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服役桥梁的加固技术的探讨   
来源:灌浆料网作者:高强无收缩灌浆料网址:http://www.guanjiangliao.org浏览数:153 

摘要:本文首先阐述了服役桥维修加固的特点,然后总结了服役桥维修加固的内容及原则,最后对服役桥维修加固的方法进行了比较分析,对服役桥维修加固的选择具有一定的指导意义。

  关键词:服役;桥梁;加固

  前言

  桥梁在营运使用过程中,或者由于某种原因而产生较大损坏,承载能力降低;或者,随着交通运输的日益繁忙,桥梁承载能力和通过能力不能满足要求。解决服役桥承载能力和通过能力不足的问题,通常有二种方案可供选择:一是拆除服役桥后重建新桥的重建法和换下全部服役桥主梁,架设荷载等级高的新梁的换梁法,另一种即采用各种加固措施,或除采取加固措施外,同时对服役桥加以拓宽的加固法。前者施工费时、费力,且造价较高,后者所需费用节约很多,一般仅为建造新桥的1/10至3/10[1].显然,桥梁的加固与维修具有非常明显的现实价值。

  1.服役桥维修加固的特点

  与新建桥梁工程相比,服役桥的维修加固施工有不少特点。首先,维修加固的标准与设计时所采用的标准往往会有不同。由于服役有建筑物的存在,以及未来使用年限要求的不同,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。比如,服役桥的荷载等级假设是汽车-13级,而经加固后,其荷载等级可能会提高[1].故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,正确地掌握和提出加固或改建的有关标准要求。其次,维修加固工作的难度要比新建时大。维修加固桥梁建筑物的工作必须在不妨碍交通的条件下进行,因此,往往会增加不少困难。即使会使施工产生困难,也必须尽量照顾交通。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。再者,桥梁的维修加固工作应充分利用原有结构。桥梁的维修加固,应在对原有结构作周密、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,能充分利用服役桥的,要充分利用。

  2.桥梁加固的工作内容及步骤

  2.1桥梁加固的工作内容

  桥梁加固与改建工作的主要内容:对发生重大病害和不能满足运输要求的桥涵设备彻底进行整治加固、改善和更新。目的是恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限;提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通过能力。桥梁加固与改建工作的主要内容有:

  对服役桥上部构件进行加固;对服役桥下部构件进行加固;拓宽桥梁的行车道或人行道;升高桥梁上部构造的高度;更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构;部分或全部更换桥梁损坏或破服役了的结构物。

  桥梁的加固与改建工作,应充分利用原有的部分,凡能加固的,则不宜改建。如能部分改建的,则不应全部改建。

  2.2桥梁加固的工作步骤

  对服役桥进行维修加固,一般可采用如下的步骤:

  (1)检查桥梁现状及损坏情况;

  (2)调查桥梁历史技术资料及现有交通状况;

  (3)提出维修加固或改建方案并进行分析比较;

  (4)确定方案并付诸实施,即进行维修加固或改建施工。

  3.桥梁加固的原则及方法

  3.1桥梁加固的原则

  (1)桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通过能力的措施。因此,桥梁加固工作一般以不更改原建筑形式为原则,只有在复杂的情况下,才更改其结构。

  如仅加固仍不足以适应交通运输的需要,必须进行重建桥梁的一部或全部时,则重建桥梁需考虑到将来的发展,并按现行桥梁设计及施工规范进行设计与施工。

  (2)桥梁加固可以有各种不同的方式,视服役桥的情况,承载能力的减弱程度以及今后的任务而变。桥梁的加固一般有如下几种[2]:

  1)扩大或增加原结构构件截面,以提高原结构的强度和刚度。

  2)以新的结构代替服役的应力不够的结构。

  3)改变原结构的受力体系,使原结构减少受力。

  4)对原结构施加外应力(如预应力),以改变原结构的受力图形,达到提高桥梁刚度和强度的目的。

  (3)采用扩大或增加桥梁构件截面的方法进行加固时,应特别注意新加部分与原有部分的结合,使其成为一个整体起到加固作用。

  (4)不管采用何种加固方案,都应考虑投资少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等方面的要求。

