其多为砼收缩和梁受扰曲所致。
(3)腹板上的竖向裂缝。该裂缝为最常见也较为严重的一种裂缝。当跨径大于12m时,其裂缝多处于薄腹部分,在梁的半高线附近裂缝跨度较大,一般在0.15~0.3mm;当梁跨径小于10m时,其裂缝较细小,且多数裂缝系由梁肋向上延伸,越上越细,上端未到腹板顶部,其成因多系设计不当、施工质量差、养护不及时或温度及环境条件不良的影响所致。
(4)腹板上的斜向裂缝。该裂缝是钢筋砼梁中出现最多的一种裂缝,且多在跨中两侧,离跨中越远倾斜角越大,反之越小,倾斜角在150~450之间,第一道裂缝多出现在距支座0.5m~1.0m处,裂缝宽度一般在0.3mm以下,该种裂缝的产生多为设计上的缺陷,即主拉应力较计算大,使得砼不能负担而导致裂缝产生,而施工不良又会加快裂缝的产生和发展。
(5)梁侧水平裂缝。该种裂缝多因施工不当引起,如分层灌筑时,间隔的时间太长等。
(6)梁底纵向裂缝。该种裂缝多因砼保护层过薄或掺入氯盐等速凝剂所致。
三、桥梁上部结构加固处理
1、处理裂缝的施工工艺
处理裂缝的施工工艺,其基本思想为灌浆的方法。当裂缝的宽度大于等于0.18 mm时,要对裂缝采用灌浆的方式进行补缝,A级环氧灌缝胶是在裂缝处理中常用的灌浆胶,常用的仪器是T型活塞式弹力补缝器,具体方法是首先将TQ型注浆嘴的位置定位好,分布于裂缝中,对其进行裂缝的补救,将T型活塞式弹力补缝器的TQ型注浆嘴插入到A级环氧灌缝胶中,对活塞进行控制,吸入灌缝胶,再通过手环来控制活塞,使浆液注入到裂缝中去,按照这样的顺序对每个裂缝都灌浆完毕后,次日的任务就是对裂缝的表面进行清理和美化了。
2、处理黏贴钢板的施工工艺
处理黏贴钢板的施工工艺从两方面人手,一方面是对待加固混凝土基面的处理,另一方面是对钢板的处理:首先,要对待加固混凝土基面进行清理,把破碎部分全部清除掉,然后,将基面凿平,再用化学物质丙酮擦一遍,确保基面的整洁;同样,用化学物质丙酮在钢板表面擦拭一遍后,再涂上一层环氧树脂薄浆,准备就绪后,可以用冲击电钻分别对待加固混凝土基面和钢板进行钻孔。
四、高速桥梁下部结构的加固方法
1、扩大基础加固法
扩大桥梁基础底面积的加固方法,称为扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或基础埋深太浅,又是砖石或混凝土刚性实体式的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时,采用扩大基础底面积的方法加固,主要由地基变形计算来加以选定。
2、增补桩基加固法
当桥梁墩台基底下有软卧层,墩台发生沉陷,或墩台采用桩基础,而桩的深度不足,或由于水流冲刷等原因使桩发生倾斜,这些病害都直接影响桥梁结构的正常使用和服务年限。对此,采用增补桩基加固法是一种常用而且有效的方法。这种加固法是在桩式基础的周围补加钻孔桩或打人钢筋混凝土预制桩扩大原承台,以此提高基础的承载力,增强基础的稳定性。
3、钢筋混凝土套箍或护套加固法
当桥梁墩台由于基础埋置深度不够,或因施工质量控制不严等原因,导致墩台开裂破损时,有时会出现贯通裂缝,可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。加固时,一般在墩身上、中、下分设三道围带,其间距应大致相当于桥墩侧面的宽度。每个围带的宽度根据裂缝的情况和大小而定,一般约为墩台高度的1/10,厚度采用10~20cm。当墩台损坏严重,如有严重裂缝及大面积表面破损是、风化和剥落时,则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固。
4、桥台新建辅助挡土墙加固法
由于桥台台背水平土压力过大,引起桥台倾斜,应设法采取平衡桥台后壁土压力的处理方法,在台背之后加建一挡墙,以抵御过大的压力。
5、墩台拓宽法
利用旧桥基础,加宽墩台盖梁挑出的悬臂部分,以便安装加宽的上部结构,此种情况只加宽墩台上部的盖梁,墩台身和基础则不需加固。采用此法加宽墩台时,旧桥墩台基础必须完好、稳定,且需经过承载力验算后才能采用。否则,应在老桥的墩台旁重新浇筑拓宽部分的墩台及基础。
结论
桥梁养护维修的目的是为保持桥梁结构物经常处于良好的工作状态,延长其使用寿命。因此,桥梁养护维修应贯彻“预防为主、防治结合”的原则,结合桥梁病害特点和实际的技术状况,在提高结构安全性和耐久性,充分发挥结构使用效能的同时,最大限度的延长桥梁结构的使用年限。
