論公路橋梁病害檢測原因及加固措施
2015-06-11
0.引言
隨著交通運輸業(yè)的快速發(fā)展， 公路橋梁工程數(shù)量及車流量大幅度增加， 對公路橋梁工程的穩(wěn)定性、 安全性及耐久性提出了更高要求。受施工條件、材料、設(shè)計及施工工藝等因素的影響，公路橋梁存在的病害種類較多，如何有效檢測病害、加固橋梁成為提高公路橋梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
1.公路橋梁常見病害及成因
第一，原橋設(shè)計荷載偏低。大多數(shù)公路橋梁在設(shè)計時，對車輛荷載的要求不高，更缺乏長遠規(guī)劃，所以設(shè)計的荷載標準不高，再加上實際應(yīng)用中采用標準較低，所以現(xiàn)有橋梁的荷載標準普遍偏低，難以適應(yīng)目前運輸業(yè)快速發(fā)展的要求。第二，施工質(zhì)量因素，公路橋梁病害與施工質(zhì)量存在密切關(guān)系，例如鋼筋保護層較薄、混凝土裂縫及蜂窩病害、構(gòu)件開裂等，雖然這些問題在短期內(nèi)不會對橋梁運行性能產(chǎn)生明顯影響，但是會對橋梁結(jié)構(gòu)的后期維護及耐久性帶來嚴重危害。第三，橋梁使用因素，這與車輛超載運輸密切相關(guān)。首先，橋梁超載會加大疲勞應(yīng)力幅度，造成結(jié)構(gòu)損傷甚至引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞事故；其次，車輛超載所造成的內(nèi)部損傷是不可恢復(fù)的，這會直接威脅到橋梁正常荷載下的使用，最終嚴重威脅到公路橋梁的安全性與耐久性。
2.公路橋梁病害的檢測方法
2.1常規(guī)檢查
常規(guī)檢查的主要內(nèi)容主要包括：檢測并記錄橋梁的總體尺寸、各構(gòu)件截面尺寸、鋼筋直徑及布置、支座位置等；測定材料的性能；檢測公路橋梁的運營狀況，尤其要對病害進行反復(fù)觀測檢查，例如橋梁結(jié)構(gòu)的變化情況、混凝土的施工質(zhì)量、局部損傷、裂縫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；檢查鋼筋的銹蝕情況、橋梁附屬設(shè)施的性能及地基承載力功能等。
2.2鑒定檢查
2.2.1檢測混凝土強度
混凝土強度的檢測方法主要有兩種，無損檢測法與鉆取試樣法。前者又可以分為機械、物理及兩種綜合進行的幾種方法。經(jīng)過試驗證明，只有應(yīng)用兩種或兩種以上的方法進行綜合評定，才能夠提高測試的準確度。目前超聲波速法與回彈儀這兩種綜合法的應(yīng)用范圍最廣，誤差小于12%。后一種檢測方法既能做強度試驗又能做彈性模量與密度試驗，測定結(jié)果的準確性也較高，但是，會破壞結(jié)構(gòu)、消耗時間較多、對試驗條件也要求較高。所以一般用于檢測精度要求高的含筋量較小的大體積混凝土。
2.2.2承載力的檢測
公路橋梁承載力的檢測方法主要有三種：第一種是分析計算法。首先，需要檢測被檢橋梁結(jié)構(gòu)，然后利用橋梁結(jié)構(gòu)計算理論及相關(guān)經(jīng)驗系數(shù)來對檢測結(jié)果進行分析計算，最終測定橋梁的安全承載能力。分析計算法又可以分為經(jīng)驗系數(shù)折算與理論計算。前者的關(guān)鍵是確定各種系數(shù)、各項系數(shù)的建立必須要通過廣泛的調(diào)查研究。后者的關(guān)鍵是荷載計算與材料強度都必須要以實際檢測結(jié)果為準，并將結(jié)構(gòu)的缺陷加到計算中，從而避免承載力降低。第二種是荷載試驗法。這種方法的應(yīng)用范圍較廣，通過現(xiàn)場荷載試驗?zāi)軌蛑苯訖z驗橋梁的實際承載力。荷載試驗法有兩種：靜載試驗與動載試驗。靜載試驗測試內(nèi)容主要包括應(yīng)變、撓度及裂縫，測試結(jié)果需要與預(yù)估值進行比較，而不能直接與規(guī)范規(guī)定值進行比較。而動載試驗法主要是分析動荷載作用下橋梁載產(chǎn)生的動力系數(shù)、自振頻率和阻尼數(shù)據(jù)，從而測定橋梁的實際承載力。荷載試驗法涉及的影響因素較多，所以試驗具有較高難度。第三種是實物調(diào)查比較法。這種方法屬于根據(jù)實際交通情況來檢定橋梁承載力的動態(tài)求法。在長期觀測被檢定橋梁的基礎(chǔ)上測得車輛荷載，測定車輛在通過橋梁的各主要部位的撓度、應(yīng)變、裂縫等方面的數(shù)據(jù)，然后對測得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，最終得出公路橋梁可以承受的荷載等級。
