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引言:
随着我国经济水平的不断提高,社会的不断进步,各行各业也有不同程度的发展,促使很多领域得到优化和完善。在建筑领域中通过引进先进的施工技术和施工设备来优化建筑工程施工的质量,为人们提供高质量的建筑物。即便如此,建筑物质量降低依旧是无法避免的,如建筑物进行改建、扩建和加层;灾害性事件(如地震、火灾、台风等)发生等情况出现都会对建筑物的质量造成一定的破会。因此,对建筑物进行改造加固是必不可少的一项工作,采用适合的改造加固技术处理建筑物存在的问题,提高建筑结构的坚固性、稳定性、安全性,得到高质量的建筑物。本文以东山宾馆作为改造的对象,对建筑工程的改造加固技术进行详细的研究。
一、建筑工程改造加固的重要性
建筑物是具有较长使用寿命和使用功能的物业工程。在建筑物出现局部或全部丧失正常使用功能、危及用户的生命和财产安全的现象,以及对既有建筑物进行改造(增层、改扩建、托换以及移位和转动等)等情况出现时,对建筑物进行改造加固是非常有必要的,能够还原建筑物的使用价值,成为人们重要的居住环境。目前,在我国尽管建筑行业有很大的发展和进步,但是建筑工程质量依旧存在很多不如意的地方。在当今我国人均占地面积较小的情况下对具有应用价值的房屋进行改造加固非常重要,能够有效的避免资金和资源的浪费。
二、东山宾馆改造加固技术
1.裂缝灌注技术
建筑物在使用构成中受某种因素的影响,导致建筑物结构受损,墙体裂缝比较容出现。对于建筑物裂缝的问题,应用的裂缝灌注技术都是从建筑物的实际情况出发的。
1.1混凝土裂缝
目前,将建筑物出现混凝土裂缝的原因归为两大类。其一是由变形引起的裂缝,就是当建筑结构受温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等因素所引起的。由于此类原因导致的建筑物裂缝,常被称之为非结构性裂缝。其二是由外荷载引起的裂缝,主要就是因建筑物结构的承载力的不足,出现裂缝。此种建筑物裂缝是建筑物本身存在问题的所产生的,被称之为结构性裂缝。
建筑物裂缝无论是结构性裂缝还是非结构性裂缝,所采用的处理技术都以的压力灌注技术为首选。其是通过压力将胶结浆液灌入混凝土裂缝中,对裂缝进行粘合、封闭和补强,从而达到修补的目的。在实际应用过程中具有多种方法,在施工中更具实际需要合理选择和应用。
(1)水泥浆灌注方法。适用于细而浅的裂缝修补。对于施工材料、施工设备、施工流程等都有严格的要求,按照具体的施工要求进行建筑物裂缝修补,才能保证裂缝修补效果良好。通常是现在裂缝处刷一层环氧树脂基液,在应用适合的修补材料进行封缝处理,检查封缝处理效果,若如出现密封效果不佳的情况,在一次进行封缝处理。
(2)化学灌浆方法。此种方法是应用环氧树脂类的灌注材料和甲基丙烯酸甲酯为灌浆材料进行修补裂缝。两种物质在市面上很容易购买得到,结合在一起应用能够提高粘结性、可灌性,具有良好的修补效果。
1.2砖砌体裂缝
导致砖砌体建筑出现裂缝主要原因有:其一是地基不均匀。通常因工程地质条件、基础构造、上部结构刚度、建筑体形以及材料和施工质量等因素造成。其二是温度变形。通常是因温度发生变化所引起的砖墙、砖柱出现开裂等。其三是建筑结构不合理。较为常见的是因建筑扩建中建设不佳,促使新旧砖墙受力不均所引起的。其四是施工质量低。在进行砖墙施工过程中如不按照施工施工要求合理的进行施工,将会导致墙体稳定性、坚固性不佳,受力不均匀,促使砖墙裂缝。
针对砖砌可能体裂缝的改造加固通常应用填缝封闭修补方法、配筋填缝封闭修补方法、灌浆修补方法。(1)填缝封闭修补方法。此种方法适合对砖砌墙体的外观进行维修或者裂缝比较浅的情况。填缝封闭修补方法主要是应用填缝材料,在裂缝出进行修补。需要注意的一点是此种方法存在再次开裂的可能。(2)配筋填缝封闭修补方法。此种方法适合砖砌墙体出现裂缝较大的情况。配筋填缝封闭修补方法是应用水泥砂浆和钢筋结合在一起应用,先应用将裂缝的砖砌墙体稳固,在应用水泥砂浆进行填缝。(3)灌浆修补方法。此种方法应用于砖砌墙体出现的裂缝较细,但是裂缝的程度较大的情况。主要是利用灌浆材料灌入裂缝中,促使细缝与灌浆材料粘结在一起,从而使墙体稳固。
对于东山宾馆出现裂缝问题进行实际的勘察,确定东山宾馆属于混凝土裂缝,裂缝的部位是东山宾馆墙体出现裂缝。对东山宾馆的改造加固施工是采用压力灌注技术进行封闭处理。
2.结构加固技术
东山宾馆需要进行改造加固建设,提高东山宾馆的安全性,稳定性,坚固性。促使东山宾馆能够长期应用。对东山宾馆进行结构改造加固至关重要,直接决定东山宾馆的质量。通常兑建筑物结构进行的改造加固建设应用的技术有黏钢加固方法、钢筋网水泥砂浆加固方法等。针对东山宾馆结构改造加固建设中应用的技术是:
2.1外粘型钢加固法加固梁、柱施工
外粘型钢加固方法是应用的黏钢对东山宾馆进行结构稳定和加固,在应用灌浆液进行加压灌浆,使灌浆固化,从而稳固东山宾馆结构中的梁和柱。应用外粘型钢加固方法的具体应用是表面处理配胶、卸荷粘钢粘钢固定及加压灌浆浆液固化粘钢施工质量检验加固后的构件表面防腐处理。具体的施工需要严格按照施工要求标准合理的进行。
2.2钢筋网水泥砂浆加固法加固砖墙施工
钢筋网水泥砂浆加固方法是应用钢筋网对东山宾馆砖砌墙体进行稳固,在用水泥砂浆进行加固,促使东山宾馆的墙体更加的牢固,安全,耐用。其具体的施工是:基层表面处理钢筋网绑扎固定喷射水泥砂浆面层。同样的此项环节的施工依旧严格按照施工要求合理的进行施工。钢筋网水泥砂浆加固方法具有良好的应用效果,在建筑工程改造加固中经常应用。应用此种方法加固墙体,在提高墙体稳定性,牢固性的同时还能间接加稳固建筑结构。
结束语:
建筑工程改造技术具有极强的应用性,能够有效的处理建筑物出现裂缝、结构不合理等问题,从而提高建筑物质量,延迟建筑物使用寿命。本文中对东山宾馆所开展的改造加固建设中是通过应用裂缝灌注技术和结构加固技术来分别提高东山宾馆的外墙和结构,从而提高东山宾馆的质,促使东山宾馆更加的坚固、安全、稳定、耐用。可见,在建筑工程建设中改造加固技术也非常的重要。在未来建筑领域发展的过程中的,不断的优化和创新建筑工程改造加固技术很有必要。
参考文献:
[1]中华人民建设部. 混凝土结构加固设计规范(GB 50367―2006)[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:47-52.