中图分类号: U448 文献标识码: A
引言:公路工程中道路桥梁的施工是一项系统的、复杂的工程,其施工质量的好坏直接影响着公路工程的最终形成质量和使用性能。因此,必须将施工技术作为整个工程施工中的重中之重,最大限度的减少施工技术出现问题。但是,由于行车荷载量和行车数量越来越大,加上自身结构自重、自然环境的影响,使得道路桥梁承受的荷载量很容易超限,进而引起桥梁病害的出现,所以,必须采取必要的加固措施将桥梁病害最大限度的降低,延长桥梁的使用寿命。
一、公路工程中道路桥梁的施工技术
1、混凝土施工技术
混凝土施工最主要的程序就是混凝土的搅拌、浇筑和振捣。道路桥梁混凝土需使用钢纤维混凝土,对于钢纤维混凝土的搅拌,应先投水泥,再投粗骨料,最后投钢纤维,先干拌再湿拌,采用强制式的搅拌机搅拌,确保搅拌的均匀,避免出现结团。对于钢纤维混凝土的振捣,最好用平板型振动器,若用振捣棒振捣,钢纤维要纵向集束排列,从而抵抗板的各种应力与荷载之间的传递。
2、路基排水施工技术
一般来说,水对道路桥梁具有冲刷、侵蚀的作用,这样就使路基病害的发生率大大增加,因此,必须做好道路桥梁路基排水工作。路基排水可分为地面排水、路面排水。地面排水可通过设排水沟、排水管、边沟、截水沟等方法进行,并采用浆砌片石的加固方法来铺砌防护。路面排水可分为集中排水和分散排水,其主要作用是排除降水从而减少水渗入路面后对路
基边坡的冲刷;集中排水可在路肩的外侧设置混凝土预制板或者现浇拦水袋,分散排水可通过设置排水沟、排水管的方法进行,需注意的是必须对路肩以及边坡进行硬化和加固处理。
3、道路桥梁过渡段的施工技术
对于道路桥梁过渡段的施工,必须做好路段施工填料的选择,对可能用于施工的填料进行实验比,对比后从优选择。对比试验方法为:对填料的液限性和塑性进行测定;用同一种压
实机具对不同的填料进行压实,分析填料压实变数和松铺厚度之间的关系,从而获得各种填料的技术指标,选择最为合适的填料作为桥梁过渡段的填料;考虑到经济因素,可选用本地填料,必须保证填料的渗水性能良好。确定调料后,按照设计填土,在分层填筑的时候,要对每一层填料进行压实,压实厚度不应大于15 厘米。由于土壤碾压用的是压路机,所以必须在保护台身的前提下使压实度达到标准。
4、道路桥梁施工的排水技术
针对排水管道渗水问题,我们可以采取以下应对措施,在进行排水管道渗水的处理方面,首先要做好的是排水管道管材材质的检验,须经过质检部门认证,并且能够提供出力学性能
试验报告单、产品质量合格单等合格证书,在进行安装之前还要对其进行逐一检查,如有问题,及时进行处理,或者是进行修复完,达到施工设计要求,才可重新投人使用,如果没有修复价值,可以进行报废处理;其次,接口填料也要认真挑选,严格按照试验配合比进行,具体的施工环节中要采用针对性的施工技术,确保在施工过程中接口缝内部干净,针对水泥类接口填料。
5、路基填料施工技术
路基填料因为在实际的生产加工过程中其本身成分的差异性而造成不同生产批次和厂家的路基调料的性质存在较大的区别,因此在对路基填料进行选择时,首先应根据道路设计标准和建设施工的实际情况而进行针对性的选择。在路基施工过程中,路基材料含水量的多少作为影响路基压实的重要因素,只有在对填料材料中的含水量进行最佳调整后,才能有效的保证路基压实达到最大的密实度,从而保证公路建设达到设计的标准要求。
二、公路工程中道路桥梁的加固措施
1、上部结构病害的加固
在上部结构病害中,对于T梁横隔板的干接头处病害的加固措施为:
1.1 对干接头进行改造
将干接头改造为湿接头,要将干接头一定范围内的混凝土凿除,然后将与原来横隔板规格相同的钢筋与断裂的钢筋焊接起来,增设横隔板下缘的钢筋,之后可浇灌水泥混凝土。
1.2 施加横向预应力
在T 梁横隔板的下缘打孔,穿过螺纹钢筋设置钢垫板,施加横隔板的横向预应力,然后用锚具进行加固,并做好外露钢筋的防腐保护措施,防腐保护材料可用环氧砂浆、聚合物砂浆等。如果上部结构中的板梁铰缝出现损坏或是出现单梁受力的情况,应剔除铰缝中的混凝土,并增设钢筋,在相邻的板梁处植筋,并将其与铰缝内的钢筋连接,最后浇筑混凝土。需要注意的是,考虑到结构的安全性,在对T 梁横隔板进行加固前,必须清楚病害的严重程度,对其进行材料缺损状况、钢筋外露情况和锈蚀情况、混凝土强度等的检验,从而提高加固措施的科学性和规范性。
