公路舊橋加固技術淺析
2015-04-14
前言
我國橋梁工程的發(fā)展已具有相當規(guī)模，有一部分公路橋梁是上世紀80年代以前修建的，因其設計荷載標準偏低，普遍存在承載力不足的問題，加之舊橋部分老化、破損，己不能適應現(xiàn)代交通運輸?shù)囊?。而上世紀80年代以后修建的，其中已有不少橋梁暴露出缺陷，更有一些在遠沒有達到設計壽命時出現(xiàn)耐久性能嚴重退化的現(xiàn)象，影響其承載能力和使用壽命。因此，采用適當?shù)募庸毯透脑旒夹g措施，恢復和提高橋梁的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用壽命，以適應現(xiàn)代化交通運輸?shù)男枰兊檬制惹小?br />
一、加固原則
加固設計以原橋為基礎，在不改變原橋結構型式的前提下，對原橋主要受力構件進行加固，加固設計必須考慮以下幾個重點：
1、下部結構具有足夠的潛力。
2、加固后橋梁的承載能力必須能夠達到新的設計荷載要求。
3、如果下部是航道，在跨中腹板和斜腿加固過程中，應盡量保持原有凈空，不得使下部空間削減過多。
4、對各開裂構件的表面進行修補，保證構件表面光滑而連續(xù)。
5、在補強的同時，應注意加固物本身自重對原橋的影響。
6、加固后保持橋梁的整體美觀。
二、加固方法
加固，簡單來說，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提高，以滿足新的要求。目前加固方法有：
1、橋梁下部結構加固法
橋梁下部結構加固的主要目的是提高橋墩的整體承載能力。如橋墩發(fā)生了結構性損傷，可以用外包混凝土、粘貼鋼板或碳纖維的方法進行加固。但是對于實體橋墩等橫向剛度比較大的結構，其狀態(tài)變化主要是由地基所引起，此時可重點從回填硬土或者對地基進行注漿等方法提高其約束橋墩的能力，提高橋墩的整體承載能力。抬樁就是通常使用的一種有效的加固方法。另一種樁基加固方法是鋼筋混凝土套箍。由于下部樁基施工等原因，造成樁基縮徑，采用的加固方法是清除樁體虛浮物，通過植筋后，外抱箍微膨脹混凝土。
2、橋面鋪裝加固法
1)局部修復鑿補法。將水泥混凝土鋪裝層的表面鑿毛，深度以使骨料露出為準；用清水沖洗干凈斷面并充分潤濕，涂刷上同標號的水泥砂漿(或其他粘結材料)，最后在橋梁承載能力容許領域內(nèi)，鋪筑一層1～5cm厚的水泥混凝土鋪裝層。
2)重新澆筑混凝土面板。橋面板的決裂和其他損壞特別嚴重，混凝土質(zhì)量或施工狀態(tài)特別不良，且無實用的修補方法時，就必須采用重新澆筑新的混凝土橋面板的措施，施工時，將原有的行車道鋪裝全部拆除，再將行車道表面清掃干凈，必要時鋪入適量短鋼筋，配置上1～2層鋼筋網(wǎng)，澆筑整體化混凝土。
3)橋面補強層加固法。即在舊有橋面上，重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補強層，此方法既修補已涌現(xiàn)裂縫、剝離等損壞的橋面板，又能加高原有梁板的有效高度，增長梁板的抗彎能力，改良鉸結梁板的荷載橫向散布，從而進步橋梁的承載能力。
4)其他方法。如加鋪一層瀝青混凝土，采用混凝土粘結劑或環(huán)氧樹脂材料修補法，鋼纖維混土修補法，聚合物混凝土罩面法等。
3、粘鋼加固法
結構粘鋼加固是一種建筑結構工程的加固新技術。用特制的結構膠粘劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構的表面，能達到加固和增強原結構強度和剛度的目的。結構粘鋼加固方法，與其他的加固方法比較，有許多獨特的優(yōu)點和先進性。
1)堅固耐用:經(jīng)過多年來的工程實踐，已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質(zhì)量，結構的強度和剛度都能滿足設計的要求。膠粘劑老化試驗耐久性能滿足要求。粘鋼加固后的結構試驗，也證明強度和剛度的設計方法是正確的和可靠的。
2)施工快速:在保證粘鋼加固結構質(zhì)量的前提下，快速完成施工任務，并能根據(jù)業(yè)務要求，在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工。
4、噴射混凝土加固法
噴射混凝土是借助噴射機械，利用壓縮空氣或其他動力，將按一定比例配合的拌和料，通過管道運送并高速噴射到受噴面上凝結硬化而成的一種混凝土，它不是以振動來搗實混凝土，而是在噴射時，由水泥與集料的反復連續(xù)撞擊而使混凝土壓實，同時又可采用較小的水灰比，因而它具有較高的力學強度和良好的耐久性。目前比較流行的是噴射合成纖維混凝土，也就是在噴射混凝土中摻入三維分布的合成纖維來改善混凝土性能。噴射合成纖維混凝土具有被噴射混凝土抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、粘結強度高的優(yōu)點。
5、增大截面加固法
也稱為外包混凝土加固法，是用增大混凝土結構物的截面面積和配筋進行加固的一種方法。加大截面加固法一般采用兩種方法:一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。該法工藝簡略、適應性強，具有成熟的設計和施工經(jīng)驗，實用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯進步，承載能力也能取得較好的效果。但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間較長，加固后的建筑物凈空有必定減小。
6、碳纖維加固法
碳纖維加固技術是近幾年內(nèi)才由國外引進的一種新技術，因其強度高，耐腐蝕，且施工簡便等優(yōu)點，目前已廣泛應用于實際工程中。碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學性能。其力學特點是應力應變量完全線彈性，不存在屈服點或塑性區(qū)。加固混凝土構件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。
三、加固方案選擇與效果評價
加固方案與諸多因素有關，?？紤]的主要因素有：橋梁結構型式；橋位地形、水文、自然狀況；橋梁現(xiàn)狀分析研究結論；施工技術水平；能否封閉交通；預期加固效果；資金投入量等。
橋梁加固應在不斷總結經(jīng)驗和技術進步的基礎上形成專門規(guī)范，同時要重視對加固后的橋梁進行檢測和觀察，以確定加固的效果。橋梁加固后的上部結構通常是用靜載或動載試驗，將試驗結果與加固設計的計算結果進行對比，來判斷橋梁加固成功與否。但對下部結構而言，不方便進行荷載試驗，通過其頻率變化來定量評估加固效果。橋梁的加固技術是新技術，，為指導加固技術的應用，需提出一整套完整的實用性橋梁檢測、評定與加固成套的技術規(guī)范，為我國危舊橋的改造提供技術支持，確保危舊橋的改造工作科學合理，使橋梁加固做到“有章可循”、“有法可依”。
四、結束語
總之，公路橋梁加固技術是二十一世紀公路橋梁施工領域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門科學技術。然而加固施工工藝相對較復雜，要求橋梁加固工程取長補短，不僅延長了原橋的使用壽命，同時還增強了原橋的承載能力。因此，加速我國舊橋加固或改造技術的研究，不僅能更好地、及時地為現(xiàn)代交通運輸服務，而且能為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟效益和社會效益。