3.公路橋梁的加固措施
3.1非結(jié)構(gòu)性加固措施
3.1.1主梁加固
公路橋梁的主梁加固可以通過外預(yù)應(yīng)力加固及覆蓋混凝土的方法來進行，這樣能夠有效避免鋼筋受到銹蝕，而且能夠減少溫度對主梁的破壞及影響，與此同時，還能夠增強主梁的抗剪能力。其具體做法為利用墩頂上兩孔梁端的多余空間來設(shè)置現(xiàn)澆橫向懸臂挑梁，挑梁一律使用現(xiàn)澆的橫向式懸臂挑梁，并在上面安裝妥當預(yù)制的微彎板。其次，懸臂部分立設(shè)“π”形人行道上梁。橋梁兩側(cè)的人行道梁長度需要超過主梁，人行道梁的支承點分別在邊墩挑梁和路堤特設(shè)的支墩上。這樣能夠減少加寬橋臺的工程量。 第三，在人行道翼緣與舊橋面之間現(xiàn)澆橋面拓寬部分，并在鋪裝橋面層時現(xiàn)澆行車道。在施工過程中，需要確保橋面的拓寬部分及鋪裝層需加入鋼筋網(wǎng)，以增強橋梁的整體性。最后，橋梁伸縮縫應(yīng)該設(shè)置在挑梁頂?shù)闹行?，行車道路面延伸形成在挑梁上。挑梁上橋面鋪裝層下需要墊設(shè)二層油氈，這樣能夠使其隨著溫度變化而自行收縮，使用聚氨脂材料來填充伸縮縫。
3.1.2懸臂孔主梁及掛梁牛腿的加固
牛腿是懸臂梁橋的關(guān)鍵部位，也是懸臂梁的薄弱環(huán)節(jié)，其牢固性直接關(guān)系到對橋梁能否維持安全通行。由于牛腿處梁高突變減小、截面凹折轉(zhuǎn)角多，需要傳遞較大的集中力，在使用過程中牛腿需要頻繁承受車輛的沖擊力，因而受力較為復(fù)雜。由于目前所使用的各種驗算方法較為相似，所以難以全面地反映出其受力情況。在這種情況下，可以將其原牛腿的低標號砼鑿除，改為澆筑鋼纖維砼。在澆筑鋼纖維砼時，可以將環(huán)氧砂漿涂抹在新老砼結(jié)合面上，從而增強兩者的粘結(jié)強度，進一步防止裂縫產(chǎn)生。
3.2結(jié)構(gòu)性加固措施
3.2.1外加預(yù)應(yīng)力加固措施
外加預(yù)應(yīng)力加固方法就是在橋梁的下緣受拉力區(qū)放置預(yù)應(yīng)力材料，橋梁在受到荷載張拉作用時，會產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，向上拉升梁體，降低梁體的自重應(yīng)力，這樣就會減少結(jié)構(gòu)受到的重力，降低橋梁變形及裂縫等情況的發(fā)生率，最大限度地提高結(jié)構(gòu)承載力。采用外加預(yù)應(yīng)力加固措施，能夠有效地縮短施工工期、降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平、提高橋梁的加固效果等，外加預(yù)應(yīng)力加固措施主要適用于大跨度、重型結(jié)構(gòu)及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀況下的混凝土構(gòu)件。
3.2.2碳纖維加固技術(shù)
碳纖維加固就是使用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布黏到混凝土構(gòu)件的表面。多股連續(xù)纖維與粘結(jié)樹脂在膠合后，通過“擠壓”與“拉拔”工序就能夠制成碳纖維。日常施工過程中所使用的粘結(jié)樹脂都屬于膠結(jié)劑，其強度較高，將其涂抹在混凝土的表面，比較容易滲透到混凝土內(nèi)部，并與混凝土混合為樹脂混凝土，這樣能夠提高混凝土的強度，使混凝土與碳纖維緊密結(jié)合起來，對混凝土產(chǎn)生壓力作用。此外，鋼筋與混凝土自身的握裹性較強，在碳纖維布的壓力作用下，兩者在受力變形后會獲得較強的協(xié)調(diào)性，所產(chǎn)生的強度也超出混凝土自身的抗剪強度，從而實現(xiàn)加固補強的目的。
4.結(jié)束語
綜上所述，公路橋梁質(zhì)量對于交通運輸業(yè)有著重要影響，橋梁檢測具有一定的復(fù)雜性，這對于施工加固人員提出了較高要求，施工人員必須要具備較高的技術(shù)水平且豐富的工作經(jīng)驗，檢測人員與施工人員必須要加強配合，做好檢測工作，這樣才能夠確保對公路橋梁進行準確評估。