2、墩台裂缝的加固
如果墩台出现裂缝病害,首先,要将裂缝封闭。对于重力式墩台的裂缝病害,若造成这种病害的原因是后台土的压力过大,在桥下通道允许的情况下,可适当的增设钢筋,如果桥下通道不允许,则可采用钢板与打砂浆锚杆相夹的方法对其进行加固;如果病害的原因是路基的不均匀沉降,可在地基范围内灌注砂浆,并根据病害的具体情况增设钢板或钢筋砼套箍对墩台进行加固。对于薄壁钢筋砼墩台的竖向裂缝病害,如果砼的实测强度大于C25,可用黏贴钢板加固,当其强度小于C25 的时候,就要对基础做扩大处理,并增设钢筋,以分担墩台的总体荷载。
3、桥面铺装病害的加固
对于桥面铺装层局部的病害,可以采用局部挖补的维修措施;若铺装层损坏严重,必须对铺装层进行改造处理,将原铺装层剔除并清理干净,加厚防水水泥混凝土铺装层,可铺设双层桥面钢筋网,增设桥面防水层,在防水层施工前要进行凿毛处理,以水泥混凝土露出粗骨料为准,清理干净后可摊铺4-5cm 厚的改性沥青混凝土。
4、碳纤维加固
碳纤维加固法,全称为粘贴纤维增强塑料加固法,它通过胶结材料将纤维增强复合材料贴在被加固构件的受拉区段,使它和被加固截面一同抗拉,从而达到提高结构承载性能的要求。这种技术优点很多,比如说高强高效,可以大幅度地提升混凝土结构的延性与承载性能,而且施工简捷,具有很好的耐腐蚀性及耐久性,加固前后对结构的尺寸和外观不构成影响,质量轻,自重少,因此适用范围非常之广。
5、粘钢加固
所谓的粘钢加固方法,就是在钢筋混凝土结构构件承载力不足的区段表面粘贴一定数目的钢板。这种方法能够很好地保护原混凝土构件,施工工艺简单,现场工作量小,而且在方案设计及结构计算方面都非常之简单。但实施过程中,由于钢板重量过大,在操作上有所限制,固化剂在结硬以后,表现出很明显的脆性,粘结的耐久性难以保证,此外,钢板和胶体界面还存在一些潜在的锈蚀。
6、加大截面加固
也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方式:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T 梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长,加固后的建筑物净空有一定减小。
三、结束语
总而言之,公路工程中的道路桥梁施工是一项复杂的、综合的工作,必须将施工技术作为道路桥梁施工的关键环节,在遵守建筑工程中规定的相应技术水平和工艺规范的基础上,根据桥梁工程的实际情况制定最为合适的施工技术操作规范,确保工程的施工质量和施工进度,并及时对桥梁病害采取维修加固措施,从而达到延长道路桥梁使用寿命、方便人们出行、确保公路网的畅通和安全、实现公路运输事业社会效益和经济效益双赢的目的。
参考文献:
Discussion on Highway Bridge Disease Causes and reinforcement technology
Wang Ming-zheng
(Mianyang City, Sichuan Highway Planning Survey and Design Co., Ltd Mianyang Sichuan 621000)
【Abstract】Through on-site investigation more than a dozen roads and bridges, roads and bridges found common diseases, analyze the causes of the disease bridges, elaborated the idea of integrated bridge strengthening technology, also introduced several highway bridges and reinforcement of detection methods, effective and reasonable solution to the highway bridge disease issues of importance.
