對(duì)公路橋梁施工加固技術(shù)的探討
2015-05-27
1橋梁施工技術(shù)
1.1體外索加固法
體外預(yù)應(yīng)力是一種有效的橋梁加固方法。簡(jiǎn)單易行,不影響行車(chē)。受力途徑明確,能顯著提高結(jié)構(gòu)承載力和抗裂度,有效改進(jìn)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)。為了滿(mǎn)足加固后舊橋的承載力的需要,體外索一般采用折線(xiàn)形,同時(shí)滿(mǎn)足梁正截面抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的要求。體外索材料一般由無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)、粗鋼筋與槽鋼組合而成。體外索加固橋梁受彎構(gòu)件時(shí),可按偏心構(gòu)件來(lái)驗(yàn)算梁的承載力;按無(wú)粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),認(rèn)為截面受彎破壞時(shí),梁內(nèi)的非預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到屈服,而預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)不到極限強(qiáng)度,驗(yàn)算使用階段的應(yīng)力及結(jié)構(gòu)變形;按加勁梁組合結(jié)構(gòu)分別對(duì)其受力和使用性能進(jìn)行分析。在正使用極限狀態(tài)的各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算時(shí),按整體變形協(xié)調(diào)條件計(jì)算在外載作用下預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量。
體外預(yù)應(yīng)力加固法,加固后能達(dá)到荷載標(biāo)準(zhǔn),加固效果是非常顯著。體外索加固法有效改善了主梁在正常使用階段的工作性能。裂縫寬度變窄,撓度明顯減小,增加了結(jié)構(gòu)的耐久性。體外索加固法是在使用過(guò)程中,具有加固、卸載及減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力的作用,值得推廣應(yīng)用。
1.2真空壓漿技術(shù)
傳統(tǒng)的壓漿法灌漿,是在0.5MPa-1.0MPa的壓力下,將水灰比0.4-0.45 的稀水泥漿壓入孔道,這種做法容易發(fā)生水泥漿離析,析水,干硬后收縮,產(chǎn)生孔隙,留下隱患。為此有必要將傳統(tǒng)壓漿工藝進(jìn)行改進(jìn),將真空輔助壓漿工藝等技術(shù)應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力施工中,使灌漿工藝更加完善合理。由于孔道內(nèi)只有極少的空氣,很難形成氣泡;同時(shí),由于孔道與壓漿機(jī)之間的正負(fù)壓力差,大大提高了孔道壓漿的密實(shí)度和飽滿(mǎn)度。減小了水灰比,選用專(zhuān)用的添加劑,提高了水泥漿的流動(dòng)度,減小了水泥漿的收縮,從而保證了漿體的可施工性,充盈孔道的密實(shí)性和和提高硬化漿體的強(qiáng)度。
普通壓力壓漿一般是在孔道的壓漿端對(duì)水泥漿施加0.5-0.7MPa的壓力,緩慢均勻地向孔道內(nèi)壓入漿體,直至漿體在孔道高點(diǎn)處的排氣孔流出;而作為孔道壓漿的一項(xiàng)新技術(shù),真空輔助壓漿的基本原理是:在傳統(tǒng)壓漿工藝基礎(chǔ)上,將孔道系統(tǒng)密封,在孔道的一端采用真空泵對(duì)孔道進(jìn)行真空處理,使這產(chǎn)生負(fù)0.08MPa-負(fù)0.1MPa左右的真空度,然后用壓漿泵以≤0.7MPa左右的正壓力將優(yōu)化后的特種水泥漿從孔道的另一端壓入,水泥漿從真空端流出,且稠度與壓漿端基本相同,再經(jīng)過(guò)特定的排漿、保壓、以確?？椎纼?nèi)水泥漿體飽滿(mǎn),以提高預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的密實(shí)度和飽滿(mǎn)度。采用真空灌漿工藝是提高后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的有效措施。
真空壓漿與常規(guī)壓漿相比,具有以下的優(yōu)點(diǎn):真空的形成能夠較好的導(dǎo)引管道內(nèi)漿液順利通過(guò)管道,解決了常規(guī)壓漿泵因壓力不足等達(dá)不到注漿理想效果的問(wèn)題;保證了預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)水泥漿液的飽滿(mǎn)度和密實(shí)度;工藝及漿體的優(yōu)化,消除裂縫的產(chǎn)生,使灌漿飽滿(mǎn)性及強(qiáng)度得到保證;真空灌漿是一個(gè)連續(xù)而迅速的過(guò)程,節(jié)約壓漿時(shí)間,縮短工作周期,增強(qiáng)了固結(jié)水泥漿在孔道內(nèi)的粘結(jié)力。
2 橋梁施工中荷載引起的裂縫
混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)荷載裂縫,歸納起來(lái)主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。
2.1直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫
裂縫產(chǎn)生的原因如下:
1)設(shè)計(jì)計(jì)算階段。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算;計(jì)算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符;荷載少算或漏算;內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。
