常見橋梁加固技術探析
2015-07-29
1 引言
橋梁的生命周期都要經(jīng)歷建造、營運和老化三個階段,雖然橋梁建設初期充分考慮了近、遠期經(jīng)濟發(fā)展和社會的諸多需求,采用了當時最先進的技術和材料,但仍然難以擺脫歷史的局限。隨著科技的進步,車輛載重逐漸增大,車速相繼提高,人們對行車的安全性和舒適性也提出了更高的要求。但早期建設的橋梁,荷載標準低,施工水平差,經(jīng)過多年運營橋梁病害相繼出現(xiàn),因此舊橋維修和加固便成為一個急需解決的問題。
目前,世界上發(fā)達國家都投入了不小的人力和物力進行舊橋加固技術研究,在興建新橋的同時,仍然十分重視舊橋的利用價值。我國現(xiàn)時期正在大力發(fā)展基礎設施,資金需求量大,而要在短時間內(nèi)重建等級公路上的危橋,不僅需要大量資金,同時也有悖于橋梁建設的可持續(xù)發(fā)展。下面筆者就根據(jù)近幾年來在公路路網(wǎng)改造過程中,針對中小跨徑橋梁經(jīng)常采用的一些維修加固方法做一些介紹。
2 外包混凝土加固法
外包混凝土加固法又稱增大截面加固法,是指增大構件的截面和配筋,以提高構件的強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)系方面應用較多,早期修建的橋梁橫系梁或橫隔板尺寸都較小,強度和剛度也較弱,在當前較大外荷載作用下, 產(chǎn)生了較大變形,導致橫系梁開裂、脫落,無法有效地橫向分布荷載。此時采用外包混凝土加固法適當增大橫系梁尺寸,隨著橫向聯(lián)系的加強,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:
2.1 為了加強新、舊混凝土的結合,應對原構件混凝土的缺陷進行清理,并將構件表面鑿毛;
2.2 當采用三面或四面外包加固時,應將構件的棱角敲掉,同時除去浮碴和灰塵;
2.3 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新、舊混凝土的結合。
3 錨噴混凝土加固法
錨噴混凝土是指先將錨桿錨入補強部位結構內(nèi),掛設補強鋼筋網(wǎng),然后再噴射一定厚度的混凝土,使其與原結構共同承受外力的組合結構。
此種加固法在漿砌片石板拱橋加固中運用較多,目前低等級公路上的石板拱橋由于早期施工時未按強度和規(guī)格要求嚴格選料,砌筑片石時砂漿不飽滿,砂漿配合比控制不嚴,再加上超重車輛長期作用,普遍存在主拱圈片石風化、石料大小不一、片石被擠壓碎裂、石料強度不均勻等現(xiàn)象,砌筑砂漿松動脫落并存在較多空洞,有的拱圈已發(fā)現(xiàn)縱向裂縫。針對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:
3.1 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;
3.2 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號砂漿或環(huán)氧樹脂注入孔內(nèi),再插入錨筋,使之粘結牢固;
3.3 將鋼筋網(wǎng)點焊在錨筋上,焊點不能太少,以免噴射混凝土時鋼筋移動;
3.4 噴射混凝土前先將拱圈底面用水沖洗濕潤,然后在表面先噴一層M12號砂漿,厚度約1cm,再噴射混凝土,使新老混凝土粘結良好并能填塞片石間孔洞,噴射混凝土后要注意及時養(yǎng)生。
4 橋面補強層加固法
橋面補強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強層,使其與原橋結構形成整體。利用梁體截面加高,改善橋梁橫向應力分布能力,從而提高橋梁承載能力。
由于橋面鋪裝層直接承受車輛荷載作用, 應力集中明顯,再加上中小跨徑橋梁所受應力變化和沖擊影響較大。因而它也是最易出現(xiàn)破壞的結構之一,常見病害有:磨耗、露筋、網(wǎng)裂、坑洞等。
原中小跨徑橋梁橫向大都通過鉸縫進行連接,而橋梁設計老規(guī)范對鉸縫未作明確要求,現(xiàn)經(jīng)過多年運營,已有鉸縫開始出現(xiàn)松動脫落,減弱或失去橫向傳力功能,這樣就給主梁安全運營帶來了隱患。
橋面補強層加固法針對此種病害具有施工簡便、加固效果明顯的特點,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,一般補強層厚度不小于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受力整體。
5 粘貼碳纖維布加固法
碳纖維是一種新型材料,具有高強、輕質、耐腐蝕以及施工簡便等優(yōu)點而成為舊橋加固的理想材料。加固混凝土構件時,按構件的不同受力特點,用粘結材料將碳纖維布粘貼于構件表面,實現(xiàn)對構件變形的約束并由此提高構件的承載能力。
此種加固法在增強構件抗彎剛度、減少構件撓度和約束混凝土裂縫擴展方面應用較多。當補強結構外形較復雜,采用外包混凝土或者粘貼鋼板加固法時,施工難度很大,且粘貼鋼板可能會對原結構造成損傷,此時就可以發(fā)揮碳纖維布隨結構外形變化任意施工,從而降低施工難度的優(yōu)點。
5.1 粘貼碳纖維布施工工序:
5.1.1 按加固設計要求,對需要表面處理和粘貼纖維布的部位進行放樣定位;
5.1.2 混凝土表面打磨平整,除去表層浮漿、油污等雜質,直至完全露出結構新面, 將混凝土表面清理干凈,去除灰塵并保持干燥;
5.1.3 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即進行下一步工序施工;
5.1.4 混凝土表面凹陷部位用找平膠填補平整,且不應有棱角,轉角處應用找平膠修復為光滑的圓弧;
5.1.5 按設計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。多層粘貼重復上述步驟,待纖維布表面指觸干燥時即進行下一層的粘貼。在最后一層的碳纖維布表面均勻涂抹粘貼膠。
5.2 粘貼注意事項:
5.2.1 纖維布粘貼施工宜在5℃～35℃環(huán)境溫度條件下進行,并應符合配套樹脂的施工使用溫度。當環(huán)境溫度低于5℃時, 應采取加溫措施;
5.2.2 用碳纖維布加固混凝土構件宜采用薄布多層的粘貼方法,使其與粘接材料充分浸潤,確保粘接效率。設計時根據(jù)各塊件處的應力值大小決定碳纖維布的層數(shù)。
6 小結
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。由于我國暫時經(jīng)濟能力有限,為保證橋梁安全運營,在一定時期內(nèi)橋梁維修加固不可避免。
6.1 由于老橋資料不全,實際受力情況與結構計算模型也存在一定的差異,所以橋梁加固在設計單位嚴格計算、施工單位按圖精心施工后,建議仍要對加固后的橋梁進行檢測,作好各項數(shù)據(jù)的詳細觀測和記錄,與理論計算相比較,經(jīng)分析得出安全可靠的結論后,方能通車。
6.2 對橋梁病害處理要貫徹“建養(yǎng)并重”、“預防為主”的思想。橋梁要進行定期檢查和周期性養(yǎng)護,對發(fā)現(xiàn)的一些小病害要及時維修,避免病害擴大,失去承載能力。
6.3 現(xiàn)時期橋梁建設要走可持續(xù)發(fā)展的道路,新建橋梁應考慮其可檢測性、可加強性和可更換性。
