淺談橋梁加固工程技術(shù)
2015-08-17
0 引言
隨著大型承重車輛的增多，部分橋梁的初始設(shè)計(jì)承重已經(jīng)無法滿足交通運(yùn)輸?shù)囊?，而且我國很多橋梁是上世紀(jì)修建的，一直沿用至今，經(jīng)過長時(shí)間的使用，積累的大大小小的毛病，橋梁加固改造已經(jīng)成為交通建設(shè)的重要內(nèi)容。橋梁加固是指通過措施、施工來提高橋梁構(gòu)件的承載能力和使用性能，其最終目的是為了能夠保證橋梁的正常通行，將一些安全隱患及時(shí)扼殺以提高其運(yùn)行安全性。橋梁作為我國交通建設(shè)的重要組成，其重要性不言而喻，為了能夠保證橋梁的行車能力，提高橋梁的安全穩(wěn)定性，加固工程必不可少。下面筆者就我省情況對(duì)橋梁加固改造進(jìn)行了分析，僅供參考。
1 我省橋梁現(xiàn)狀
我省處于長江影響范圍以內(nèi)，橋梁數(shù)量眾多，但是其中大部分是于上世紀(jì)修建，至今已經(jīng)使用了幾十年，有鑒于當(dāng)時(shí)橋梁施工能力的限制以及較低的設(shè)計(jì)要求，很多橋梁所能承重的荷載已經(jīng)無法跟上時(shí)代的腳步。截止至2012年，我省危橋數(shù)量數(shù)以千計(jì)，總長逾萬米，橋梁加固改造時(shí)間緊、任務(wù)重，是我省交通建設(shè)的重要內(nèi)容。
2 橋梁改造技術(shù)
橋梁改造有局部改造和整體改造，要根據(jù)橋梁的危險(xiǎn)程度來判斷，目前橋梁改造大方向是改造梁體，如果橋梁隱患實(shí)在嚴(yán)重?zé)o法通過結(jié)構(gòu)替代來加固就只有拆除重建。橋梁加固技術(shù)主要有常規(guī)型和預(yù)應(yīng)力型，其中常規(guī)加固技術(shù)又分為三種：
1）利用新的結(jié)構(gòu)代替原有結(jié)構(gòu)的抗力不足；
2）改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力體系,使原結(jié)構(gòu)受力變??；
3）擴(kuò)大增加原有結(jié)構(gòu)面，在原結(jié)構(gòu)上提高強(qiáng)度和剛度。
預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)則是通過對(duì)梁體進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)，來起到改善原結(jié)構(gòu)受力性能的效果。
2.1 常規(guī)加固技術(shù)
2.1.1 增加梁體法
在鑿開梁肋下部保護(hù)層后，使底板的主筋露出，將原有箍筋進(jìn)行切割剔除，再進(jìn)行梁體主筋的加焊，最后在進(jìn)行底部混凝土澆筑，這種技術(shù)的加固原理在于增加主筋的截面，適用于主筋截面較小和橋下凈空較小的橋梁，雖然這種施工技術(shù)不增加梁端高度，保證橋下凈空，但是由于其施工形式屬于半損壞型，對(duì)梁體的影響十分巨大，這就導(dǎo)致了在施工中增加了大量不安全因素，并且在施工中工藝十分復(fù)雜。
2.1.2 粘貼鋼板
粘貼鋼板法是通過對(duì)所需粘貼部位使用鋼板進(jìn)行的表面處理，在結(jié)合環(huán)氧樹脂膠漿將鋼板與混凝土梁體粘貼連接，最后施以加壓處理使鋼板和混凝土表面形成一個(gè)統(tǒng)一整體，以保證橋梁的抗彎、抗剪能力的提高。但這項(xiàng)加固方法的對(duì)粘貼鋼板的工序十分困難，而且需要進(jìn)行滿堂腳手架才能用于施工，一旦施工周期加長就會(huì)增加維修保養(yǎng)的工作量，造成費(fèi)用的增加，而且目前以我國技術(shù)所生產(chǎn)的粘結(jié)材料上看，耐久性是整個(gè)工藝中的一大難題。
2.1.3 粘貼玻璃鋼
在需要加固的部位將粘貼鋼板工序，完成后的表面進(jìn)行清理，再利用環(huán)氧樹脂膠漿將多層玻璃纖維布?jí)轰伋刹Ａт?。最后利用成型的玻璃鋼粘貼在結(jié)構(gòu)下表面。這種方式十分適用于長期有大型及重型車輛通過的橋梁。因?yàn)椴Ａт摽梢岳米陨淼膹椥詫④囕v施于梁體的力進(jìn)行回彈。對(duì)混凝土面起到很好的保護(hù)作用，但是由于在玻璃鋼要低于混凝土表面的彈性模量，所以在雙重荷載作用下容易產(chǎn)生大幅度的變形，在加上玻璃鋼受氣候環(huán)境影響較大，易發(fā)生老化問題。
2.1.4 粘貼鋼筋
在需要加固的部位將粘貼鋼板工序完成后的表面進(jìn)行清理，再利用氧樹脂膠漿將點(diǎn)焊成排柵的鋼筋粘貼在混凝土梁體表面，并對(duì)鋼筋進(jìn)行防銹處理。這就是粘貼鋼筋施工法。這樣做的效果在于增加主梁對(duì)車輛的抗力，以達(dá)到加固的目的
2.2 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)
