道路橋梁加固施工技術探討
2015-06-01
由于橋梁維修加固工作是一項新出現(xiàn)的技術，許多施工工藝是全新的，因此，其工藝的可靠性、可行性、合理性、耐久性等必須經(jīng)過反復的科學試驗和實踐論證且需經(jīng)受時間的考驗。只有在車輛的反復作用下，才能充分驗證是否獲得了預期成效。通過大量實踐，進一步探求其規(guī)律，為改進新工藝奠定基礎。
1 高速公路橋梁的使用現(xiàn)狀及加固的原因
1.1由于缺乏規(guī)范的經(jīng)常性的檢查和維護，在自然環(huán)境和使用環(huán)境的作用下，橋梁的橋面板容易遭到損壞，尤其是瀝青材料鋪裝的橋面或者使用年限較長的橋梁更容易遭到損壞。橋面不平整嚴重影響車輛行駛，車輛行駛不舒適，嚴重的會出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。由于缺乏養(yǎng)護和車輛行駛造成的磨耗，簡支梁的梁端接頭處和掛梁的懸臂掛梁支點處的填縫材料發(fā)生脫落，進而出現(xiàn)大溝槽，引起跳車現(xiàn)象的發(fā)生。跳車處因臨近梁段的嚴重振動導致構件的疲勞增加。若對此不加以改善，勢必將縮短橋梁的使用壽命。許多中、小型橋梁普遍存在因長期無人清掃、整理的問題，橋面不清潔，泄水孔堵塞，下雨時橋面產(chǎn)生積水，車輛過橋時泥水飛濺，影響通行能力。
1.2 在許多失養(yǎng)的高速公路線上都能看到，因機動車交通事故造成的橋面欄桿損壞，沒有及時維修恢復，使橋上交通缺乏安全感，還影響道路美觀。
1.3 許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整、順適，這主要是由于橋頭引道高填土產(chǎn)生不均勻沉降早成的，車輛駛過橋頭時，產(chǎn)生輕微或嚴重跳車現(xiàn)象。橋頭跳車不但影響車速，降低行車舒適性，而且也會影響橋梁使用壽命，嚴重的跳車甚至導致交通事故。
1.4 橋梁在交付使用后出現(xiàn)的空洞、裂縫、沉陷、變位等毛病在日常維修養(yǎng)護中缺乏經(jīng)常檢查與及時修補，致使鋼筋銹蝕，小裂縫發(fā)展成大裂縫，活動支座失去活動能力，混凝土脫落等。對橋梁下部的墩臺、錐坡、護岸，上部構件的背面極少巡視查看，因此問題不能及時發(fā)現(xiàn)，汛期抗洪能力極差，易遭到水毀，所以有的橋梁“小病不治釀成大病”。
1.5 不少中小橋的橋孔水流不暢，橋孔附近河床淤塞。位于城鎮(zhèn)郊區(qū)和工廠附近的橋梁，由于排放大量生活污水和工業(yè)廢水，使橋孔淤塞更為嚴重。
1.6許多橋梁由于建造年限較長，標準較低，橋面窄小。在高速公路的維修改建中，往往路面拓寬，而橋梁沒有相應拓寬改建，形成“瓶頸”，既影響通過能力，又增加行車的危險性。
2 橋梁結(jié)構損傷的分類
2.1橋梁裂縫
橋梁結(jié)構損傷一般都是首先在混凝土中出現(xiàn)裂縫，裂縫在所有的橋梁結(jié)構病害損傷中最常見。裂縫的表征多種多樣，但其出現(xiàn)大都可 從混凝土材料性能的力學機理上尋求解釋。我們知道，混凝土的抗拉強度很低，大致為其抗壓強度的十分之一，另外其極限拉應變也很低(約為0.0001～O.00015之間：而壓應變?yōu)?.0033)，所以受拉是混凝土的最不利工作狀態(tài)。當荷載造成混凝土中主拉應力大于其抗拉強度或使混凝土拉應變大于其極限拉應變時，混凝土就會產(chǎn)生受拉裂縫。
2.2 凍融破壞
混凝土結(jié)構在水飽和或潮濕狀態(tài)下，由于外界溫度正負變化過大而造成結(jié)構混凝土中毛細管和孔隙中水份遇冷結(jié)凍時體積膨脹受阻，在混凝土中產(chǎn)生拉應力，而遇熱時水溶解周邊混凝土應力又松弛下來，就這樣應力不斷反復，使混凝土的疲勞應力降低或超過混凝土的疲勞應力，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕，這一由外界環(huán)境的溫差變化向產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象就稱為凍融破壞。混凝土的含水量和環(huán)境溫度變化是發(fā)生凍融破壞的必要條件。凍融對橋梁結(jié)構的破壞還是比較大的，應引起我們的足夠重視。
2.3 鋼筋銹蝕