2)施工階段。不加限制地堆放施工機(jī)具、材料; 不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn), 隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝;不按設(shè)計(jì)圖紙施工,擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序,改變結(jié)構(gòu)受力模式;不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。
3)使用階段。超出設(shè)計(jì)載荷的重型車(chē)輛過(guò)橋; 受車(chē)輛、船舶的接觸、撞擊;發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。
2.2次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫
裂縫產(chǎn)生的原因如下:1)在設(shè)計(jì)外荷載作用下,由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮,從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。2)橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開(kāi)洞、設(shè)置牛腿等,在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算,一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明,受力構(gòu)件挖孔后,力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,在孔洞附近密集,產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。這類(lèi)裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。但必須指出, 如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫,往往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志,是結(jié)構(gòu)破壞的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。
3 橋梁混凝土裂縫的處理方法
3.1表面修補(bǔ)法
表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的修補(bǔ)方法,它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫以及淺層裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹環(huán)氧水泥膠泥或在混凝土表面涂刷水泥漆等防腐材料,在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開(kāi)裂,通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼碳纖維布等措施。
3.2灌漿、嵌縫封堵法
灌漿法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ),它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中,膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體,從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹(shù)脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。
3.3結(jié)構(gòu)加固法
當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí),就要考慮采取加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的方法主要有:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固等方法。
3.4混凝土置換法
混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。
4 橋梁施工及使用過(guò)程注意事項(xiàng)
1)裂縫的形成。裂縫是混凝土工程中最普遍的病害之一。裂縫的出現(xiàn)至使混凝土強(qiáng)度下降,承載力減弱,在持續(xù)的受力作用下,其結(jié)果更為嚴(yán)重,同時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。但如果裂縫小于標(biāo)準(zhǔn)要求的極限,一般不會(huì)影響工程結(jié)構(gòu)的承載能力,使用功能和耐久性,往往只影響結(jié)構(gòu)外觀而產(chǎn)生疑慮。
2)局部蜂窩,麻面和氣泡現(xiàn)象的出現(xiàn)。造成這種現(xiàn)象的結(jié)果,主要是使混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大降低了結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性,其疏松的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度幾乎降到最低點(diǎn)。在使用過(guò)程中其承受能力極大地減少,并且容易遭受腐蝕而造成重大的損傷,嚴(yán)重地降低了工程的承載力和耐久性。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，橋梁出現(xiàn)裂縫是難以避免卻又有措施可以預(yù)防的，因此，一定要加大施工監(jiān)管力度嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)定的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保工程項(xiàng)目的順利安全完工，并在施工過(guò)程中不斷加強(qiáng)監(jiān)督檢查，有效預(yù)防并從源頭控制裂縫產(chǎn)生，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)研究并處理，保障國(guó)計(jì)民生的利益。
