结合实例论述桥梁加固技术的应用

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摘要:本文就桥梁加固的意义、桥梁加固的特点、桥梁加固的基本内容、桥梁加固方法的应用、建议和要求等方面进行的分析。

关键词:桥梁；加固技术；体外预应力筋

1 桥梁加固的意义

旧桥加固改造技术,是针对正在使用的旧桥进行检测、评价、维修、加固或改造等技术的总称。随着交通建设的发展,交通运输量大幅度提高,行车密度及车辆载重越来越大,跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。现役桥梁中有相当一部分已不能满足使用上的要求,这是世界各国所面临的严峻问题。特别是建造年代久远、病害严重的在役桥梁,受人为损坏和自然灾害的频繁影响,桥梁老化情况严重,已不能维持正常使用,不得不采取限重、限速等通行措施,有时甚至不得不关闭旧危桥梁。对有缺陷的桥梁进行安全评估和加固补强,使其恢复正常运行,是交通工程中的重要课题。在我国,20世纪90年代修建的桥梁,设计荷载标准较低,施工工艺和施工方法较为落后, 以及一些超载超重车辆导致相当一部分桥梁成为危桥,加固和维修的任务十分繁重。如果全部重建既不现实,也不科学。实践证明,采用适当的加固技术,对恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力,延长桥梁的使用寿命,是可行的。很多资料显示,当前有些交通发达的国家,桥梁建设重点放在旧桥加固与改造方面,而新建桥梁已降至次要地位。

2 桥梁加固的特点

2. 1 维修加固的标准与设计时所采用的标准不同

由于旧有建筑物的存在,以及未来使用年限要求不同,桥梁加固或改建的标准不可能与设计时所采用的标准完全相同。应在保证行车安全的前提下,根据使用要求和耐久性要求的具体情况,正确掌握和提出加固或改建的有关标准。

2. 2 维修加固的难度比新建桥梁大

维修加固桥梁工作必须在不妨碍交通的条件下进行,所以往往施工较为困难。为此,在桥梁维修加固工作中,应从设计上和施工组织上采取有效措施,尽量减少对交通的影响。

2. 3 桥梁加固应充分利用原有结构

桥梁的维修加固,应在对原有结构进行周密、细致检查评定的基础上,合理利用原有结构,能不更换原有结构的就不更换,能利用旧桥的,要充分利用。

2. 4 桥梁维修加固比新建桥梁有更好的经济效果

桥梁在使用过程中,由于某种原因而产生较大损坏,承载能力降低;或者由于交通运输的日益繁忙,桥梁的承载能力和通行能力受到限制。解决旧桥承载能力和通行能力通常有两种方案:一是拆除旧桥重建新桥的重建法和换下全部旧桥主梁、架设荷载等级高的新梁的换梁法;另一种是采用各种加固措施,并对桥梁拓宽的加固法。前一个方案费时、费力,且造价高,阻碍了交通运行;后者所需费用较少,且不影响交通,一般仅为建造新桥的1/ 10～3/ 10 。所以采用维修加固提高桥梁承载能力和通行能力,是提高现有桥梁经济效益,节省投资,减少人力、物力的重要途径。

2. 5 桥梁加固施工更应注意施工安全

桥梁维修加固施工是在荷载存在的情况下进行的,因此必须保证施工安全,特别是混凝土的修理、凿毛和拆换部分受力构件,均应作出分析评定,必要时,在施工中要加强观测,并采取有效的安全措施。

3 桥梁加固的基本内容

1) 对旧桥上部构件进行加固;2) 对旧桥下部构件进行加固;3) 加宽桥梁的行车道或人行道;4) 加高桥梁上部构造的高度;5)更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构;6) 部分或全部更换桥梁损坏或破旧的结构物。

