1、橋梁需要加固的原因
橋梁是公路的咽喉,其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通,既有公路中設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低的橋梁嚴(yán)重制約了公路運輸事業(yè)的發(fā)展。我國公路橋梁 的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展而不斷提高:設(shè)計 荷載由汽- 6 、汽- 8 、汽- 10、汽- 13 發(fā)展到汽- 15、汽- 20 及汽- 超20 級;驗算荷載也由拖- 30、拖- 60 、拖- 80 發(fā)展到掛- 100 和掛- 120。據(jù)調(diào)查,全國在20 世紀(jì)80 年代前建成的國道、省道和縣級公路中永久性大、中型橋梁的設(shè)計荷載達到汽- 20 級、掛- 100 標(biāo)準(zhǔn)的僅占6. 53 % ,汽- l0 、履- 50 及以下荷載標(biāo)準(zhǔn)的橋梁占9. 17 % ,其余84. 3 %的橋梁基本上是汽- 13 級和汽- 15 級標(biāo)準(zhǔn)。由此可見,既有橋梁已不能適應(yīng)當(dāng)前的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。同時,隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,交通量和車輛載重不斷加大,公路交通的負荷日趨增大,使部分早期設(shè)計修建的橋梁的既有損傷不斷加重,加速了橋梁的老化、破損。特別是修建年代早、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低的橋梁,病害嚴(yán)重, 已不能維持正常使用,而只能限速限載通行,甚至不得不關(guān)閉交通,嚴(yán)重影響和制約了交通運輸和地方經(jīng)濟的發(fā)展。
受資金和材料資源的限制,上述橋梁不可能全部拆除重建,而期望盡量利用既有橋梁,通過技術(shù)手段對舊橋進行技術(shù)改造,恢復(fù)和提高其承載能力。
2、梁式橋上部結(jié)構(gòu)改造技術(shù)
梁式橋上部結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)主要有以下幾種: ①擴大和增加原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,以提高原結(jié)構(gòu)的強度和剛度; ②以新的結(jié)構(gòu)代替原抗力不足的結(jié)構(gòu); ③改變原結(jié)構(gòu)的受力體系,使原結(jié)構(gòu)受力減少; ④對原結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,改善原結(jié)構(gòu)的受力性能。 其中,前三項為常規(guī)加固技術(shù)。
2. 1 常規(guī)加固技術(shù)
常規(guī)加固技術(shù)的具體內(nèi)容及優(yōu)缺點見表1。
2. 2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)
隨著荷載等級的不斷提高,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)對結(jié)構(gòu)進行加固主要是通過后張法中的體外預(yù)應(yīng)力來實現(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化預(yù)應(yīng)力工藝,但結(jié)構(gòu)的受力|考試-大|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。
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,可采用在梁下設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿的方法進行加固。設(shè)計時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。
以上加固方法在福建省南平電機廠專用橋、廣東省肇慶大沙橋、吉林省青山橋等7 座橋梁中得以成功應(yīng)用。實踐表明,其加固效果很理想。但都需要在舊梁上設(shè)置可靠的錨固板,張拉的工藝比較復(fù)雜,其耐久性和抗疲勞性還有待進一步研究。
2. 2. 2 預(yù)應(yīng)力鋼絲束法
沿梁腹側(cè)面按拋物線形敷設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲束,在梁底每隔一定距離（50～100 cm） 設(shè)置一根定位箍, 用以固定鋼絲束的形狀,鋼絲束的兩端穿過梁端翼緣板伸至梁頂錨固。張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲束,通過定位箍使梁獲得預(yù)應(yīng)力;再通過噴射砼使預(yù)應(yīng)力鋼絲束及定位箍與梁體形成整體。這種加固方法的受力明確,效果明顯,但箍圈的構(gòu)造較復(fù)雜。
3、橋梁加固技術(shù)的發(fā)展方向
總的來說,預(yù)應(yīng)力加固法的加固效果很明顯,并由于其用料的經(jīng)濟性和良好的使用性而倍受青睞, 但其施工工藝比較復(fù)雜,附屬的構(gòu)造措施很多,且基本上只局限于體外預(yù)應(yīng)力,從而使結(jié)構(gòu)的耐久性成為新的問題。欲求全面兼顧良好的使用性能、用料的經(jīng)濟性和施工簡易性的橋梁加固措施尚需人們作出不懈的努力,進一步探索將預(yù)應(yīng)力砼技術(shù)的優(yōu)勢與常規(guī)加固方法的長處相結(jié)合的新型加固方法。