[2]梁发云,陈龙珠.乳胶水泥砂浆湿式外包钢加固混凝土柱的工程实践[M].建筑技术,2008,(06):35-37.
[3]中国建筑标准设计研究院. 砖混结构加固与修复(GB 03SG611―2003)[M].北京:中国建筑工业出版社,2003:38-54.
[4]卫武龙.建筑物的评估加固技术与改造[M].北京:中国建筑工业出版社,1993:115-121 143-148.
关键词:公路旧梁;加固原则;加固方法
前言
我国桥梁工程的发展已具有相当规模,有一部分公路桥梁是上世纪80年代以前修建的,因其设计荷载标准偏低,普遍存在承载力不足的问题,加之旧桥部分老化、破损,己不能适应现代交通运输的要求。而上世纪80年代以后修建的,其中已有不少桥梁暴露出缺陷,更有一些在远没有达到设计寿命时出现耐久性能严重退化的现象,影响其承载能力和使用寿命。因此,采用适当的加固和改造技术措施,恢复和提高桥梁的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,以适应现代化交通运输的需要变得十分迫切。
一、加固原则
加固设计以原桥为基础,在不改变原桥结构型式的前提下,对原桥主要受力构件进行加固,加固设计必须考虑以下几个重点:
1、下部结构具有足够的潜力。
2、加固后桥梁的承载能力必须能够达到新的设计荷载要求。
3、如果下部是航道,在跨中腹板和斜腿加固过程中,应尽量保持原有净空,不得使下部空间削减过多。
4、对各开裂构件的表面进行修补,保证构件表面光滑而连续。
5、在补强的同时,应注意加固物本身自重对原桥的影响。
6、加固后保持桥梁的整体美观。
二、加固方法
加固,简单来说,就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高,以满足新的要求。目前加固方法有:
1、桥梁下部结构加固法
桥梁下部结构加固的主要目的是提高桥墩的整体承载能力。如桥墩发生了结构性损伤,可以用外包混凝土、粘贴钢板或碳纤维的方法进行加固。但是对于实体桥墩等横向刚度比较大的结构,其状态变化主要是由地基所引起,此时可重点从回填硬土或者对地基进行注浆等方法提高其约束桥墩的能力,提高桥墩的整体承载能力。抬桩就是通常使用的一种有效的加固方法。另一种桩基加固方法是钢筋混凝土套箍。由于下部桩基施工等原因,造成桩基缩径,采用的加固方法是清除桩体虚浮物,通过植筋后,外抱箍微膨胀混凝土。
2、桥面铺装加固法
1)局部修复凿补法。将水泥混凝土铺装层的表面凿毛,深度以使骨料露出为准;用清水冲洗干净断面并充分润湿,涂刷上同标号的水泥砂浆(或其他粘结材料),最后在桥梁承载能力容许领域内,铺筑一层1~5cm厚的水泥混凝土铺装层。
2)重新浇筑混凝土面板。桥面板的决裂和其他损坏特别严重,混凝土质量或施工状态特别不良,且无实用的修补方法时,就必须采用重新浇筑新的混凝土桥面板的措施,施工时,将原有的行车道铺装全部拆除,再将行车道表面清扫干净,必要时铺入适量短钢筋,配置上1~2层钢筋网,浇筑整体化混凝土。
3)桥面补强层加固法。即在旧有桥面上,重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层,此方法既修补已涌现裂缝、剥离等损坏的桥面板,又能加高原有梁板的有效高度,增长梁板的抗弯能力,改良铰结梁板的荷载横向散布,从而进步桥梁的承载能力。
4)其他方法。如加铺一层沥青混凝土,采用混凝土粘结剂或环氧树脂材料修补法,钢纤维混土修补法,聚合物混凝土罩面法等。
3、粘钢加固法
结构粘钢加固是一种建筑结构工程的加固新技术。用特制的结构胶粘剂,将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面,能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。结构粘钢加固方法,与其他的加固方法比较,有许多独特的优点和先进性。
1)坚固耐用:经过多年来的工程实践,已经证明完全能保证加固工程的质量,结构的强度和刚度都能满足设计的要求。胶粘剂老化试验耐久性能满足要求。粘钢加固后的结构试验,也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可靠的。
2)施工快速:在保证粘钢加固结构质量的前提下,快速完成施工任务,并能根据业务要求,在不停产不影响使用的情况下完成施工。
4、喷射混凝土加固法
喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定比例配合的拌和料,通过管道运送并高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土,它不是以振动来捣实混凝土,而是在喷射时,由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压实,同时又可采用较小的水灰比,因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。目前比较流行的是喷射合成纤维混凝土,也就是在喷射混凝土中掺入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。喷射合成纤维混凝土具有被喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点。
5、增大截面加固法
也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方法:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简略、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,实用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显进步,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长,加固后的建筑物净空有必定减小。
6、碳纤维加固法
碳纤维加固技术是近几年内才由国外引进的一种新技术,因其强度高,耐腐蚀,且施工简便等优点,目前已广泛应用于实际工程中。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。其力学特点是应力应变量完全线弹性,不存在屈服点或塑性区。加固混凝土构件所用的碳纤维布,是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。
三、加固方案选择与效果评价
加固方案与诸多因素有关,常考虑的主要因素有:桥梁结构型式;桥位地形、水文、自然状况;桥梁现状分析研究结论;施工技术水平;能否封闭交通;预期加固效果;资金投入量等。
桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范,同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察,以确定加固的效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验,将试验结果与加固设计的计算结果进行对比,来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言,不方便进行荷载试验,通过其频率变化来定量评估加固效果。桥梁的加固技术是新技术,,为指导加固技术的应用,需提出一整套完整的实用性桥梁检测、评定与加固成套的技术规范,为我国危旧桥的改造提供技术支持,确保危旧桥的改造工作科学合理,使桥梁加固做到“有章可循”、“有法可依”。
四、结束语
总之,公路桥梁加固技术是二十一世纪公路桥梁施工领域发展速度最快、用途最广的一门科学技术。然而加固施工工艺相对较复杂,要求桥梁加固工程取长补短,不仅延长了原桥的使用寿命,同时还增强了原桥的承载能力。因此,加速我国旧桥加固或改造技术的研究,不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务,而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]杨文渊.桥梁维修与加固.人民交通出版社,1992.
[2]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海:上海科学技术出版社,1987.