眾所周知，放在外面直接暴露于水和氧氣環(huán)境中不受保護的鋼筋會發(fā)生銹蝕。銹蝕過程是一個電化學腐蝕過程，是由鐵與電介質(zhì)溶液接觸形成大量的微腐蝕電池所引起的。當電介質(zhì)溶液的PH值小于4時，腐蝕表現(xiàn)為酸蝕；而PH值為4～10時，腐蝕即為銹蝕；當PH值大于10時，鋼筋表面開始生成一層溶解度很小的氧化保護膜(鈍化膜)這時腐蝕的速度就很低了；當PH值接近12時，這層保護膜變得非常致密穩(wěn)定，使陽極反應難以進行，銹蝕停止。硅酸類水泥在凝結(jié)硬化時，大量生成Ca(OH)2，水泥中含有的硝、鉀、氧化物等能使混凝土中的溶液呈現(xiàn)高堿性，其PH值可達到12.5～13.5，因此處于混凝土中的鋼筋會發(fā)生鈍化，如果外包混凝土層不發(fā)生破壞，鋼筋是不會發(fā)生銹蝕的。在自然條件下，導致鋼筋銹蝕主要有三種途徑：混凝土中鋼筋鈍化膜的人為破壞、混凝土保護層的碳化、氯離子的滲透。
2.4 地基不均勻沉降引起的破壞
地基不均勻沉降表現(xiàn)為橋墩下沉不均勻使橋梁上部結(jié)構的受力模式與設計之初的預想模式不一致，產(chǎn)生了新的應力，上部結(jié)構受到較嚴重的影響，如開裂、撓度過大，局部剝離破壞等等。主要原因是基礎的不均勻沉降、傾斜及滑移等因素，這些因素又與施工方法、地質(zhì)條件及設計者的考慮是否充分密切相關。
2.5 跨中撓度過大
跨中撓度過大，往往伴隨著跨中粱底橫向開裂，墩頂處橋面開裂或腹板斜裂縫，主要原兇是抗彎剛度不夠，如梁高偏矮，腹板偏薄，縱向預應力不足或損失過大。另外使用標準的提高，也是跨中撓度過大的重要原因。
3 高速公路橋梁的加固技術
公路橋梁都是建立在室外的，經(jīng)常受到風吹雨淋的，自然環(huán)境對其產(chǎn)生了很大的影響，其隨著時間的延長必可避免地會被損壞，因此公路橋梁加固是非常必要的。
3.1高速公路橋梁上部結(jié)構的加固技術
?。?）粘貼鋼板加固混凝土技術。（2）當梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時，通常采用增大構件截面、增加配筋、提高配筋率的加固技術。（3）借助高速噴射機械，將新混凝土混合材料連續(xù)地噴射到已錨鋼筋網(wǎng)的受噴面上，凝結(jié)硬化而形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面，增加補強鋼筋，加強結(jié)構的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。
3.2 高速橋梁下部結(jié)構的加固方法
3.2.1 擴大基礎加固法
擴大橋梁基礎底面積的加固方法，稱為擴大基礎加固法。此法適用于基礎承載力不足或基礎埋深太淺，又是磚石或混凝土剛性實體式的情況。擴大基礎底面積應由地基強度驗算確定。當?shù)鼗鶑姸葷M足要求而缺陷僅僅表現(xiàn)為不均勻沉降變形過大時，采用擴大基礎底面積的方法加固，主要由地基變形計算來加以選定。
3.2.2 增補樁基加固法
當橋梁墩臺基底下有軟臥層，墩臺發(fā)生沉陷，或墩臺采用樁基礎，而樁的深度不足，或由于水流沖刷等原因使樁發(fā)生傾斜，這些病害都直接影響橋梁結(jié)構的正常使用和服務年限。對此，采用增補樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種加固法是在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預制樁擴大原承臺，以此提高基礎的承載力，增強基礎的穩(wěn)定性。
3.2.3 鋼筋混凝土套箍或護套加固法
當橋梁墩臺由于基礎埋置深度不夠，或因施工質(zhì)量控制不嚴等原因，導致墩臺開裂破損時，有時會出現(xiàn)貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固。
4 結(jié)束語
橋梁的加固維修技術是最近興起的一門新技術，是二十一世紀公路橋梁施工領域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門科學技術，加速我國舊橋加固或改造技術的研究，不僅能更好地、及時地為現(xiàn)代交通運輸服務，而且能為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟效益和社會效益。然而加固施工工藝相對較復雜，橋梁的加固維修問題已經(jīng)成為世界普遍關注的課題，加固理論、加固方法也是多種多樣，只有遵循一套科學的程序和方法，才能夠達到技術可行、經(jīng)濟合理、結(jié)構安全的目的。