【Key words】Bridges;Diseases and causes;Repair and reinforcement
1. 引言
随着交通运输事业的发展,交通运输量大度增长,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是型车辆EI益增多,再加上许多桥梁超负荷使用,带来严重的安全隐患。而改造又限于资金的紧缺只能采取投资较少,施工期短,又能缓解当前运紧张状态的维修与加固技术措施。因此,桥梁病的检测与病害成因分析就显得尤为重要。笔者近年来参与多座桥梁检测工作,在此与大家对公路桥梁病害成因及加固技术进行探讨。
2. 公路桥梁常见病害及成因
2008年以来我单位参与完成了绵阳下属区县的几十座公路桥梁的检测及维修加固工作,通过现场勘查、病害分析,查找出了病害产生的原因。实地调查后, 发现桥梁病害主要发生在建设年代久、设计荷载较低的一些桥上,以六、七十年代修建的拱类桥居多;也有个别新桥由于施工质量较差出现病害的。超重车辆是造成桥梁病害的一个重要原因,而缺少养护或养护不当又加速了桥梁的损坏。我们按下部结构、上部结构、桥面系等分类把桥梁病害大致归纳如下。
2.1 下部结构。
实体式墩台多由于基础开裂或沉陷而引起的竖向裂缝或倾斜;柱式或框架式墩台由于受力截面小,在荷载增加过大及基础变位双重影响的情况下,易造成盖梁或立柱产生裂缝,使立柱钢筋锈蚀,因而减小了立柱的有效受力截面,减少其承载能力。
2.2 上部结构。
梁式桥除普遍存在支座老化、倾倒、锈蚀等通病外,主梁受力状况一般良好, 少部分梁体跨中挠度偏大并出现裂缝,梁底混凝土保护层出现开裂脱落等现象。 拱类桥病害偏多,其中石拱桥多产生由于基础沉陷而引起的拱圈横向开裂,而位于半填半挖路段的石拱桥则易产生顺桥向裂缝、侧向外倾等;此外,拱上填料填筑不当或因桥面漏水使其产生膨胀,则容易造成拱上建筑中侧墙的外倾,严重威胁桥梁的稳定。
2.3 桥面系。
桥面行车道铺装层是该路段内桥梁病害的共同特征之一,病害表现为铺装的纵横向裂缝,表面局部呈网裂状,表面有车辙痕迹及规则的纵向起伏波浪,并有少量坑槽出现。引起这一病害的主要原因是冲击荷载,而造成冲击荷载偏大的原因包括车辆超速行驶,台后填土沉降,桥梁承重结构变形,桥面不平整等。另一个原因是桥梁结构本身,如装配式板桥 铰缝破坏,T 梁桥横向联系削弱等,使得行车道铺装的横向变形过大,导致行车道铺装的纵向裂缝出现。第三个原因是行车道铺装结构本身。
3. 公路桥梁维修加固方法
3.1 加大截面加固法。
增大截面加固法是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土,这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。增大混凝土截面一般采用两种方式, 一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。对于第一种方式常用于板桥的加固,一般情况下,除个别板块有严重破坏不能继续使用而需更换外,对配筋率偏低或断面尺寸不足、跨中出现裂纹等病害,可通过加固来确保钢筋混凝土板桥的正常使用。桥面板加固常用植筋加固桥面技术,采用此技术对旧桥面的处理比较简单,一般先进行高压水喷、喷砂、凿毛等简易处理,然后平行旧桥面钢筋,按计算深度钻孔,再将钢筋植入孔内,再采用同级别的混凝土填孔,并浇筑新的桥面层。在混凝土桥面加固中,新旧桥面的连接是个薄弱环节,尤其是界面的抗剪强度。采用植筋技术以后,界面的抗剪强度由三部分组成:界面混凝土内部结合力、界面摩擦力、植筋的抗剪力。由于植入钢筋的影响,界面的抗剪强度大大提高,而且植入钢筋对旧桥面也起到了一定的加强作用。适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。
3.2 型钢粘贴锚固法。