关键词: 桥梁 加固
Abstract: highway bridge is the throat, the quality of the highway bridge also affect traffic safety. Along with the use fixed number of year of the shortened and the load increasing Bridges, Bridges will appear different degree of damage, and if not in time for the damage to repair and reinforcement, these bridge diseases are likely to endanger the traffic safety. This paper from the causes of the bridge diseases, the necessity of strengthening and reinforcement technology and discusses the simple
Key words: the bridge reinforcement
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
我国近20年修建了大量的双曲拱桥、钢筋混凝土土箱拱桥、钢管混凝土桥、预应力混凝土连续钢构桥,桥梁总数达到50 多万座,总长达 200 多万公里,在公路交通占有很重要的地位,桥梁的质量就成了一个不可忽视的问题。随着时间的推移,桥梁因为各种原因可能会出现各种病害,为了不影响交通行车不间断又安全,就必须要对旧桥进行检测和加固。近年来,旧桥加固的工程也越来越多。
一、 桥梁加固的形势
1.1 桥梁病害的成因
(1)早年我国修建的桥梁因为受到当时设计、材料、施工等方面的影响和局限,存在一定的先天不足,安全不足。一般会有断面单薄、安全储备低、双曲拱等,这就需要桥梁加固,对原先存在的缺陷进行修补。
(2)桥梁的耐久性差或者年久失修、老化等问题。很多早年修造的砖拱桥就存在这样的问题。
(3)近年修建的桥梁,因施工期短、设计不当、施工质量差等原因,很多的桥梁都出现了多种问题,这也是亟待加固的一部分桥梁。
(4)随着经济的发展,交通量也增大,桥梁的载重又面临新的挑战,这就需要对桥梁进行加固,提前预防事故发生。
(5)还有部分桥没有自身的先天问题,但是随着使用年份的增加,由于雨水冲刷、风化等自然原因致使存在一些病害,就需要进行修补,以延长桥梁使用年限。
1.2 桥梁加固实施的原则和难度
1.2.1 桥梁加固的难度大
(1)桥梁建成后, 基本都已进入使用通车, 那么加固要在保证交通通畅的同时进行, 这就为加固工程带来一定的难度。
(2)很多需要加固的旧桥多是危桥,结构已经很脆弱了,这些旧桥因为时间长,很多原有的设计资料和施工记录都不完全了,对于结构内部就不能完全解析,因此存在很多不确定因素,所以这就给旧桥加固带来了很大的难度。
(3)有很多过度时期的旧桥,结构设计时掺杂了新老结构体系,还有的桥包括了新老桥体, 这就为加固桥梁工作增加了施工难度和工序。
(4)桥梁都有自身的结构,所有的加固都要在原结构基础上进行,这对加固工作带来了很大的局限性。
1.2.2 桥梁加固的原则和安全评估
桥梁加固原则就是在遵循先加固,加固不能满足需要的就进行改造,完全失去交通行车能力的就重建。 旧桥加工实际上是一项经常性的桥梁施工工程, 所有的桥都需要进行检修、加固。桥梁的加固是加大和修复桥梁构件来提高局部或整体桥梁的承载力的施工。桥梁加固一般遵循不改变桥梁原结构的原则;若是桥梁加固不能满足和适应实际的交通需要, 那么就要对桥梁进行改造。一般旧桥改造是对旧桥的部分构件进行更换或者改变原桥梁的结构体系,再者就是拆除部分构造重建;对于已经完全不能通车的桥梁只能将旧桥进行拆除,重新设计、建造新桥。
桥梁的加固不能止于施工完成,而应在施工之后, 对工程进行加固效果的评价, 对工程进行检测和观察, 评价通过后桥梁加固才算完成。桥梁加固后, 上部结构要进行静载和动载实验, 将试验结果与加固前进行比较, 再与所要达到的标准进行比较, 看加固是否成功。对下部结构,要运用适当的器械进行频率变化的测评, 以此确定桥墩加固效果是否合格。 桥梁加固维修技术发展时间并不长, 为了指导桥梁加固工作,应该有一套完整的实用性桥梁检测、评定加固的技术规范, 以保证我国桥梁加固工作科学合理安全。
二、 桥梁加固常用的技术
桥梁加固技术主要有: 增大原结构构件截面, 提高原结构的强度和刚度; 建立新结构保证桥梁的抗力; 改变原结构的受力体系, 减少原结构受力; 对原结构施加预应力, 改善原结构的受力能力。
2.1 增大构件截面的方法
增加主梁截面。适用于手里主筋截面不足、 桥下净空有限、 不允许增加梁高的桥梁。 这种加固方式可以不受桥下净空的限制, 只需截断并接长箍筋, 但这种方法对结构的损伤较大, 施工工艺比较复杂。增大桥肋混凝土截面。适用桥下净空较高,允许增加主梁高度的桥梁。这种方法会减小桥下净空,对于桥梁的外观影响较大, 城市桥梁多不适用这种方法。加厚桥面板, 增加桥面截面。适用于可中断交通的小跨径桥梁。 这种加固法需增加了自身结构重量增加产生的弯矩,结构承载力提高不明显。
2.2 提高桥梁抗力的方法
粘贴钢板。这种方法中, 粘贴钢板加工成形比较困难, 需要支护设备, 而且在长期使用中维修保养工作量大。粘贴玻璃钢。适用于通行重型车和大型设备的桥梁进行临时加固。这种方法中玻璃钢的弹性模量较水泥低,容易发生变形, 所以只在临时加固中适用。粘贴钢筋。这种方法对钢筋进行了防护处理, 可以增加梁的抗弯能力。
2.3 增加辅助构件, 减少原结构受力的方法
增加主梁。 适用于主体结构较为完好但承载力不足的桥梁。 这种方法施工时需要终端交通, 且工艺复杂、 工程量大,对桥梁原结构损伤也比较大。 增加横隔梁。 适用因横向联系不足而降低承载力的桥梁的上部结构。 这种方法即是在桥梁上增设横隔梁, 主要是要固定主梁上贯通全桥宽的钢筋。
2.4 改变结构的加固法
八字撑架加固。 适用于不通航河道之上的桥梁上部结构。 这种方法对桥下净空影响较大, 不常用于城市桥梁的加固。连续体系加固。适用于抗弯能力不足的桥梁。 这种方法对交通有影响。 此外还有增设大边梁的方法和截面转换方法。
2.5 预应力技术
现代桥梁逐渐向轻型、 大跨度等方向上发展, 所以在今后的桥梁加固中, 现有的加固技术就受到了一定的限制, 所以预应力技术会被普及。 预应力技术主要通过体外预应力来实现,体外预应力的预应力钢束设于混凝土构件的外侧,钢束穿过设在构件端部的挡块和中部适当位置的转向块进行张拉,从而使砼构件获得预应力。 预应力技术包括: 下撑式预应力拉杆法、 预应力钢丝束法。
2.6 对于桥梁出现裂缝等, 不需进行大型技术工程的, 可进行局部的修补。
表面抹灰补缝。在混凝土表面用水泥浆、水泥砂浆、环氧基液、环氧砂浆等材料在裂缝处涂抹。 表面喷浆补缝。 根据裂缝的部位、 性质,可分别采用无钢筋喷浆或挂网喷浆等方法修补裂缝。喷浆修补一般先对裂缝表面进行毛处理,之后喷射一层有一定密度的高强度水泥砂浆封闭裂缝。 压力灌浆补缝。 施加一定压力, 将浆液灌进裂缝内部,提高结构强度、 耐久性和抗渗性。压力灌浆的浆液也有多种, 水泥灌浆、 化学灌浆, 可根据桥梁裂缝的实际情况进行选择。
总结
旧桥加固、 危桥改造, 这是历史的必然过程,要想将这个工程完成好需要根据桥梁的具体情况, 判断其病害,及病害原因, 选择恰当的方式方法进行桥梁的加固。总之,桥梁加固需要引起各方面的重视, 尤其桥梁工作者要对加固工作的技术、 理论、 实践不断研究、 创新、 总结、 交流, 以使桥梁加固工作不断进步。
参考文献:
[1]蒙云, 卢波。桥梁加固与改造[M].北京: 人民交通出版社.2004.
