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文檔簡介
橋梁結構的加固補強措施【摘要】隨著公路橋梁建設的飛速發(fā)展,公路橋梁已經逐步成為經濟發(fā)展的中心樞紐,為國內的交通事業(yè)做出了巨大的貢獻。原本公路橋梁的設計荷載、通行能力以及自然環(huán)境對橋梁的侵蝕、超載因素等,部分橋梁已經無法滿足現(xiàn)代交通對運輸荷載的要求,對現(xiàn)有公路橋梁的加固補強將是橋梁工程發(fā)展的一個趨勢。本文作者結合自己的工作實踐,就橋梁結構的加固補強技術和措施進行了介紹和分析?!娟P鍵詞】橋梁結構;加固補強;措施引言橋梁結構加固補強,就是通過一定的措施使構件乃至整個結構的承載能力及其使用性能得到恢復或提高,以滿足交通運輸要求。加固補強技術,是針對正在使用的舊橋進行檢測、評價、維修、加固或改造等技術對策的總稱。隨著經濟的發(fā)展,交通量增大,載重等級發(fā)生變化,舊橋大部分為鋼筋混凝土梁橋和雙曲拱橋,這些橋梁建設年代久遠,限于當時技術水平,結構澆筑均勻性差,耐久性不足,歷經多年運營,已涌現(xiàn)各種病害,步入老齡化階段。通過橋梁加固后,可以延長其使用壽命,用少量的資金投入,使橋梁能滿足交通運輸的需求,能夠緩和投資的集中性。一、橋梁加固補強的目的和原因1.1橋梁加固補強的目的通過對已產生的橋梁病害進行修復,維持橋梁原設計的承載能力;通過加固與改造,提高交通運輸能力,提高技術等級,滿足現(xiàn)代化運輸的要求,特別是隨著大型、重型車的與日俱增,特殊設備的運輸要求逐步提高,對于提高技術標準和承載力,在舊橋加固與維修中成為需要考慮的關鍵因素。橋梁加固補強具有良好的經濟性和可行性,是橋梁工程行業(yè)資源整合再利用,貫徹國家可持續(xù)發(fā)展的重要手段。1.2橋梁加固的原因運營荷載提出新的要求。隨著道路運輸量的大幅增加,車輛荷載的超載現(xiàn)象在我國普遍存在,且成為治理的難點,貨運機動車單車重量已遠超當初設計值,這將直接導致橋梁關鍵部位承受超過設計允許的荷載,長期、反復在這樣的使用環(huán)境下,橋梁結構涌現(xiàn)各種病害,最突出的表現(xiàn)為主要受力構件出現(xiàn)裂縫,并進一步發(fā)展。施工存在著弊端,外部環(huán)境侵蝕。橋面板間伸縮間距的施工誤差,后澆注填料老化,伸縮裝置安裝不好,橋頭前后路面凸凹不平、橋面澆筑不良,支撐臺做的不好等。普通鋼筋混凝土本身是帶微裂縫工作的,部分保護層厚度不足,加上周邊空氣濕度等外界因素的影響,破壞了鋼筋周邊的弱堿性保護環(huán)境,產生銹蝕,出現(xiàn)脹裂,使原本未超標的裂縫繼續(xù)擴大,形成惡性循環(huán),進一步削弱橋梁的承載力,引發(fā)橋梁各種病害。二、橋梁加固的關鍵因素一般在進行橋梁維修加固的時候,可選擇的技術方法往往有很多種。在實際運用中,需要根據橋梁的結構形式、病害產生原因等實際情況,選擇合適的加固方法,但原則上應當遵循以下兩點要求:2.1經濟適用在選取橋梁加固方案的時候,應先考慮現(xiàn)場實際條件,結合實際情況,選取滿足設計、規(guī)范要求的材料,選用成熟的機具、設備,在進行橋梁加固施工時,綜合考慮施工成本與運營成本,盡量保持其正常通行,當然還要考慮后期的維護成本和結構的耐久性。2.2安全美觀在進行橋梁加固方案選擇時,除非病害特別嚴重,情況較為復雜,一般不改變原結構的受力體系。在滿足經濟性、達到加固目的的前提下,不僅要保證橋梁本身的安全以及美觀、還要考慮施工安全。三、橋梁結構加固補強措施的分析橋梁結構的加固補強,是通過一定的措施,使橋梁結構的整體性和結構構件承載力或使用功能重新達到預期的承載能力和穩(wěn)定性能或者達到運營使用提出的新要求。橋梁結構的加固補強措施有很多種,如加大截面法、粘貼鋼板法、體外預應力法、高強復合纖維法、體系轉換法等,作者下面就針對技術難度稍大,施工稍復雜的后面三種進行簡單介紹。3.1體外預應力加固法用預應力鋼筋對梁、板進行加固的方法,稱為預應力加固法。體外預應力加固法就是通過對設置在混凝土體外的預應力筋施加應力,達到提高結構安全儲備,提高橋梁承載能力和改善橋梁受力狀態(tài)的目的。雖施工稍復雜,但具有經濟可靠,后續(xù)維護成本低,耐久性好等特點,被廣泛應用于舊橋的加固工程中。(1)作用原理。