論公路橋梁的加固與維護(hù)
2015-06-18
橋梁是公路交通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，橋梁功能發(fā)揮的好壞直接決定著公路輸運(yùn)的效果，由于現(xiàn)有公路受到當(dāng)時設(shè)計的局限，已不能適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸量的飛速增長。在用材、維護(hù)、加固等各方面的滯后也嚴(yán)重制約了公路交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，特別是日益增長的車輛負(fù)載和橋梁老化之間的矛盾，使得公路橋梁的檢測和加固迫在眉睫。
一、公路橋梁的加固目的
截止目前，我國危橋總量已達(dá)到相當(dāng)多的數(shù)目。如果要將所有這些存在安全隱患的橋梁全部拆除重建，不僅會因為工期較長影響公路運(yùn)輸?shù)难永m(xù)性，還會耗費(fèi)巨額資金；但換之以舊橋改造和加固維修，則不但可以節(jié)約大量的資金，還可以延長橋梁的使用時限，贏取巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
二、常用的公路橋梁的加固方法
橋梁加固的含義，就是通過一定的措施使橋體或者橋體的某個構(gòu)件的承載能力和使用性能得到改善和提高。主要有以下幾類常用方法：
1.橋面板補(bǔ)強(qiáng)加固法。澆筑補(bǔ)強(qiáng)混凝土可采用干硬性混凝土或鋼纖維混凝土，以減少新澆混凝土的收縮，從而減少新、舊混凝土之間產(chǎn)生的差動收縮力，提高補(bǔ)強(qiáng)效果。
2.增大截面加固。當(dāng)采用增大構(gòu)件截面的方法對橋梁進(jìn)行加固時，保證新舊混凝土面良好的結(jié)合是提高抗彎剛度達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果的關(guān)鍵。因此在施工中應(yīng)采取必要措施，保證新舊混凝土的整體性。新增的鋼筋骨架也必須與原結(jié)構(gòu)的骨架可靠連接，一般通過植筋連接，也可暴露出原結(jié)構(gòu)主筋，采用綁焊連接。對支架進(jìn)行預(yù)壓，可消除支架變形對新澆混凝土與舊橋連接的不利影響。其加載量、卸載量和程序應(yīng)進(jìn)行專門設(shè)計。
3.粘貼鋼板加固法。粘貼用鋼板宜采取工廠加工制作，運(yùn)至現(xiàn)場除銹、清洗后，刷漿粘貼。鋼板易在搬運(yùn)、施工中造成變形翹曲，應(yīng)采取相應(yīng)的防止變形措施。為增加表面極性，改善其粘附能力，對粘貼面應(yīng)進(jìn)行除銹和粗糙處理。其方法是：用電動磨光機(jī)反復(fù)打磨粘貼面，至露出金屬光澤，再用平砂輪打磨拉毛處理，紋道與鋼板受力方向垂直。用丙酮清洗，除去鋼板表面附著的油污和雜質(zhì)，晾干待用。按設(shè)計圖的螺栓孔位置在原構(gòu)件鉆孔時，為避免鉆孔損傷原構(gòu)件鋼筋（及預(yù)應(yīng)力鋼束），可用鋼筋探測儀確定鋼筋位置，為了避開內(nèi)部鋼筋，容許適當(dāng)移動孔眼位置。待黏合面上錨固螺栓孔全部鉆成后，可用透明紙覆蓋在混凝土面上畫出錨栓孔位置，然后覆蓋在鋼板黏合面上用電鉆鉆取相應(yīng)錨栓孔。加固構(gòu)件的黏結(jié)面處理及鋼板的黏結(jié)面處理是最關(guān)鍵的工序，應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行。對于混凝土構(gòu)件的黏結(jié)面，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件表面的新舊、堅實、干濕程度，分別按以下情況進(jìn)行處理：（1）對很舊很臟的混凝土構(gòu)件的黏結(jié)面，應(yīng)先用硬毛刷蘸高效洗滌劑刷除表面油污后用清水沖洗，再對黏結(jié)面進(jìn)行打磨，除去2mm～3mm厚表層，直至完全露出新的混凝土面，并且用壓縮空氣吹除粉塵。（2）對于新混凝土構(gòu)件的黏結(jié)面，可先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去，再用毛刷蘸清洗液洗刷表面，再用清水沖洗，待完全干燥后即可。（3）混凝土表現(xiàn)有松散浮渣要用鋼絲刷除去；混凝土黏貼面凹凸不平的應(yīng)用磨光機(jī)打磨進(jìn)行整平處理，露出新鮮混凝土。經(jīng)處理后的混凝土表面應(yīng)粗糙、平整、潔凈，不得有粉塵、浮渣、油污等雜物。（4）將配制好的膠黏劑用抹刀同時涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板上。為使膠液充分滲透擴(kuò)散在結(jié)合面上，宜先用少量膠液在結(jié)合面上來回刮抹，再抹膠液至所需厚度，且使中間厚邊緣薄，然后將鋼板貼于預(yù)定位置。粘貼后，應(yīng)用手沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘貼密實，否則應(yīng)重新卸下鋼板，重新補(bǔ)膠黏結(jié)。（5）鋼板粘貼好后用錨固螺栓等加以固定，并適當(dāng)加壓，將鋼板與混凝土表面壓實，以膠液剛從鋼板邊沿擠出為度。錨固螺栓一般兼作鋼板的永久構(gòu)件來提高黏結(jié)層抗剪強(qiáng)度。