4 桥梁加固方法的应用

4. 1 增大截面加固法

当采用增大构件截面的方法进行加固时,保证新旧混凝土的良好结合是提高抗弯刚度达到补强效果的关键。因此,设计时应加以周密考虑,并在施工中采取必要的措施保证新旧结构物、新旧混凝土的整体性能共同工作。要将旧的混凝土表面凿毛并用高压水冲洗干净。浇筑混凝土前,原混凝土表面应用新鲜水泥浆或其他界面剂进行处理,以增强结合力。

4. 2 体外预应力法

体外预应力是指对布置于承载结构本体之外的钢束张拉而产生的预应力。体外预应力技术是后张预应力体系的分支,是无粘结预应力结构技术的一种。体外预应力经过20 余年的发展和工程应用,已形成有粘结体外预应力和无粘结体外预应力两种应用体系,有粘结体系的管道的铺面质量及其水密性容易检查和控制,预应力摩阻损失小;无粘结体系的单根无粘结筋的摩阻损失极小,可采用单根张拉工艺,张拉设备体积小,容易操作;预应力筋有多层防护,因此,其耐腐蚀性和防护性安全可靠。另外,在使

用期间可重调预应力值,更换预应力筋方便。

4. 3 粘贴碳纤维增强塑料加固法

粘贴碳纤维加固技术是采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面时碳纤维与原结构形成新的受力整体,碳纤维与钢筋共同承受荷载,降低了钢筋应力,从而使结构达到了加固和补强效果。粘贴碳纤维加固技术的主要特点是:几乎不增加结构自重和截面尺寸,不改变净空高度,施工方便,对原结构几乎不会造成新的损伤,具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能,根据受力分析可进行多层粘贴进行补强,其方向性也可以灵活掌握。

4. 4 粘贴钢板加固法

以树脂粘结钢板与混凝土的结构加固法,被广泛用于建筑、工厂、桥梁等土木工程中。该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平。

适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。因此,施工时,要彻底清理干净加固结构表面,选择合适的胶粘剂,严格按照施工工艺进行施工。

5 桥梁加固实例

某高速公路六跨箱形梁桥,运行数载以后,桥南半幅第一、五跨箱梁腹板斜裂缝较多,第三、五跨箱梁腹板斜裂缝较严重,尤其第五跨贯穿底板裂缝最多,裂缝与水平方向夹角约30°～45°,其他各跨情况较好,裂缝以主拉应力引起的混凝土开裂为主,裂缝宽度较宽。桥北半幅裂缝主要分布在墩台附近,裂缝与水平方向夹角约30°～45°,裂缝以主拉应力引起的混凝土开裂为主,北幅桥梁状况较好于南半幅桥梁。北半幅桥体存在多处混凝土崩落现象,形成原因在于局部混凝土开裂后,钢筋遇水产生锈蚀,锈蚀膨胀引起混凝土崩落。鉴于目前情况,决定对该桥实施加固。经过综合对比,选用体外预应力法改善箱梁腹板的主拉应力情况,避免裂缝进一步发展来提高桥梁的承载能力,减小结构跨中的挠度。

6 建议和要求

在役桥梁的补强加固是桥梁工程中的重要组成部分。对于大量存在质量安全隐患的桥梁,如果拆除重建,不但资金耗费巨大,而且造成长时间中断交通。如能采取有效的加固维修措施,恢复和提高它们的承载能力,消除质量隐患,使其能够继续服役,将会带来巨大的社会经济效益。旧桥的补强加固比新建桥梁难度更大,需要技术人员通过对旧桥的实际情况进行评估。因此,应高度重视公路旧桥的管理工作,加大资金投入,使其保持良好的工作状态,确保公路运输安全。经验表明,在役桥梁加固所用的资金仅是新建桥梁的10 %左右,所以桥梁安全评估和加固补强必将成为桥梁工程中的一门新兴学科,推动桥梁工程向前发展。

参考文献:

[1 ] TJ 021289 ,J TJ 023285 ,公路桥涵设计规范[ S] .

[2 ]李晓鹏. 浅谈桥梁加固[J ] . 山西交通科技,2003 (10) :12213.