隨著荷載等級(jí)的不斷提高,橋梁工程逐漸向輕型、大跨度方向發(fā)展,預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛,在今后的橋梁加固中,現(xiàn)有加固技術(shù)可能在很大程度上受到限制,因此,有必要開發(fā)和研究預(yù)應(yīng)力技術(shù)在舊橋改造中的應(yīng)用。 用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固主要是通過后張法中的體外預(yù)應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)的,其施工工藝:體外預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)于砼構(gòu)件的外側(cè),鋼束穿過設(shè)在構(gòu)件端部的擋塊和中部適當(dāng)位置的轉(zhuǎn)向塊進(jìn)行張拉,從而使砼構(gòu)件獲得預(yù)壓應(yīng)力。此法的主要目的是簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力工藝,但結(jié)構(gòu)的受力特性比常規(guī)的粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼差,鋼材用量也較大,目前主要用于較大跨度的橋梁工程或維修加固工程中。下面介紹兩種預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。
2.2.1 下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿法
當(dāng)橋下凈空能夠滿足通車、通航要求時(shí),可采用在梁下設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿的方法進(jìn)行加固。設(shè)計(jì)時(shí)一般采用粗鋼筋作為拉桿,兩端錨固在梁端,中間采用單柱或多柱支撐,使梁受到預(yù)應(yīng)力的作用。施加預(yù)應(yīng)力的主要方法:
1）橫向收緊法。將拉桿分兩層布置于梁底兩側(cè),在靠近梁的支座附近向上彎起,與固定在梁端的錨固板焊接。在拉桿的彎起處用短柱支撐,在縱向每隔一定距離設(shè)置一道撐棍和緊鎖螺栓, 再通過收緊器將拉桿橫向收攏而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力；
2）縱向張拉法。將預(yù)應(yīng)力拉桿沿梁底布置,兩端向上彎起,錨固于梁端,然后直接張拉梁底的水平拉桿, 使拉桿產(chǎn)生預(yù)拉力,梁體因此受到預(yù)應(yīng)力的作用。
2.2.2 預(yù)應(yīng)力體外加固技術(shù)
體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)作為結(jié)構(gòu)加固最有效的手段之一，目前正廣泛地應(yīng)用于舊橋加固方面。
體外預(yù)應(yīng)力分為錨具、體外索、錨固塊及轉(zhuǎn)向塊、減震裝置、施工機(jī)具等5個(gè)組成，有關(guān)說明如下：
1）錨具：由于體外預(yù)應(yīng)力體系僅靠錨固端傳力，因此體外預(yù)應(yīng)力錨固體系的可靠性和安全性比一般體內(nèi)預(yù)應(yīng)力錨固體系要高，尺寸也較大；
2）體外索：多采用無粘結(jié)鋼絞線，環(huán)氧噴涂帶PE的單根鋼絞線具有良好的耐腐蝕性能，非常適用；
3）錨固塊以及轉(zhuǎn)向塊：錨固塊和轉(zhuǎn)向塊必須和原結(jié)構(gòu)有效連接，傳遞應(yīng)力，目前主要鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)型式兩種；
4）減震裝置：用于轉(zhuǎn)向塊與轉(zhuǎn)向塊或者錨固塊與轉(zhuǎn)向塊之間的體外索自由長度較大的位置，主要目的是減少體外索在動(dòng)荷載作用下的振動(dòng)；
5）施工機(jī)具：張拉機(jī)具根據(jù)張拉的要求分單孔千斤頂和整體千斤頂。單孔千斤頂用于施工空間狹小或單孔分絲張拉的體外索，整體千斤頂用于整體張拉的體外索。
預(yù)應(yīng)力體外加固技術(shù)施工案例——箱梁底板索的安裝
底板索效率不是很高，在一些特殊的結(jié)構(gòu)中才會(huì)使用，它的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要設(shè)置轉(zhuǎn)向塊，施工較為簡(jiǎn)單，質(zhì)量能夠得到保證，但是布索位置會(huì)受到一定的限制，所以不是很常用。
施工工序：安裝預(yù)埋鋼管→齒板混凝土澆筑→連接外套管→穿布鋼絞線→對(duì)稱張拉→安裝防震塊→管道壓漿→封錨壓漿。
3 總結(jié)
綜上所述，橋梁工程加固技術(shù)雖然方法各異，但總體方向萬變不離其宗，具體該選用何種方法需要根據(jù)橋梁被破壞的程度以及其周邊水文地質(zhì)情況來決定。湖北省被長江橫跨，江河眾多，橋梁數(shù)量在全國數(shù)一數(shù)二，同時(shí)在建的工程也非常多，橋梁加固改造還是任重道遠(yuǎn)，身為一名相關(guān)技術(shù)人員，需要加強(qiáng)自身對(duì)橋梁加固的理解和認(rèn)識(shí)，掌握多種方法，因地制宜，合理利用，同時(shí)開拓創(chuàng)新新的施工技術(shù)，為我省的橋梁加固而努力，為推動(dòng)我國的橋梁建設(shè)行業(yè)而奮斗。
