中小跨徑橋梁常用加固方法
2012-02-02 來(lái)源：中國(guó)論文網(wǎng)
一、概述
橋梁的生命周期都要經(jīng)歷建造、營(yíng)運(yùn)和老化三個(gè)階段,雖然橋梁建設(shè)初期充分考慮了近、遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的諸多需求,采用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)和材料,但仍然難以擺脫歷史的局限。隨著科技的進(jìn)步,車(chē)輛載重逐漸增大,車(chē)速相繼提高,人們對(duì)行車(chē)的安全性和舒適性也提出了更高的要求。但早期建設(shè)的橋梁,荷載標(biāo)準(zhǔn)低,施工水平差,經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)橋梁病害相繼出現(xiàn),因此舊橋維修和加固便成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題。
目前,世界上發(fā)達(dá)國(guó)家都投入了不小的人力和物力進(jìn)行舊橋加固技術(shù)研究,在興建新橋的同時(shí),仍然十分重視舊橋的利用價(jià)值。我國(guó)現(xiàn)時(shí)期正在大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施,資金需求量大,而要在短時(shí)間內(nèi)重建等級(jí)公路上的危橋,不僅需要大量資金,同時(shí)也有悖于橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。下面筆者就根據(jù)近幾年來(lái)在公路路網(wǎng)改造過(guò)程中,針對(duì)中小跨徑橋梁經(jīng)常采用的一些維修加固方法做一些介紹。
二、錨噴混凝土加固法
錨噴混凝土是指先將錨桿錨入補(bǔ)強(qiáng)部位結(jié)構(gòu)內(nèi),掛設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng),然后再?lài)娚湟欢ê穸鹊幕炷?使其與原結(jié)構(gòu)共同承受外力的組合結(jié)構(gòu)。
此種加固法在漿砌片石板拱橋加固中運(yùn)用較多,目前低等級(jí)公路上的石板拱橋由于早期施工時(shí)未按強(qiáng)度和規(guī)格要求嚴(yán)格選料,砌筑片石時(shí)砂漿不飽滿,砂漿配合比控制不嚴(yán),再加上超重車(chē)輛長(zhǎng)期作用,普遍存在主拱圈片石風(fēng)化、石料大小不一、片石被擠壓碎裂、石料強(qiáng)度不均勻等現(xiàn)象,砌筑砂漿松動(dòng)脫落并存在較多空洞,有的拱圈已發(fā)現(xiàn)縱向裂縫。針對(duì)此種情況采用錨噴混凝土加固既不中斷交通,又能很好地解決這些病害。
錨噴混凝土施工工序:
①將拱圈底面人工打毛,并將污染的砂漿完全鑿除,然后用高壓水沖洗拱底表面;
②在拱圈底面用電鉆打錨筋孔,孔深不得小于10cm,錨筋直徑不得小于12mm,孔內(nèi)灰塵要吹洗干凈,然后用M12號(hào)砂漿或環(huán)氧樹(shù)脂注入孔內(nèi),再插入錨筋,使之粘結(jié)牢固;
③將鋼筋網(wǎng)點(diǎn)焊在錨筋上,焊點(diǎn)不能太少,以免噴射混凝土?xí)r鋼筋移動(dòng);
④?chē)娚浠炷燎跋葘⒐叭Φ酌嬗盟疀_洗濕潤(rùn),然后在表面先噴一層M12號(hào)砂漿,厚度約1cm,再?lài)娚浠炷?使新老混凝土粘結(jié)良好并能填塞片石間孔洞,噴射混凝土后要注意及時(shí)養(yǎng)生。
三、外包混凝土加固法
外包混凝土加固法又稱(chēng)增大截面加固法,是指增大構(gòu)件的截面和配筋,以提高構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度的一種加固方法。此種加固法在增加橋梁橫向聯(lián)系方面應(yīng)用較多,早期修建的橋梁橫系梁或橫隔板尺寸都較小,強(qiáng)度和剛度也較弱,在當(dāng)前較大外荷載作用下, 產(chǎn)生了較大變形,導(dǎo)致橫系梁開(kāi)裂、脫落,無(wú)法有效地橫向分布荷載。此時(shí)采用外包混凝土加固法適當(dāng)增大橫系梁尺寸,隨著橫向聯(lián)系的加強(qiáng),主梁的橫向整體受力性能提高,從而增加了橋梁的承載能力,提高了橋梁的剛度和穩(wěn)定性。
外包混凝土加固施工工序:
①為了加強(qiáng)新、舊混凝土的結(jié)合,應(yīng)對(duì)原構(gòu)件混凝土的缺陷進(jìn)行清理,并將構(gòu)件表面鑿毛;
②當(dāng)采用三面或四面外包加固時(shí),應(yīng)將構(gòu)件的棱角敲掉,同時(shí)除去浮碴和灰塵;
③用高壓水沖洗原混凝土表面,在澆筑混凝土前,在原混凝土表面刷一層水泥漿以加強(qiáng)新、舊混凝土的結(jié)合。
四、粘貼碳纖維布加固法
碳纖維是一種新型材料,具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕以及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)而成為舊橋加固的理想材料。加固混凝土構(gòu)件時(shí),按構(gòu)件的不同受力特點(diǎn),用粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于構(gòu)件表面,實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件變形的約束并由此提高構(gòu)件的承載能力。