  3.2桥梁加固的主要方法

  3.2.1扩大或增加构件截面法

  (1)桥面补强层加固法

  通过一定的工艺和结构措施,在梁顶面(桥面)上加铺一层钢筋混凝土面层,使其与原有主梁形成整体,达到加厚主梁高度和增大梁的抗压截面的目的,以提高桥梁的承载能力。其特点是:

  1)施工简便,亦较经济,但加铺梁面层后,静载增加,承载能力提高不显著;

  2)施工需凿除原有桥面铺装,同时考虑到新服役混凝土相结合,新浇混凝土的干燥收缩影响等,尚需设置连续钢筋和钢筋网等;

  3)此法利于在抗压截面较小的场合使用;

  4)浇筑后混凝土须经养护,故必须对交通加以限制。

  (2)增大梁截面和配筋加固法

  在梁底或侧面,加大钢筋混凝土截面(增配主筋),使梁抗弯截面加大,提高梁的承载能力,其特点是:

  1)为加强新服役混凝土的结合,需对服役梁面凿毛工作,操作麻烦、凿除工作量大,常需在桥下搭设脚手架;

  2)对T形梁有采用底面及侧面同时加大,以及底部马蹄形加大两种加固形式;

  3)加固效果显著,适用于梁桥及拱桥对拱圈的加固。

  (3)钢板粘贴或增设其他钢梁,以作成组合梁的加固法

  用环氧树脂类粘结剂,将钢板(或槽钢)粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替钢筋作用,提高梁的承载能力,其特点是:

  1)不需要破坏被加固的原有结构物;

  2)加固工程几乎不增大原结构的尺寸;

  3)尽管工程质量要求很高,但施工时并不要求高级的专门技术人员操作;

  4)能在短期内完成加固工程;

  5)几乎可以不改变具有历史价值建筑物的原有艺术特点。

  (4)粘贴炭纤维布加固法

  碳纤维是一种高新材料,它有着优异的力学性能,是在几千度的高温下经特殊工艺制造出的一种高科技产品。用环氧树脂类粘结剂,将炭纤维粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以炭纤维布代替钢筋作用,提高梁的承载能力,其特点是[1]:

  1)优异的力学性能。可有效应用于多种形式的结构补强,包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展等等;

  2)优异的化学稳定性。碳纤维片具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线和防水能力,具有足够的适应气温变化的能力,外加防火涂料后可以有效地防火。因此,可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力,延长构件寿命;

  3)材料本身质轻高强。可以不增加结构体积和不改变结构外形,增加的结构重量可以忽略,便于用所需的色彩涂装,而不留补强痕迹,这是其他方法不可比拟的;

  4)施工工序简单。可用小型电动工具操作,工种少,用工少,工期短,进度快,更有资料表明能在持续交通有震动的情况下施工,而不影响补强效果,从而大大缩短施工断交的时间,具有较大的经济效益和社会效益。

  3.2.2改变结构体系法

  (1)增设纵梁法

  在墩台地基安全性能好、并有足够承载能力的情况下,可增设承载力高和刚度大的新纵梁。当基础承载力不足时,必须对基础采取加固措施。新增主梁与服役梁连接,共同受力,从而达到提高桥梁承载力的目的。当新增主梁位于两侧时,则兼有加宽的作用[3].

  (2)增设立柱或桥墩,使简支变连续,或改桥为涵的改变结构体系法

  通过改变桥梁结构体系,如在简支梁下增设支点(墩台),缩短桥跨,或把相邻两跨简支梁加以连接,从而使简支梁变成连续梁。对于小桥,还可采用改桥为涵的形式,来提高桥梁的承载能力。前者,一般为临时通过重车的应急措施,后者则必须视通航及排洪灌溉而定。

  随着我国公路交通运输事业的蓬勃发展,新建桥梁不断涌现,而原有桥梁也在不断地老化。服役桥的加固是一项具有现实意义而又复杂的工作,它所需要考虑的因素及涉及到的问题很多,从某种意义上,无论是技术改造方案的拟定与设计计算,还是技术改造的具体实施,都是值得人们不断地去研究的方向。