[2]李文鹏.桥梁加固技术研究现状[J].黑龙江交通科技.2008.
关键词: 混凝土;加固;截面
中图分类号:TU375 文献标识码:A
混凝土结构的加固方式大体上可以分为两种;直接加固与间接加固,在建筑物设计师建筑师可以根据实际情况去选择采用哪种方式。下面我为大家介绍一下这两种方式。
一、直接加固:
(一)是建筑截面增加以达到加固
在非直构件对钢筋混凝土的受压部位可以加混凝土现浇层,这样做可以加高截面的高度,扩大截面面积,并且可以提高截面的抗压能力,斜截面抗剪能力和截面刚度,最终起到加固结构的作用。
(二)置换混凝土加固法
置换混凝土加固法的优点与增加建筑截面的方法类似,并且在进行加固后并不影响建筑物的空间,但他的主要缺点是施工时间长是建筑周期及经费得到增加;这种方法主要适用于加固受压区混凝土强度低或梁、柱等有严重问题等混凝土承重构件的加固。
(三)在建筑外部进行包钢外粘加固法
外包钢加固是在外边将型钢或钢板包裹进行加固的方法,在进行外包钢加固钢筋混凝土时所采用的方法是湿式外包法。该法也称湿式外包钢加固法,受固承力度可靠、工作量小、施工要求低等诸多优点,但是他对于用钢量需求较大,并且对于600C以上高温场所并不适用;他所适用的范围只要是不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
(四)粘钢加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段表面粘贴钢板,这样可以加大加固构建的承载能力可,并且实施加单。这种方法的优点在于施工效率高、工地干燥作业或仅有抹灰等少量湿作业,对周边和工地环境影响较小,加固后对于原有机构的外部设计和内部的空间大小没有改变,但加固效果对于胶粘工艺与操作水平要求很高;主要应用条件是构建承受静力作用且在湿度较高的环境中对受弯或受拉构件进行加固。
(五)粘贴纤维增强塑料加固法
外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作,达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
二、间接加固:
(一)预应力加固法
1.预应力水平拉杆固法
预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件,由于预应力和新增外部荷载的共同作用,拉杆内产生轴向拉力,该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上,在构件中产生偏心受压作用。同时,由于拉杆传给构件的压力作用,构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。
2.预应力下撑拉杆加固法
钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后,形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系,在外荷载和预应力共同作用下,拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点传递给被加固构件,抵消了部分外荷载,改变了原构件截面内力特征,从而提高了构件的承载能力 。
(二)增加支承加固法
增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度,达到减少作用在被加固构件上的载载效应,提高结构承载水平的目的。该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
三、混凝土结构加固配套技术:
(一)托换技术
托梁拆柱、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;运用于以建成的建筑物;跟其他方法相比,起优点是施工期段、花费少、对周边生活生产影响小,但要求具有较高的相关技术,需要用有经验的工人来进行,以保证安全。
(二)植筋技术
这一技术对于混凝土加固方法简单、相互连接效率高;可以在结构中使用普通钢筋,也可以使用特殊钢筋;由于选材方便所以在建筑施工中被广泛应用
(三)裂缝修补技术
了解混凝土出现裂缝的原因、情况、程度,联系实际乐意采用不同的方法进行修补,使由于结构开裂导致降低的建筑和持久度被加以修复的技术;主要运用于建筑物完工后出现裂缝,
四、结语
在对建筑物进行维修和加固中,因人而异会有很多的方法和思路,在具体进行维修加固时,应当考虑到当时建筑物的设计结构特点、建筑地的环境和其他的相关因素等去综合判断。另外,本人以在工作中经验来看现有加固最主要的方式就是要跟结构和构件性能紧密结合,不同结构、构件要采取不同性能水平的加固方法和加固深度,在进行加固时要考虑到进行办法的经济性、技术性和可靠性等多方面分析然后进行比较,择优出满足项目多、技术水准高、施工要求减的合理加固方法和加固程度。
参考文献:
【关键词】 桥梁; 维修加固; 技术
【 abstract 】 with China's highway traffic fast development, the highway traffic increases day by day, the heavy increasing the overload vehicles. Most of the seven, the eighty s construction of the bridge can not meet requirements, main show is: load low standard, bridge banisters can meet the shortage, serious diseases. This article in view of the above questions on the highway bridge maintenance of the reinforcement method for some commonly used is introduced.
【 keywords 】 bridge; Maintenance and reinforcement; technology
中图分类号:K928.78文献标识码:A 文章编号:
桥梁维修加固即对有缺陷的桥梁主要承重构件进行补强,改善结构性能,恢复和提高桥梁结构的安全度,提高其承载能力通过能力,以延长桥梁的使用寿命,使整个桥梁结构可满足规定的承重力要求,并满足规定的使用功能需求。桥梁加固一般是针对三、四类桥梁,个别的是针对荷载等级低的桥梁或者是临时需要通过超重车的桥梁。桥梁加固在公路养护部门称为桥梁“大中修工程”。