4.體外預(yù)應(yīng)力加固法。體外預(yù)應(yīng)力筋一般采用無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋材料，其表面涂刷的防腐防銹蝕材料對保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋起到關(guān)鍵作用，因此在運(yùn)輸和安裝過程中不能損傷其表面，如有操作失誤應(yīng)及時處理，防止銹蝕發(fā)生。當(dāng)鋼絞線采用連續(xù)跨布置，而在跨中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)設(shè)在梁底以上位置時，應(yīng)盡可能采用兩端縱向張拉以減少摩擦力損失；當(dāng)鋼絞線在跨中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)設(shè)在梁底以下位置時，可采用一端縱向張拉，但在縱向張拉以后，還應(yīng)利用設(shè)在跨中的張緊螺栓進(jìn)行橫向張拉，以補(bǔ)足由摩擦力引起的預(yù)應(yīng)力損失值。當(dāng)縱向張拉有困難時，也可將跨中轉(zhuǎn)折點(diǎn)架設(shè)在梁底，全部采用橫向張拉的方法，這種方法一般適用于無外觀要求的情況。當(dāng)轉(zhuǎn)向塊之間的距離過長時，鋼束在橋梁受到荷載振動時，鋼束擺動過大和原設(shè)計的線形發(fā)生改變，影響受力效果，因此當(dāng)鋼束體外段長度超過10m時，應(yīng)在中間設(shè)置定位器，固定鋼束位置，保證鋼束線形和受力效果。水平滑塊多用18mm～30mm厚的鋼板焊接而成，如用鑄鐵加工將更為經(jīng)濟(jì)。楔形滑塊常用鋼板制成，并焊接在型鋼斜桿的下端，也可用混凝土直接澆筑在型鋼斜桿的下端。不平滑塊的墊板由于受斜筋分力的作用將一直處于受壓狀態(tài)，因此，水平滑塊的墊板只需用環(huán)氧砂漿粘貼在梁的底面上。施工時應(yīng)先將梁底混凝土鑿除20mm左右，并在混凝土表面抹一層環(huán)氧膠液，再用環(huán)氧砂漿補(bǔ)平，然后用臨時的吊架將支撐板粘貼在梁底。成品束一般自身帶有防腐措施，不需要進(jìn)行專門的防腐保護(hù)措施。當(dāng)采用非成品束或鋼束本身沒有防腐功能時，預(yù)應(yīng)力筋的保護(hù)措施如下：如果是粗鋼筋，可采用二度防銹漆的方法進(jìn)行防護(hù)，也可采用聚乙烯套管進(jìn)行防護(hù)；如果是鋼絞線則事先套入套管，然后采用壓漿處理。同時為防止橋下船只碰撞預(yù)應(yīng)力筋，可采用在預(yù)應(yīng)力筋下加設(shè)鋼板防護(hù)罩進(jìn)行保護(hù)。除了以上方案以外，還有結(jié)構(gòu)性加固、非結(jié)構(gòu)性加固、改變結(jié)構(gòu)體系加固、粘貼纖維復(fù)合材料加固等等方法。然后，最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(diǎn)：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。
三、公路橋梁的加固效果評價與施工要求
橋梁加固與維修技術(shù)需要進(jìn)一步的規(guī)范和完善，需要經(jīng)驗的總結(jié)和技術(shù)的支撐，同時要注意定期對維修加固處理后的橋梁做后期檢測，確保效果。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。應(yīng)在橋梁加固設(shè)計中提供橋體受損調(diào)查表，由施工單位復(fù)核。若未提及，施工單位應(yīng)補(bǔ)齊。除記錄裂縫等受損情況的數(shù)量、長度、寬度、分布位置外，有條件時應(yīng)用鉆孔等方法查明主要部位裂縫深度。對于橋體受損或者老化的發(fā)展趨勢應(yīng)高度重視，如果存在結(jié)構(gòu)性破損，預(yù)示橋梁技術(shù)狀況仍在惡化，可能需要變更原加固方案時，應(yīng)及時反饋意見，研究對策。總之，公路橋梁的加固維修是一門新興的技術(shù)，為了完善和指導(dǎo)橋梁加固技術(shù)的應(yīng)用，需有一整套完善的實用性公路橋梁檢測、評定與加固的技術(shù)規(guī)范，從而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，有法可依。