此種加固法在增強(qiáng)構(gòu)件抗彎剛度、減少構(gòu)件撓度和約束混凝土裂縫擴(kuò)展方面應(yīng)用較多。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)外形較復(fù)雜,采用外包混凝土或者粘貼鋼板加固法時(shí),施工難度很大,且粘貼鋼板可能會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成損傷,此時(shí)就可以發(fā)揮碳纖維布隨結(jié)構(gòu)外形變化任意施工,從而降低施工難度的優(yōu)點(diǎn)。
粘貼碳纖維布施工工序:
①按加固設(shè)計(jì)要求,對(duì)需要表面處理和粘貼纖維布的部位進(jìn)行放樣定位;
②混凝土表面打磨平整,除去表層浮漿、油污等雜質(zhì),直至完全露出結(jié)構(gòu)新面, 將混凝土表面清理干凈,去除灰塵并保持干燥;
③用一次性軟毛刷或特制滾筒將底膠均勻涂抹于混凝土表面,待膠表面指觸干燥時(shí)即進(jìn)行下一步工序施工;
④混凝土表面凹陷部位用找平膠填補(bǔ)平整,且不應(yīng)有棱角,轉(zhuǎn)角處應(yīng)用找平膠修復(fù)為光滑的圓弧;
⑤按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪纖維布,配制粘貼膠并均勻涂抹于所要粘貼的部位,用一次性軟毛刷或特制滾筒沿纖維方向多次涂刷,擠除氣泡,并使膠水充分浸透纖維布。多層粘貼重復(fù)上述步驟,待纖維布表面指觸干燥時(shí)即進(jìn)行下一層的粘貼。在最后一層的碳纖維布表面均勻涂抹粘貼膠。
粘貼注意事項(xiàng):
①纖維布粘貼施工宜在5℃～35℃環(huán)境溫度條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹(shù)脂的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí), 應(yīng)采取加溫措施;
②用碳纖維布加固混凝土構(gòu)件宜采用薄布多層的粘貼方法,使其與粘接材料充分浸潤(rùn),確保粘接效率。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)各塊件處的應(yīng)力值大小決定碳纖維布的層數(shù)。
五、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法
橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法是指先鑿除原橋鋪裝層后,重新澆筑一層鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層,使其與原橋結(jié)構(gòu)形成整體。利用梁體截面加高,改善橋梁橫向應(yīng)力分布能力,從而提高橋梁承載能力。
由于橋面鋪裝層直接承受車(chē)輛荷載作用, 應(yīng)力集中明顯,再加上中小跨徑橋梁所受應(yīng)力變化和沖擊影響較大。因而它也是最易出現(xiàn)破壞的結(jié)構(gòu)之一,常見(jiàn)病害有:磨耗、露筋、網(wǎng)裂、坑洞等。
原中小跨徑橋梁橫向大都通過(guò)鉸縫進(jìn)行連接,而橋梁設(shè)計(jì)老規(guī)范對(duì)鉸縫未作明確要求,現(xiàn)經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng),已有鉸縫開(kāi)始出現(xiàn)松動(dòng)脫落,減弱或失去橫向傳力功能,這樣就給主梁安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了隱患。
橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法針對(duì)此種病害具有施工簡(jiǎn)便、加固效果明顯的特點(diǎn),尤其適用于中小跨徑的梁式橋。其常用方法是鋪筑鋼筋網(wǎng)與混凝土或鋼筋網(wǎng)與鋼纖維混凝土。鋪筑的厚度和配筋視加固需要而定,一般補(bǔ)強(qiáng)層厚度不小于8cm,以不增加新的恒載為宜,并要注意確保新舊混凝土能成為一個(gè)受力整體。
六、結(jié)束語(yǔ)
以上為中、小跨徑橋梁在常規(guī)加固中經(jīng)常采用的一些方法。由于我國(guó)暫時(shí)經(jīng)濟(jì)能力有限,為保證橋梁安全運(yùn)營(yíng),在一定時(shí)期內(nèi)橋梁維修加固不可避免。
①由于老橋資料不全,實(shí)際受力情況與結(jié)構(gòu)計(jì)算模型也存在一定的差異,所以橋梁加固在設(shè)計(jì)單位嚴(yán)格計(jì)算、施工單位按圖精心施工后,建議仍要對(duì)加固后的橋梁進(jìn)行檢測(cè),作好各項(xiàng)數(shù)據(jù)的詳細(xì)觀測(cè)和記錄,與理論計(jì)算相比較,經(jīng)分析得出安全可靠的結(jié)論后,方能通車(chē)。
②對(duì)橋梁病害處理要貫徹“建養(yǎng)并重”、“預(yù)防為主”的思想。橋梁要進(jìn)行定期檢查和周期性養(yǎng)護(hù),對(duì)發(fā)現(xiàn)的一些小病害要及時(shí)維修,避免病害擴(kuò)大,失去承載能力。
③現(xiàn)時(shí)期橋梁建設(shè)要走可持續(xù)發(fā)展的道路,新建橋梁應(yīng)考慮其可檢測(cè)性、可加強(qiáng)性和可更換性。