旧桥加固与新建桥梁不同,它需要综合考虑桥梁自身的结构形式、病害特点、桥梁所处环境、资金投入等多方因素,从某种意义上讲,无论是加固改造方案的拟定与设计计算,还是加固改造的具体实施,其难度往往比新建桥梁还要大。桥梁维修加固首先应考虑以下基本因素:①桥梁经技术改造后,其结构性能、承载能力与耐久性等都能满足使用上的要求。②具有较明显的经济效益和社会效益。
对于桥梁结构物的改造可以采用两种不同的方式,一种是废弃原有结构物进行重建,这就相当建造一座符合新的使用要求的新桥,但还要包括拆除原桥的工程;另一种是充分利用原桥,进行加固补强,若需加宽则再行拓宽。桥梁加固改造的经济效益就应反映在它的耗资明显地低于新建,否则就无法体现其优越性与基本出发点,研究表明,加固改造旧桥的投资一般应低于新建桥梁投资的40%~50%,当然,还应考虑相关社会效益及其影响。下面对常采用的一些桥梁维修加固的基本方法进行介绍:
1、桥梁上部承重结构加固改造常用方法
1.1、增大梁截面积
钢筋混凝土简支梁桥上部结构往往由于原结构截面不足(混凝土截面或钢筋截面),或者由于施工质量不佳等原因,导致在长期运营过程中出现裂缝、过大的变形等现象,从而使结构的承载能力降低或者无法满足提高了的新的荷载标准的要求。这就要求考虑采用恰当的加固改造技术来恢复或促成原结构的承载能力,加大构件截面法是一种常用的改造技术。
1.2、增设主梁加固法
通过改变梁体结构改善桥板受力状况。当采用增加主梁的方法进行技术改造时,在大多数情况下新增加的主梁设置在原有中梁的两侧,在新增主梁位置上将原桥面板拆除,切断原横隔板,利用原结构设置悬挂模板,现场浇筑新增主梁混凝土。增加主梁后上部结构的承载能力可以明显得到提高,而且增加主梁后也改善原有桥面板的受力状况。
1.3、增加辅助墩法:在简支梁下增设桥墩或斜撑,以减小原结构的跨径,将单孔简支体系转换为连续梁体系。
1.4、简支转连续法:将简支梁与简支梁端部加以连接,从而由简支变为连续。
1.5、增加辅助梁法:在梁下增设钢桁架等的加劲梁或叠合梁。
1.6、改桥为涵法:改小桥为涵洞以减少梁内应力。
2、下部结构加固改造常用方法
2.1、穿裙加固法
对于桩柱式桥梁,当桥梁墩台由于基础冲刷严重,埋置深度不够、因特殊原因上部结构荷载加大、施工质量控制不严等原因导致墩台露筋及破损时,一般可对损伤的墩台或基础采用钢筋混凝土套箍进行补强加固。套箍可以沿墩台身或桩(柱)身外侧布设,做成圈梁形式(俗称穿裙)。
2.2、扩大基础加固法
对于原基础为扩大基础的桥梁,如果因基础的病害导致基础承载力不足、基础产生沉降或和不均匀沉降、基础产生滑移和倾斜、基础局部掏空或损坏的情况下,可以采用增加桥梁基础底面积的加固方法进行加固。在扩大基础底面积后,使基底的单位压力减小到地基土所能承受的允许压力范围以内,提高墩台承载能力的作用。
2.3、加桩加固法
当桥梁墩、台基底下有软弱层或墩台基础未置于坚硬岩层时,在荷载作用下墩台可能发生沉陷。墩台的不均匀沉陷将直接影响桥梁结构物的正常使用条件及使用年限。尤其是当桥梁上部结构为超静定结构时,会出于基础沉陷而使上部结构产生附加内力,严重的将可能导致上部结构的破坏。
采用加桩法加固改造桥梁墩台基础是一种常用的方法,对于需要恢复或提高原桥承载能力的场合,它也是一种可行的方法。加桩的方式随原基础形式不同而异。例如,若原桥墩台基础为桩基础时,则可在上下游位置补桩,或沿桥纵向在原桩两侧补桩,然后再扩大承台或盖梁,使新旧桩基能够共同受力。
3、桥梁附属构筑物的维修加固
3.1、桥面铺装层的维修整治
桥面铺装病害原因基本为原桥铺装层过薄、铺装中未设钢筋网或含筋量过小、铺装与桥板间存在夹层、铰缝中无钢筋或混凝土浇筑不密实等原因。桥面铺装为车辆的直接作用层,它的质量优劣不仅影响到行车的舒适性,而且直接影响到整个桥梁的寿命长短,所以对桥面铺装的作用及保持其使用状况的完好一定要加以注意。
桥面铺装分为沥青混凝土和水泥混凝土两种形式。对于沥青混凝土的病害形式主要为裂缝和坑槽两种形式,这都可以通过灌缝、挖补等日常手段加以维修。对于水泥混凝土层它直接影响到车辆荷载的分布状况,它出现病害除可以按照沥青混凝土的修补方法加以处理外,最有效的方法为彻底翻修。但在设计及施工中应注意以下几点:
(1)铰缝应彻底剔除,保证桥板间横向联系的紧密性。
(2)铺装层钢筋最好不低于Ф12罗纹钢,钢筋间距不大于20CM。
(3)浇筑铺装层前务必将桥面清扫彻底,决不能在铺装层和桥板间形成夹层。
(4)桥面铺设钢筋网时在钢筋网下预留保护层厚度,防止铺装层上部形成素混凝土。
3.2、桥面伸缩缝的维修整治
由于伸缩缝装置设置在梁端上相对比较薄弱的部位,加之伸缩缝装置的性能及连结件等不尽完善,因此在车轮荷载反复作用下,伸缩缝极易发生损伤。伸缩缝的损伤将引起行车条件恶化、交通事故增多、产生噪声与漏水现象等后果,严重的还会导致桥梁主体结构的损坏。因此,必须对桥面伸缩缝进行经常性的维修整治,以保证桥梁的正常使用。
在伸缩缝维修中有几个问题应引起重视:
(1) 对于桥面铺装层上容易产生车辙的凹凸不平处,要特别注意铺筑后铺筑材料时不应产生高低差。
(2)在凿除原有混凝土铺装时,不要损伤伸缩缝两侧桥面板混凝土及钢筋。
(3)当原伸缩缝装置的锚固钢筋等损坏、松动或无锚固钢筋需增设时,应先凿出锚孔或槽口后再安设钢筋等锚固件。
3.3、桥梁支座的维修加固
支座是桥梁上、下部结构的连接点。其作用是将上部结构的荷载(包括恒载和活载)顺适、安全地传递到桥梁墩台上去,同时要保证上部结构在支座处能自由变形(转动或移动),以便使结构的实际受力情况与计算简图相符合。因此,对桥梁支座要正确设置,并经常注意保养维修,对其损坏部分要进行修补加固。
桥梁支座的作用不能充分发挥时,将会使桥梁上、下部结构受到不利的影响,也容易对结构物造成重大障碍,因此,必须经常注意进行养护维修,发生损坏时要及时地制定维修加固计划,给予修补。支座的维修加固,由于工期要求较短,又是在施工较为因难的部位,应充分研究所采用的维修加固措施及所采用的材料机具设备等,以便能够迅速可靠地进行修补。
桥梁维修加固的形式多种多样,在桥梁维修加固的过程中我们要认真进行方案比选,根据实际情况及经济效益进行合理的选择,保证能够最大限度的利用原桥的潜在承载能力,力求在投资最小的情况下创造出最好的维修加固效果。
参考文献:
《公路养护技术规范》JTJ 073-96
《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