根據橋梁原結構受力特點,在梁的下緣或上緣受拉區(qū)設置預應力材料,通過張拉對梁體產生較大的偏心預應力,使梁體產生上拱或下?lián)?,部分自重應力被抵消,結構變形和裂縫寬度減小、結構受力得到了改善,提高了橋梁結構承載力。在橋梁自重增加很小的情況下能夠大幅度地調整原結構的受力狀態(tài),提高了結構剛度和抗裂性,提高了橋梁承載力。力筋與原結構只在錨固點與梁連接,類似于無粘結預應力結構。使主橋得到結構性補強,梁體剛度增大,恢復了原設計正常使用承載能力。加固設計。當橋梁混凝土梁中預應力筋或普通鋼筋嚴重銹蝕造成結構承載力下降時,要提高橋梁的荷載等級,控制梁體裂縫和減弱鋼筋疲勞應力幅度,采用體外預應力法進行加固。將體外預應力束筋直接通過穿孔的方式從橫隔板等障礙物中間通過,再錨固于在端部增設的錨固齒板上,每幅橋設置體外預應力束筋來約束裂縫的繼續(xù)擴張。改善了橋梁的整體使用性能,延長了橋梁的使用壽命。技術特點。在需要加固的區(qū)段外面補加預應力筋,用張拉設備對預應力筋進行張拉,并將其錨固在梁、板的端部。體外預應力鋼筋易于維修、養(yǎng)護,構造簡單,效果理想。加固中人力投入少,施工工期短,對原橋結構損傷小,不影響橋下凈空,不增加路面標高。取消管道灌漿工序能夠實現(xiàn)全年施工,預應力筋利用效率高,減小了鋼筋束的摩阻損失,對抗疲勞有利。為橋梁養(yǎng)護管理及加固補強帶來可觀的經濟效益。3.2高強復合纖維加固法高強復合纖維加固法是采用層壓法,用樹脂膠將高強復合纖維材料直接粘結在被加固混凝土結構的薄弱部分,和被加固結構形成整體共同受力,提高結構的抗彎、抗剪以及抗壓承載力,提高混凝土的抗碳化能力。用于混凝土結構加固的高強復合纖維材料主要有:碳纖維(CFRP)、芳綸纖維(AFRP)和玻璃纖維(GFRP)三種,目前加固市場上的纖維復合材料主要是碳纖維材料。作用原理。碳纖維加固法是一種將高強度碳纖維織物或預成型板材通過改性環(huán)氧樹脂粘貼于被加固構件表面的一種新型加固方法,主要應用于受拉和受彎構件承載力不足的加固。碳纖維片的抗拉強度相當于是鋼材的10倍,采用專利技術編織,纖維束之間留有空隙,有良好的消泡性能,解決了因粘貼時產生氣泡造成粘貼不緊密,形成二次受力的問題,一旦出現(xiàn)粘貼不密實的地方,還可采用針管注射器予以補注,確保粘貼緊密。碳纖維材料具有輕質高強,加固施工時一般無需搭接,能適應曲面形狀混凝土的粘貼要求,耐腐蝕、耐潮濕、施工便捷等優(yōu)點。技術特點。碳纖維高強復合纖維材料具有較高抗拉強度,不存在屈服點和塑性區(qū),應力與應變關系呈完全線彈性的優(yōu)越力學性能;纖維貼片加工方便,碳纖維布可按照結構形狀用剪刀、刀子即可裁好,但裁剪時應注意檢查斷絲情況,一般沿結構加固區(qū)域全長布置。碳纖維材料還具有自身不生銹、不易被酸腐蝕,耐久性強,可抑制混凝土中性化的變化趨勢,保護內部鋼筋,施工面底漆的干燥程度可以指觸確認等一系列優(yōu)點,但就目前而言,雖有較多國內生產的碳纖維材料,檢測指標基本能滿足規(guī)范要求,但極易出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象,進口的碳纖維材料性能穩(wěn)定,但經濟性稍差。3.3體系轉換加固法改變結構體系加固舊橋通常是指增設附加構件或進行技術改造,使橋梁的受力體系和受力狀況發(fā)生改變,從而起到減小承重構件的應力,改善橋梁性能,達到提高承載能力的目的。這種技術具有提高結構承載力,增強結構剛度,減小撓度等優(yōu)點。常使用的方法有:拱橋轉換為梁拱式拱上建筑法;梁橋轉換為梁拱組合體系法;簡支轉連續(xù)法;多跨簡支梁轉為先簡支后連續(xù)體系法;增加輔助墩法等以上加固方案形式各異,但加固實質相同,即均是為所加固的橋梁加入新的支撐點,縮短梁的計算跨徑,從而提高結構承載力。結束語總之,確保公路橋梁的安全,著力開發(fā)公路橋梁加固的新技術一直都是交通相關部門關心的重點。因此,充分論證橋梁病害產生的原因,進一步加強橋梁養(yǎng)護、加固以及維護技術的研究具有重大的意義。在施工中,必須抓好每一道工序、環(huán)節(jié)的質量控制,提高橋梁的安全儲備,
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