型钢粘贴锚固法的基本思想是用环氧树脂粘结剂将钢板(或槽钢)粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替钢筋,提高混凝土桥梁的承载能力。通常以树脂(一般采用粘结力较好的还氧树脂等)粘接钢板与混凝 土的结构加固法。此方法被广泛应用于建筑、工厂、桥梁等土木工程中。该法施工快速、现场基本无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对桥面交通及桥下 通航影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。由于施工水平施工工艺的差距,使用此方法加固的桥梁往往加固质量差异较大,加固效果 在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平。此方法一般适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
3.3 改变桥梁结构体系加固法。
改变桥梁结构体系加固法通过改变桥梁结构体系来达到提高桥梁承载能力和提高桥梁安全系数的目的。如在简支梁下增设支点或墩台以缩短简支梁的单跨跨径;或将相邻两跨简支梁相连接采用钢筋混凝土联结,使简支梁变成连续梁, 通过减小跨中正弯矩来提高桥梁的承载能力。此外,还可在梁底与墩台间加斜撑来提高桥梁的承载能力。
3.4 粘贴碳纤维增强塑料加固法。
粘贴碳纤维加固技术采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面时碳纤维与原结构形成新的受力整体,碳纤维与钢筋共同承受荷载,降低了钢筋应力,从而使结构达到了加固和补强效果。粘贴碳纤维加固技术的主要特点是: 几乎不增加结构自重和截面尺寸,不改变净空高度,施工方便,对原结构几乎不会造成新的损伤,具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能,根据受力分析可进行多层粘贴进行补强,其方向性也可以灵活掌握。此外碳纤维质地柔软,加固后可用混凝土砂浆涂敷,或根据要求涂装各种颜料,修复补强不留痕迹。可在不改变结构外型的前提下补强各种混凝土结构物,包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、 抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展,增加结构的延性。
3.5 FRP复合材料加固桥梁技术。
20世纪80年代中期,Maier指出复合材料和混凝土梁、板相结合可以极大提高混凝土梁板的强度。
3.6 体外预应力加固法。
体外预应力加固法是指对布置于承载结构主体之外的钢束张拉而产生预应力的后张法。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成。体外预应力技术能大大缩短施工工期。但加固后对原结构外观有一定影响,且不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
3.7 喷涂、 置换混凝土加固法。
喷涂混凝土加固法是在原有结构上喷涂一层高品质的混凝土,以恢复对钢筋的保护,提高已剥离或变质的混凝土强度,提供美观表面的功能,是目前常用的维修加固方法。置换混凝土法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点,通常适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
4. 结束语
由于交通量的增大,荷载等级的提高,以及使用年限等因素,病态桥梁不断增加,故对桥梁维修加固具有重要的社会意义和经济价值。
参考文献
[1] 刘真岩,周建斌. 旧桥维修加固施工方法与实例 [M]. 北京:人民交通出版社,2005.
[2] 杨文渊.徐鼻.桥梁维修与加固.北京:人民交通出版.
[3] 谌润水.胡钊芳等.公路旧桥加固技术与实例[M].北京:人民交通出版社,2001.