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橋梁加固技術(shù)的探討與對策
發(fā)布時間:2014-08-05

  橋梁是公路交通的咽喉,其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通,既有公路中由于受到當(dāng)時局限的設(shè)計、材料、施工加固等各方面的影響,嚴(yán)重制約了公路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展,加上不能適應(yīng)現(xiàn)在交通量飛速增長,使得舊橋檢測和舊橋加固技術(shù)顯得非常迫切。

    1加固目的

    隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展,交通運(yùn)輸量的迅速增長,截止至2000年,我國危橋總長已達(dá)2萬余延米。若將其拆除重建,不僅要耗費大量資金,而且工期也較長;若有計劃、有步驟的對現(xiàn)有舊橋進(jìn)行加固改造,橋梁加固后,可以延長橋梁的使用壽命,用少量的資金投入,使橋梁能滿足交通量的需求,還可以緩和橋梁投資的集中性,為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)和社會效益。因此,加固設(shè)計必須本著“牢固可靠、簡便耐用、經(jīng)濟(jì)適用”的基本原則。

    2加固方法

    加固,簡單來說,就是通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能得到提高,以滿足新的要求。舊橋加固方法可綜合為以下幾類。

    2.1結(jié)構(gòu)性加固

    體外預(yù)應(yīng)力加固法。體外預(yù)應(yīng)力法的加固原理是在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料,通過張拉對梁體產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力,在此偏心壓力作用下,使梁體發(fā)生上拱,抵消部分自重應(yīng)力,減小了結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度、改善了結(jié)構(gòu)受力,能夠較大幅度的提高結(jié)構(gòu)承載力。目前常用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法和外部預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法兩種。

    在合理安排施工流程的情況下,該方法可最大限度地減少對橋上交通的影響,甚至可以在有限開放交通的情況下組織施工,因此近年來國內(nèi)工程實例較多。如301國道盤錦立交主線橋和盤錦立交WH匝道橋的加固。但加固后體外預(yù)應(yīng)力筋的防腐問題一定程度上增加了后期養(yǎng)護(hù)費用,因此,一般不是公路部門的首選加固方法

    粘貼鋼板或碳纖維(CFRP)加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其它薄弱部位,使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體,以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載能力的目的。該方法具有基本不改變原結(jié)構(gòu)的尺寸、施工簡單、技術(shù)可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點,近些年來在鋼筋混凝土橋梁的加固維修中為公路部門廣泛采納,是近幾年應(yīng)用最多的加固方法。如廣州東圃大橋加固。

    碳纖維加固技術(shù)是近幾年內(nèi)才由國外引進(jìn)的一種新技術(shù),因其強(qiáng)度高,耐腐蝕,且施工簡便等優(yōu)點,目前已廣泛應(yīng)用于實際工程中。如廣深高速公路福田互通立交橋加固、107國道(深圳段)洋涌河大橋加固。然而,由于碳纖維本身的一些缺陷,如脆性、耐火性不好等使得這種材料的應(yīng)用受到限制。

    增大截面與配筋加固法。增大截面與配筋加固法一般采用在梁底面或側(cè)面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,從而達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。然而,由于增大截面法在施工過程中全部的作業(yè)需在梁底進(jìn)行,施工難度較大且施工質(zhì)量難以控制,因此,盡管在某些情況下費用并不太大,但以上因素制約了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用,一般用于T型截面梁的加固維修。如河南南陽桐柏淮河大橋加固。

    改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法。改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)整體承載能力的目的,是一種變被動為主動的加固方法。這種技術(shù)具有提高結(jié)構(gòu)承載力,增大結(jié)構(gòu)剛度,減小撓度等優(yōu)點。但該加固方法施工改造時一般要涉及到橋面鋪裝的再處理,增加了改造費用且加固效果受負(fù)彎矩區(qū)施工質(zhì)量的影響較大,目前極少單獨采用。如2003年湖北鄂州涂家咀連續(xù)拱橋(L0=70m)加固、2005年福建蔣樂積善連續(xù)拱橋(L0=30m)加固。