关键词:桥梁 抗震技术
中图分类号:K928文献标识码: A
桥梁作为交通生命线的枢纽工程,一旦遭受地震破坏,将会导致巨大的经济损失,并影响震后灾区的救援和重建工作,使得人们对桥梁的抗震性能越来越重视。桥梁抗震性能研究主要有两个方面,一是对新建桥梁采取合理的抗震设计和抗震构造措施;二是对现役桥梁的抗震加固。
一、桥梁抗震前期设计
1、前期总体设计应注意问题
总体设计中应注意的问题在公路桥梁总体设计中,首先需要注意的是桥位的选择。桥址应选择地质坚硬的场地,如基岩、坚实的碎石类地基以及硬粘土地基都是比较理想的首选场地。
要注意避开地震时可能发生地基失效的松软场地,如饱和松散粉细砂、人工填土、极软的粘土地基以及不稳定的坡地都属于是危险地区。如桥梁是拱桥形式那么则应尽量避免跨越断层,在特殊情况下,则要先进行地震安全性评价再进行选择;其次要注
意的是桥型的选择。应结合当地的地形、地质条件,工程规模以及震害经验来选择合理的桥梁型式以及墩台和基础型式,还要尽可能地采用技术先进的、经济合理的以及便于修复加固的结构体系。同时,可以考虑采用减震的新结构,如型钢混凝土结构等;最后要注意的是桥孔的布置。要选择有利于抗震的等跨布置,要注意体形简单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工的型式,尽可能地避免高墩与大跨的结合
2、桥梁抗震构造措施
桥梁抗震构造的有效措施可以分为基础抗震措施、桥台抗震措施和桥墩抗震措施要防止地震引起的动态和永久的不均匀变形,就要求必须做好基础抗震,即要在增加基础的整体性和度的同时减轻上部荷载。对于桥址位于可能发生地震液化的地段时,应采用使桩或沉井穿过可能液化的土层埋入较稳定密实的土层内一定深度的深基础,并在桩的上部(离地面1~3m的范围内)加强钢筋布设;桥台抗震应采取加强桥台胸墙、增加配筋以及在梁与梁子健和梁与桥台胸墙之间设置弹性垫块等有效措施,以达到缓和地震冲击力的目的。对于浅基的
小桥和通道则要加强下部的支撑梁板,也可以做满河床铺砌,是桥梁结构尽量保持四铰框架以起到防止墩台在地震时滑移的作用。对于桥址位于液化土或软土地基时,可尽量使桥梁中线与河流呈正交并适当延长桥长,将桥台定位于稳定河岸上的方法来起到抗震的效果;桥墩抗震的常用方法是利用桥墩的延性减震。高墩可采用钢筋混凝土结构,空心截面,适当加大桩、柱的直径,也可采用双排的柱式墩和排架桩墩,在桩、柱之间设置横系梁等,以达到有效提高桥墩的抗弯延性和抗震强度的目的。
二、现役桥梁抗震加固方法
抗震加固的主要目的在于防止桥跨倒塌,其次是将损伤、破坏控制在一定程度内。一般来说,在桥梁加固中有两种策略。一是增加桥的抗震能力,使结构有足够的强度去抵抗地震力;二是降低地震对桥梁结构的地震反应,使现有结构的强度能够抵抗地震作用,比如增加隔震支座。
1、上部结构加固
上部加固的主要目的是防止各种原因引起的落梁破坏。
(1)伸缩缝和铰
加固简支钢梁或预制混凝土梁,最常用的、也是最传统的方法就是使用缆索约束装置,设计缆索时应注意尽可能少地占用梁和下部路面之间的竖向净空。如果期望纵向位移大于有效支座宽度,简支梁的缆索加固方法可以与墩帽支座的加宽相结合。钢梁的另一种加固办法是,用拼接板把腹板联系在一起,使梁在墩帽支座上保持连续。跨中有铰的梁,应增加铰的约束装置。由于在地震中,铰支座会发生局部性损伤,铰支座可用的实际长度要比最初设计的长度要小的多。因此要加宽铰支座或者将框架体系连在一起是很有必要的。
(2)侧向支撑
梁之间的侧向刚度通常由某种横向支撑体系或横隔梁提供。这些侧向支撑体系常用来抵抗风荷载、施工荷载、活荷载所引起的离心力及地震荷载。而且,侧向支撑体系不能承受支座承载能力和剪切键能力那么大的力,结果是支撑体系屈曲。理想的办法是,增加另外几组实际上尽可能接近支座的支撑、加劲肋或横隔梁。
(3)混凝土边梁
边梁是用来提高混凝土桥的纵向能力。这些梁把已有的箱型结构外的相邻排架连接在一起。在在单层桥梁结构中,外伸梁在纵向激励下易扭曲。在双层结构中,边梁需要有足够的刚度和强度,以保证塑性铰出现在柱上,减小了下层桥面外伸梁墩帽的扭转需求量
2、下部结构加固
桥梁的大部分地震损伤破坏发生在下部结构上,因此下部结构加固是整个桥梁抗震加固工程的重点,也是难点。
(1)柱罩
所依据的理论是提高现有钢筋混凝土桥墩的延性、抗剪和抗弯能力。在一些情况下,限制塑性铰区域的径向膨胀应变。实验表明,把径向膨胀应变限制在01001,钢筋的搭接接头就会保持固结而且能产生截面完全塑性弯矩能力。与限制径向应变相反,在提供整个塑性铰区域足够约束的同时,允许发生大于01001的径向膨胀应变,使得有可能形成铰
(2)填充墙
对于多柱桥梁来说,填充墙是个较好的方法。它有两个明显的优点:不仅提高了柱的横向能力,而且限制了柱的横向位移。通过限制柱的横向位移,便消除了在墩帽中形成塑性铰的可能。费用可能小于前述的其他几个加固方法。值得注意的是,在稍微倾斜或没有倾斜的桥梁排架的纵向能力方面,填充墙不是有效的。
(3)连梁
连梁是用于提高混凝土排架的横向能力的。连梁的功能由它在地面标高以上的位置决定。连梁置于排架底部标高处,以替代现有不足的墩帽。这类连梁的主要功能就是保护现有上部结构,迫使在柱上产生塑性铰。小的地震下也易受损。支座加固,一般是用弹性橡胶垫支座取代钢滚轴式支座来实现。
(4)帽梁的加固
帽梁存在着几种潜在的失效模式。按照墩帽的类型,这些易损性可能包括支座破坏、剪切键破坏、支座宽度不够以及帽梁破坏等。帽梁失效模式包括弯曲、剪切、扭转和节点剪切。
(5)基础加固
通常基础的加固是:增设上覆盖层以提高基础抗剪能力,或均匀加宽基础,增加接触面积以提高稳定性和抗弯能力,还有就是把基础锚固于土中或是通过连接杆穿过基础把承台与桩联系起来。
参考文献:
关键字:公路桥梁碳纤维布加固
公路桥梁结构一般可分为混凝土、圬工、钢结构等形式,其中以混凝土和圬工结构为最多。由于设计不周,施工缺陷,年久老化,腐蚀,意外灾害,超载等原因导致公路桥梁混凝土粉化、疏松、剥落、开裂和钢筋锈蚀,使结构物裂缝扩展、刚度降低、挠度增大,承载力削弱甚至丧失,以致结构物涉险服役,严重的便成为危桥。因此,如何延长桥梁构件的使用寿命,提高其耐久性以减少桥梁更新的投入,以及如何进行旧桥的加固问题,已成为广大桥梁工作者极为关心的问题。
一、公路桥梁补强加固的传统方法
公路桥梁补强加固的常用方法,主要有加大截面加固法、预应力加固法和外包钢板加固法等几种。
1.加大截面加固法
又名外包混凝土法,常用于公路桥梁的梁、板、柱、墩的混凝土的加固。主要是增大构件截面加配筋,用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性,也可以用来修补裂缝等。
以沟头大桥为例,该桥位于兴顶公路K131+668处, 0#桥台左侧墙从上至下出现两条较宽的裂缝,原因为台背后侧填料不当和受力不均所致,改建时采用了钢筋混凝土套箍加固侧墙,防止裂缝继续发展,保证了桥台承载能力。
2、预应力加固法
预应力加固法主要通过在梁体外部(梁底与梁两侧)设置钢筋或钢丝束,并施加预应力,以改善桥梁的受力状况,达到提高桥梁承载能力的目的。预应力加固法加固桥梁操作简单、对原结构损伤小、不影响交通、节省投资,能显著提高结构承载力和抗裂度,有效改善结构的应力状态,适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的桥梁混凝土构件的加固,但不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
3、粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固桥梁一般是采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板、钢筋或玻璃钢等抗拉强度高的材料粘贴在钢筋混凝土受弯构件表面,使之与结构物形成整体,从而取得提高构件的抗弯、抗剪能力,以减少裂缝扩展的目的。该法施工快速简便、粘钢所占空间小,不减少桥梁净空,施工周期短,消耗材料少,加固部位、范围、与强度可视设计构造需要灵活设置,但缺点是适用范围有限,难于紧贴原结构表面,加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平,且不耐腐蚀,必须定期防锈。
蔡家湾大桥位于贵州兴顶公路K132+325处,0#桥台大部分已被石土填埋,桥台前墙顶端及周边渗水严重,侵蚀面较大。表面有细小裂纹。加固时对台背填料做好隔水层处理,并对已发现裂缝做粘贴钢板加固,确保了桥台承载能力。
传统补强方法还有一些,在此难以一一列举。面对科学技术的发展,新材料、新工艺层出不穷,桥梁的加固技术也在不断的更新、发展,碳纤维补强加固技术就是另外一种新方法。
二、碳纤维补强加固技术
1、碳纤维补强加固技术
碳纤维补强加固技术是一种近几年出现的桥梁加固改造技术。碳纤维补强的基本材料是将高强度或高弹性模量的连续碳纤维,单向排列成束,用环氧树脂浸渍形成为碳纤维增强复合材料片材(Carbon Fiber Reinforced Plastics或Polymer,简称CFRP)。高强度碳纤维布的抗拉强度可达3550MPa ,是钢材的10倍;弹性模量2.35×10 MPa~3.8×105 Mpa之间,与钢筋相近。
碳纤维布加固旧桥就是利用碳纤维布的高强和可粘贴的性能,把碳纤维布用环氧树脂粘贴在被补强的混凝土结构表面,与原混凝土结构形成一体共同承受荷载,由于碳纤维布分担了荷载,就降低了钢筋的应力,而使结构得到加固补强。
2、碳纤维布加固桥梁的主要特点
(1)基本不增加结构自重和截面尺寸
碳纤维布的自重仅为200~300g/m2,厚度为0.111~0.167mm,加上环氧树脂系列粘结材料的自重也很轻,对整个结构自重及桥下净空的影响微乎其微,可忽略不计。同时碳纤维布还可以多层粘贴,根据补强的要求,碳纤维布可以在一个部位重复粘贴,充分满足补强的要求,这一优点更是传统补强方式所难以比拟的。
(2)可适用不同构件形状,成型很方便
斜、弯、坡及异性结构的补强,采用传统的方法施工难度极大,采用碳纤维补强法,因碳纤维布的随意性很强的特点,可随结构外形变化任意施工,从而降低施工难度,减少施工成本,缩短施工工期,产生巨大的社会及经济效益。
(3)施工简便
碳纤维布加固的施工方法简便,工艺简单,无需大型设备、模板、夹具及支撑,操作起来简单易行,特别是施工时所需工作面小,在施工空间受限制时(如箱梁内部的加固),该优点是其他加固方法不能比拟的。
(4)对原结构几乎不会产生新的损伤
碳纤维布加固补强是采用环氧树脂系列的粘结材料进行粘贴,不需要设置锚固螺栓及开凿混凝土等,因而不会对已损伤的结构产生新的破坏,更可避免钻孔时与结构内原有钢筋和预应力索发生冲突而引起新的问题。
(5)能有效地封闭混凝土裂缝
碳纤维布粘贴在混凝土的表面,不仅封闭了混凝土的裂缝,其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展,改变了裂缝的形态,使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝,从而提高了混凝土构件的整体刚度。
(6)碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性
碳纤维布是一种复合材料,具有良好的耐热性、耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能。具有足够的适应气温变化的能力,不仅能经得起水泥碱性的侵蚀,而且在经常受盐害侵蚀等腐蚀环境下,其寿命也较长。因而碳纤维布加固法在不利环境下较其他方法更显其优异性。
(7)不影响结构的外观
碳纤维布的厚度很薄,粘贴固化后其表面还可以涂刷一层与原有结构外观颜色一致的涂料,而不影响结构的外观。
3、碳纤维补强在公路桥梁工程中的应用
对于各种类型的公路桥梁,碳纤维布常见应用方式有:
(1)抗弯补强
将碳纤维布粘贴在构件受拉区部位,一般指跨中下部和连续板、连续梁、悬臂板、梁支座的上部,沿受力筋方向粘贴。抗弯补强时,可以根据受力需要贴一层至多层。还可应用高弹性模量片材,补强效果更显著。
(2)抗剪补强
通常是在梁靠近端部主拉应力较大的区域以及次梁或有较大集中荷载作用的部位。补强时在梁的两侧面竖向粘贴,或与梁底形成U形环包。相当于增加抗剪箍筋以分担原箍筋的剪力。
(3)抗疲劳补强
桥梁及桥面板,都可以粘贴碳纤维布以提高结构的疲劳抗力。桥面板上下同时粘贴效果更好。
(4)抗压补强
对桥墩中心受压柱的抗压补强,用碳纤维布在柱中部横向环包,在受压区产生环向束缚作用,能提高抗压能力,降低柱的压屈系数。
(5)抗震性能补强
在地震或台风的横向力作用下,柱端弯矩和剪力都很大,可以纵向粘贴和环包同时进行。既提高柱、墩横向抗力,又改善能量吸收性能,提高结构的延性,使结构抗侧向力能力显著提高。
(6)封闭和防护功能
用碳纤维布粘贴可以将结构裂缝密闭,较宽较深的裂缝还可在粘贴前用环氧树脂灌缝进行密闭,从而控制裂缝的进一步扩展,阻止水分渗入引起钢筋锈蚀,同时还具有增强抗腐蚀性能的作用。