    此外,結(jié)構(gòu)性加固方法還有增設(shè)主梁加固法、錨噴混凝土加固法和增加橫向聯(lián)系加固法等。

    2.2非結(jié)構(gòu)性加固

    鋼纖維混凝土修復(fù)橋面鋪裝層。對橋面鋪裝層的嚴(yán)重破損,可考慮采用鋼纖維混凝土修復(fù)。這種材料具有高強(qiáng)度、抗裂能力強(qiáng),抗沖擊耐磨耗等性能,可延長橋面的使用壽命,在不增加橋梁恒載的情況下,改善梁的結(jié)構(gòu)受力性能。

    伸縮縫的更新改造。在橋梁維修中,以下幾種類型伸縮縫的使用是較成功的。SFP“三防”型伸縮縫在大型橋梁上的應(yīng)用情況良好;仿毛肋伸縮縫在大、中型橋梁的大量使用,效果明顯;TST、FG系列橋梁無縫伸縮縫,在中小行橋梁上也得到廣泛使用。

    2.3U型高橋臺加固

    預(yù)應(yīng)力錨索框架法。該加固法采取在U型橋臺前墻和兩側(cè)墻外加套40厘米的鋼筋混凝土,并在兩側(cè)墻增設(shè)水平預(yù)應(yīng)力索對錨和前墻增設(shè)地錨的方案。該方案適用于不能中斷交通又無法架設(shè)便橋的高橋臺病害修復(fù)。

     錨桿配合鋼筋混凝土抱箍法。該加固法采取臺腔與橋臺基礎(chǔ)持力層進(jìn)行壓漿固化,再打入錨桿與槽鋼抱箍,最后在U型橋臺前墻和兩側(cè)墻外加套25厘米的鋼筋混凝土,新舊墻體采用錨桿連接形成整體。該方案適用于地基承載力不足,且施工處理不到位,造成橋臺前墻下沉。

    2.4橋墩加固

    橋梁下部結(jié)構(gòu)加固的主要目的是提高橋墩的整體承載能力。如橋墩發(fā)生了結(jié)構(gòu)性損傷,可以用外包混凝土、粘貼鋼板或碳纖維的方法進(jìn)行加固。但是對于實體橋墩等橫向剛度比較大的結(jié)構(gòu),其狀態(tài)變化主要是由地基所引起,此時可重點從回填硬土或者對地基進(jìn)行注漿等方法提高其約束橋墩的能力,提高橋墩的整體承載能力。抬樁就是通常使用的一種有效的加固方法,即在舊樁的兩側(cè)各增設(shè)一根樁,并通過植筋擴(kuò)大承臺,共同受力。另一種樁基加固方法鋼筋混凝土套箍。由于下部樁基施工等原因,造成樁基縮徑,采用的加固方法是清除樁體虛浮物,通過植筋后,外抱箍微膨脹混凝土。

    目前,在很多橋梁加固改造中,同一座橋梁,針對不同的部位、不同的構(gòu)件、不同的改造原因同時采用了幾種不同的方法。如宜賓馬鳴溪金沙江大橋的加固,采用了增加構(gòu)件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法;西藏尼木大橋的加固,采用了粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法;紹興斗門大橋的加固,采用了增加構(gòu)件加固法、橋面層補(bǔ)強(qiáng)加固法等等。

    3加固方案選擇

    加固方案與諸多因素有關(guān),常考慮的主要因素:3.1橋梁結(jié)構(gòu)型式;3.2橋位地形、水文、自然狀況;3.3橋梁現(xiàn)狀分析研究結(jié)論;3.4施工技術(shù)水平;3.5能否封閉交通;3.6預(yù)期加固效果;3.7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:不同的加固方法有對應(yīng)的設(shè)計計算方法;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,不可能無限制地提高承載能力;

    4加固效果評價

    橋梁加固應(yīng)在不斷總結(jié)經(jīng)驗和技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上形成專門規(guī)范,同時要重視對加固后的橋梁進(jìn)行檢測和觀察,以確定加固的效果。橋梁加固后的上部結(jié)構(gòu)通常是用靜載或動載試驗,將試驗結(jié)果與加固設(shè)計的計算結(jié)果進(jìn)行對比,來判斷橋梁加固成功與否。但對下部結(jié)構(gòu)而言,不方便進(jìn)行荷載試驗,通過其頻率變化來定量評估橋墩的加固效果。

    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用性公路橋梁檢測、評定與加固成套的技術(shù)規(guī)范,為我國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”。



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