龙头菁大桥位于兴顶公路K127+818处,该桥在加固前行车道板由于超限运输,底板出现不同程度的裂缝,且裂缝处有水,加固时对行车道板底板采用粘贴碳纤维布补强,有效控制了裂缝的扩展。
关键词:体外预应力 张拉 维修加固
1.体外预应力体系
1.1体外预应力加固技术的特点
体外预应力加固技术就是利用增加设置在原有混凝土结构外部的预应力筋给混凝土施加额外的预应力(如图1)。在桥梁加固中该技术的优点主要体现在:
(1)预应力筋布置简单,结构受力清晰,预应力筋仅通过锚固块和转向块与桥梁结构连接,预应力损失小。
(2)可根据需要灵活布置预应力筋,既进行全桥加固,也可进行局部加固。
(3)体外预应力锚固结构一般尺寸较小,相对增加截面加固法整个体系自重轻,桥梁加固后带来的自重载荷小,结构承载能力提高空间大。
(4)新型体外索可进行整体更换,便于维护,同时了降低再次更换的费用。
(5)与其它加固技术相比较,需要的人力物力资源更少,需要的设备较少,成本低。
(6)对于现有桥梁结构的负面影响较小,不仅适用于简支梁桥梁结构,也符合大型连续桥梁结构施工要求。
1.2体外预应力体系的组成
常规体外预应力体系包括:预应力筋,锚具,锚固、转向装置,减震装置,防护体系。预应力筋包括钢丝绳(网)、预应力钢筋、光面钢绞线、无粘结钢绞线、环氧喷涂钢绞线、平行钢丝、成品索等。无粘结钢绞线,环氧喷涂钢绞线耐腐蚀性能好。预应力筋作为体外预应力体系的主要构成部分,应具备高强度及低松弛、优良的塑性和使用性能、可靠的耐腐蚀性及耐久性能等特性。
1.3体外预应力筋的张拉
针对不同的体外预应力筋材料类型及布置形式,有不同的张拉收紧方式。根据张拉收紧的机具不同可分为千斤顶张拉法,电热张拉法,手拉葫芦张拉法,横向收紧张拉法。对于常用的钢绞线通常采用千斤顶张拉法。根据锚具的不同及具体的要求,又可分为单根钢绞线张拉法和整体张拉法。
1.4体外索的防护
采用体外预应力加固一旦体外索出现破坏情况,桥梁将出现不能承受的破坏。体外索对结构的安全显的尤为重要。对于普通钢绞线,常设置在PE套管内,张拉结束后,在套管内灌注水泥浆进行防护;对钢丝绳(网),在张拉锚固完成后,常用喷涂水泥砂浆进行防护;而对喷涂环氧钢绞线及成品体外索,一般不需进行额外的防护。
2.加固实例
2.1桥梁简介
浙江某大桥全长304.86m,跨径布置:3×20m+(20+40+60+40+20)m+3×20m,横向布置:2×(护栏0.5+非机动车道3.0+护栏0.25+行车道8.5+中央隔离带2.5/2)=27m。桥型布置见图2。
两侧引桥上部结构均采用三孔T型截面连续梁,横向由五片预应力混凝土T梁组成,梁高1.45m,梁间中心距为5.3m。每个腹板纵向设6束7φj15.24高强低松弛钢绞线,Rby=1860MPa,张拉控制力1368.7KN,锚具型号为OVM15-7。T梁采用40#混凝土。经过多年运营、引桥腹板、翼板都存在较多裂缝,其中腹板裂缝以竖向、斜向为主,在T梁端部和中部均有分布,长度介于25cm~158cm之间,宽度介于0.03mm~0.26mm之间。
2.2加固方案
本项目采用体外预应力技术加固引桥上部结构,每片T梁两侧各增加2束9*φj15.24-1860级钢绞线,张拉控制应力1395MPa,锚具采用OVM15-9。钢绞线沿T梁侧面按设计曲线线形布置。预应力筋3跨连续布置。通过张拉新增加的预应力筋实现桥梁体外预应力加固。为保证曲线线形并固定钢绞线位置,在T梁侧面跨中梁底位置设置二个转向块。钢绞线的两端头穿过梁端新增的齿板进行锚固。张拉时采用两端分级张拉的方式进行,以减小预应力损失。
3.加固施工工艺
加固施工工艺流程如下:齿块、转向块放样种植钢筋齿块、转向块混凝土浇筑安装HDPE外套管预应力筋准洹安装预应力筋安装预应力锚具张拉预应力筋管道压浆封锚。
(1)种植钢筋。在外预应力锚固齿块及转向块锚固钢筋位置设计时应避开桥梁现有的预应力管道的位置。可参考桥梁竣工图纸或者进行现场探查以确定现有预应力钢筋的位置。在施工时应随时注意钻孔情况,发现梁体内的预应力应及时停止施工并汇报。梁体上钻孔完成的孔,应及时进行清孔、植筋施工,避免梁体上同时钻孔过多。对钻孔过程遇到钢筋而导致深度不够产生的废孔,应尽快使用高强环氧胶进行填塞,封堵。
(2)齿块、转向块混凝土浇筑。浇筑前应检查齿块、转向块模板安装情况。齿块为体外预应力体系的锚固位置,承受较大的压应力和剪切应力。该位置钢筋、植筋布置较为密集,混凝土浇筑、振捣时应尤其注意控制混凝土的密实度,不得出现孔洞、蜂窝现象。浇筑过程中有漏浆、涨模情况时应及时处理。
(3)管道安装。采用HDPE管道,安装时应利用定位箍筋固定牢固。管道对接时接口应密封。
(4)预应力筋准备。下料长度应考虑工作长度,千斤顶长度,张拉施工长度等。应用钢筋切断机截断应力筋,不得使用电弧焊烧断预应力筋。
(5)预应力束安装。为提高安装效率,单根钢绞线通过工装固定为整束,工装上设置牵引吊耳。对钢绞线进行编号,并对两端的锚具孔进行编号。在钢绞线安装完成后按照同样的对应关系安装锚具,以避免出现钢绞线交叉、打搅的情况。在T梁端部设置1t卷扬机,钢丝绳通过导向穿过金属波纹管后,连接工装上的牵引吊耳。启动卷扬机,通过卷扬机牵引整束钢绞线穿过预应力波纹管。
(6)预应力束的张拉。钢绞线长度为56m,且为曲线布置,张拉过程中采用两端同时张拉的方式,张拉以应力控制为主,以钢绞线伸长量为校核。本项目张拉控制应力为1390MPa,单束张拉力为2289KN,施工中采用300t液压千斤顶采用漂浮体系进行整体张拉。通过现场测量,伸长量与理论值偏差为2%,满足规范6%的要求。
(7)管道注浆。注浆在预应力筋张拉完成后48h内进行。在预应力管道每个波峰位置安装排气阀,在每个波谷位置安装排水阀。同一预应力孔道压浆应持续进行直至完成注浆。注浆时在排水孔、排气孔有与注入浆液同浓度的浆液流出后封闭排气孔,稳压不少于2min后完成注浆。
(8)锚头防护。体外索张拉完成后,按照设计要求浇筑封锚砂浆以保护锚头。
4.加固效果
施工完成后对桥梁进行了检测,通过与加固前对比发现,桥梁整体性能得到了改善,梁体强度和刚度得到了提高,达到了加固目的,加固后桥梁满足使用要求。总结体外预应力加固技术,其优点如下:
(1)施工简单,受力明确,经济合理,适用于大多数桥梁。
(2)能有效的加固桥梁,混凝土裂缝发展得到了抑制甚至宽度减小、T梁扰度明显减小,桥梁耐久性得到增强。
(3)体外索转向块、齿块的设计、施工是体外索加固技术的重点,是避免体外索断丝、锚固失效的关键。
(4)根据选用的材料不同,体外索的防护是体外索加固体系耐久性的关键,应根据不同的材料选用合适的防护方法。
参考文献: